Kiełkowanie jest pierwszą fazą cyklu rozwojowego (ontogenezy) roślin. Obejmuje całokształt przemian metabolicznych zachodzących wewnątrz nasiona, w wyniku których dochodzi do aktywacji zarodkazarodekzarodka. Przemiany te dostarczają energii i substratów niezbędnych do prawidłowego wzrostu siewkisiewkasiewki.

W procesie kiełkowania wyróżnia się trzy fazy: imbibicji, kataboliczną i anaboliczną.

RYphQOYjtgWKy

Zdjęcie przedstawia roślinę kiełkującą w lesie. Z podłoża wyrasta cienka, żółtoczerwona łodyżka zakończona zielonym liściem.

Faza imbibicji polega na zapoczątkowaniu kiełkowania nasiona poprzez jego pęcznienie. Zjawisko to możliwe jest tylko w odpowiednich warunkach środowiskowych – w wysokiej wilgotności i właściwej temperaturze. Pęcznienie polega na intensywnym i pasywnym pobieraniu wody na skutek różnicy potencjałów wodypotencjał wodypotencjałów wody między suchym nasionem (niski potencjał) a środowiskiem zewnętrznym (wysoki potencjał). Konsekwencją pobierania wody przez koloidykoloidykoloidy (białka, skrobię) jest zwiększenie masy i objętości nasiona. Podczas imbibicji obserwuje się również wzrost intensywności oddychania komórkowego, podczas którego wykorzystywane są rezerwy substancji zapasowych. Kiełkujący zarodek korzysta z substancji zapasowych zgromadzonych w bielmiebielmobielmie, obielmieobielmoobielmie lub liścieniach.

Kolejnym etapem kiełkowania jest faza kataboliczna. Dominują w niej procesy rozkładu substancji zapasowych. Początkowo w wyniku hydrolizy wielkocząsteczkowe związki organiczne rozkładane są do związków drobnocząsteczkowych, np. polisacharydy do cukrów prostych, a białka do aminokwasów. Produkty te wykorzystywane są w kolejnej fazie kiełkowania do syntezy związków strukturalnych (np. białek) i fitohormonów. Podczas fazy katabolicznej obserwuje się również pękanie łupiny nasiennejłupina nasiennałupiny nasiennej, co jest konsekwencją nagromadzenia się wody w nasionie. Z pękniętego nasiona jako pierwszy wyrasta korzeń zarodkowy. Pobiera on wodę i sole mineralne niezbędne do dalszego wzrostu rośliny.

Na fazę anaboliczną składają się procesy syntezy składników komórek, umożliwiające dalszy wzrost i rozwój zarodka. Na przykład aminokwasy uzyskane podczas fazy katabolicznej wykorzystywane są do syntezy nowych białek komórkowych, a w konsekwencji także do wzrostu siewki. Pierwsze etapy wzrostu siewek (a ostatnie etapy kiełkowania nasion) mogą przebiegać na dwa sposoby, określane jako kiełkowanie nadziemne i podziemne.

W przypadku kiełkowania nadziemnego (epigeicznego) po pojawieniu się korzenia zarodkowego zachodzi wydłużanie części podliścieniowej łodygi, czyli hipokotyluhipokotylhipokotylu. Powoduje to wyniesienie nad powierzchnię gleby liścieni, które następnie zazieleniają się i początkowo pełnią funkcję organów fotosyntetyzujących. Pod wpływem światła rozwijają się blaszki liściowe liści właściwych. Liścienie zasychają, a fotosynteza przeprowadzana jest przez liście właściwe. Rośliny, u których występuje kiełkowanie epigeiczne, to np. fasola, rzodkiewka, cebula, buk, świerk.

W kiełkowaniu podziemnym (hipogeicznym) jako pierwszy wydłuża się epikotylepikotylepikotyl, czyli część łodygi występująca pomiędzy liścieniem lub liścieniami a pąkiem szczytowym. W tym czasie liścienie pozostają pod ziemią. Rozrastają się również korzenie i następuje wydłużanie epikotylu, czego następstwem jest wyniesienie nad glebę pierwszego liścia. Rośliny, u których występuje kiełkowanie hipogeiczne, to np. kukurydza, groch, dąb, leszczyna, zboża.

Słownik