Pierwszą fazą rozwojową roślin jest kiełkowanie nasionkiełkowanie nasionkiełkowanie nasion (inaczej germinacja). Obejmuje ono szereg procesów zachodzących wewnątrz nasiona prowadzących do aktywacji zarodka roślinnego. Po zakończeniu kiełkowania zaczyna się wzrost siewkisiewkasiewki.

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.

Na kiełkowanie nasion mają wpływ czynniki endogenne oraz egzogenne (środowiskowe).

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.

Woda jest niezbędna do kiełkowania – stanowi środowisko, w którym zachodzą wszystkie reakcje metaboliczne, w tym także hydrolizahydrolizahydroliza substancji zapasowych zgromadzonych w tkance spichrzowej nasiona. Ponadto kiełkowanie rozpoczyna się w warunkach umożliwiających pęcznienie. Proces ten (tzw. imbibicjaimbibicja imbibicja) 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.

R1ZhrsYwDhC8t

Grafika przedstawia cztery szklanki wypełnione wodą, stojące na stole. W każdej ze szklanek umieszczone jest okrągłe nasiono awokado, nabite na wykałaczki oparte o krawędź szklanki – dzięki temu nasiono pozostaje tylko częściowo zanurzone.

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.

RyPnmhOF4lYcp

Zdjęcie przedstawia kiełkujące nasiona soi. Ponad powierzchnię ziemi wyrastają liczne, cienkie, białe łodyżki zakończone zamkniętymi blaszkami liściowymi.

W poniższej tabeli przedstawiono temperaturę kiełkowania przykładowych roślin uprawnych.

Światło jest czynnikiem kontrolującym proces kiełkowania większości nasion (są to tzw. nasiona fotoblastycznenasiona 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 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.

RBke2PoUgr9o5

Zdjęcie przedstawia zieloną łopatkę, na której znajduje się brązowa gleba. Dookoła niej rozsypana jest ziemia pomieszana z mchem. Obok łopatki widoczne są nożyce oraz ceramiczna, zielona doniczka z dekoracyjnymi żabami.

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.

Na kiełkowanie nasion ma również wpływ wydzielanie przez inne gatunki korzystnych lub szkodliwych substancji. Są to tzw. oddziaływania allelopatyczneodziaływania 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.

RoHs579XWuER6

Rycina przedstawia elementy rośliny orzecha włoskiego. Centralną część zajmuje rycina gałęzi z męskimi i żeńskimi kwiatami. Męskie są podłużne i zwisające, a żeńskie niewielkie, zgrupowane po kilka sztuk. Liście są naprzeciwległe i podłużne. Obok znajduje się rycina kulistych, zielonych owoców. Niżej przedstawiono zbliżenia na budowę kwiatów żeńskich i męskich, a także zbliżenie na wnętrze dojrzałego owocu, czyli brązową skorupę, w której znajduje się jadalne nasiono powszechnie nazywane orzechem.

Słownik