Przeczytaj
Kiełkowanie nasion
Pierwszą fazą rozwojową roślin jest kiełkowanie nasionkiełkowanie nasion (inaczej germinacja). Obejmuje ono szereg procesów zachodzących wewnątrz nasiona prowadzących do aktywacji zarodka roślinnego. Po zakończeniu kiełkowania zaczyna się wzrost siewkisiewki.
Więcej o etapach procesu kiełkowania i jego typach przeczytasz w e‑materiale pt. Typy kiełkowania nasionTypy kiełkowania nasion.
Dopóki odpowiednie czynniki nie umożliwią kiełkowania, nasiona pozostają w fazie spoczynku. Nasiona mają zdolność pozostawania w uśpieniu, w zależności od gatunku rośliny, od kilku dni do kilkudziesięciu lat.
Stan spoczynku nasion w zależności od przyczyny może być względny lub bezwzględny. Spoczynek względny wynika z niekorzystnych warunków do kiełkowania panujących w środowisku zewnętrznym. Gdy wystąpią sprzyjające czynniki środowiska, stan ten ustępuje. Spoczynek bezwzględny (inaczej głęboki) jest związany z brakiem gotowości nasiona do kiełkowania – z powodu niedojrzałości zarodka, nieprzepuszczalności łupiny nasiennej dla tlenu i wody, obecności inhibitorów kiełkowania (np. kwasu abscysynowego) lub występowania określonych warunków termicznych i świetlnych. Stan spoczynku głębokiego zostaje przerwany np. w wyniku uszkodzenia łupiny nasiennej lub zadziałania chłodu.
Warunki kiełkowania nasion
Na kiełkowanie nasion mają wpływ czynniki endogenne oraz egzogenne (środowiskowe).
Na temat czynników endogennych regulujących proces kiełkowania przeczytasz w e‑materiale pt. Czynniki endogenne wpływające na kiełkowanie nasionCzynniki endogenne wpływające na kiełkowanie nasion.
Niezbędnymi czynnikami środowiskowymi warunkującymi rozpoczęcie kiełkowania nasion są odpowiednia wilgotność i temperatura. Na proces ten wpływają również: dostęp do światła i tlenu, zawartość substancji mineralnych w glebie oraz oddziaływania allelopatyczne.
Dostęp do wody
Woda jest niezbędna do kiełkowania – stanowi środowisko, w którym zachodzą wszystkie reakcje metaboliczne, w tym także hydrolizahydroliza substancji zapasowych zgromadzonych w tkance spichrzowej nasiona. Ponadto kiełkowanie rozpoczyna się w warunkach umożliwiających pęcznienie. Proces ten (tzw. imbibicjaimbibicja) polega na pobieraniu wody przez koloidy nasiona, w wyniku czego dochodzi do zwiększenia jego świeżej masy i objętości. Następuje również wzrost ciśnienia imbibicyjnego (wywołanego pobieraniem wody przez koloidy nasiona). Konsekwencją tych zmian jest pęknięcie łupiny nasiennej, co umożliwia zarodkowi wzrost.
Temperatura
Odpowiednia temperatura (powyżej 0°C) wpływa na aktywność enzymów katalizujących procesy metaboliczne w nasionie podczas kiełkowania. Zakres temperatury, w jakiej zachodzi kiełkowanie (czyli temperatura minimalna i maksymalna), a także temperatura optymalna dla kiełkowania różnią się w zależności od gatunku rośliny. Ponadto wartości te zmieniają się w cyklu dobowym oraz w początkowej i końcowej fazie kiełkowania. Duże wahania temperatury w okresie spoczynku nasion opóźniają kiełkowanie u wszystkich roślin.
W poniższej tabeli przedstawiono temperaturę kiełkowania przykładowych roślin uprawnych.
Roślina | Temperatura kiełkowania w °C | ||
---|---|---|---|
minimalna | optymalna | maksymalna | |
Groch | 1−2 | 30 | 35 |
Burak | 4−5 | 25 | 28−30 |
Marchew | 4−5 | 25 | 30 |
Kukurydza | 8−10 | 32–35 | 40 |
Ogórek | 12 | 35 | 40 |
Melon | 16 | 35 | 45 |
Dostęp do światła
Światło jest czynnikiem kontrolującym proces kiełkowania większości nasion (są to tzw. nasiona fotoblastycznenasiona fotoblastyczne). Zjawisko to zwane jest fotoblastią. Ilość światła oraz jego skład spektralny mogą stymulować bądź hamować kiełkowanie, dlatego wyróżnia się odpowiednio fotoblastię dodatnią i ujemną. U pewnych gatunków światło nie wpływa na kiełkowanie.
Dostęp do tlenu
Dostęp do tlenu jest niezbędny do prawidłowego kiełkowania nasion. Początkowo rośliny pozyskują energię na drodze fermentacji (w warunkach beztlenowych), a później poprzez utlenianie materiałów zapasowych w przebiegu oddychania tlenowego. Dzięki temu powstają większe ilości ATP, które jest wykorzystywane w procesach anabolicznych umożliwiających wzrost i rozwój zarodka. Deficyt tlenu powoduje zahamowanie kiełkowania oraz przyczynia się do powstawania anomalii rozwojowych.
Zawartość makroelementów i mikroelementów w glebie
Nasiona większości roślin są bogate w składniki mineralne, zatem zawartość makroelementów i mikroelementów w środowisku nie ma dużego wpływu na ich kiełkowanie. Wyjątek stanowią azot i fosfor w postaci jonów azotanowych i fosforanowych, których obecność przyspiesza kiełkowanie nasion i późniejszy wzrost siewki. Są to pierwiastki biogenne, potrzebne do budowy białek, fosfolipidów, kwasów nukleinowych oraz wytwarzania ATP.
Oddziaływania allelopatyczne
Na kiełkowanie nasion ma również wpływ wydzielanie przez inne gatunki korzystnych lub szkodliwych substancji. Są to tzw. oddziaływania allelopatyczneoddziaływania allelopatyczne. Oznacza to, że obecność pewnych roślin (a także grzybów) w otoczeniu nasiona może zarówno pobudzać, jak i hamować jego kiełkowanie.
Oddziaływania allelopatyczne są wciąż słabo poznane, ale leżą w kręgu zainteresowań naukowców ze względu na ich potencjalne duże znaczenie dla plonowania roślin uprawnych.
Słownik
pierwszy etap kiełkowania; proces pobierania wody przez koloidy nasiona
(gr. hýdōr – woda, lýsis – rozłożenie) rozkład związków chemicznych pod wpływem wody; reakcje hydrolizy w organizmach żywych zachodzą z udziałem enzymów (hydrolaz)
inaczej germinacja; pierwsza faza cyklu rozwojowego (ontogenezy) roślin; obejmuje całokształt przemian metabolicznych zachodzących wewnątrz nasiona, w wyniku których dochodzi do aktywacji zarodka; przemiany te dostarczają energii i substratów niezbędnych do prawidłowego wzrostu siewki
nasiona, których kiełkowanie kontrolowane jest przez warunki świetlne
wzajemne oddziaływania spowodowane wydzielaniem przez rośliny lub grzyby szkodliwych lub korzystnych substancji
etap rozwojowy rośliny następujący po kiełkowaniu, w którym roślina rośnie dzięki materiałom zapasowym zgromadzonym w nasionie