V rastlinnom svete možno rozlíšiť dve formy rozmnožovania: asexuálnu a sexuálnu. Prvý typ zahŕňa také spôsoby prenosu dedičných informácií, ako je priame delenie buniek, vegetatívne - pomocou skupiny somatických buniek a rozmnožovanie špecializovanými haploidnými bunkami - spórami. Druhou, pokročilejšou formou je pohlavné rozmnožovanie, vedúce k tvorbe semien. Nachádza sa v životnom cykle nahosemenných a kvitnúcich rastlín, nazývaných aj krytosemenné. V tejto práci zvážime vonkajšiu štruktúru semena fazule, zistíme podmienky potrebné na jej klíčenie a tiež určíme, aké výhody majú rastliny schopné rozmnožovania semien.
Z čoho a ako vznikajú semená?
Fazuľa je teplomilná jednoročná plodina z čeľade strukovinových, má kvety charakteristického tvaru pripomínajúcehoplachetnica alebo motýľ sediaci so zloženými krídlami. Vnútri kvetu, v jeho špeciálnej časti, nazývanej piestik, sa nachádza zárodok semena, ktorý pod schránkami ukrýval zárodočný vačok. Obsahuje vajíčko a diploidnú štruktúru nazývanú centrálna bunka. Postupne sú oplodnené dvoma spermiami, v dôsledku čoho sa objaví semeno fazule. Má embryo, zásobu organických zlúčenín pre rast a vývoj, dva kotyledóny a kožnú vrstvu nazývanú obal semena.
Čo sú semená dvojklíčnych rastlín
Všetky kvitnúce rastliny s dvoma kotyledónmi v dôsledku oplodnenia vytvárajú plody so semenami, pri tvorbe ktorých zohrávajú hlavnú úlohu všetky časti kvetu: kalich, koruna s okvetnými lístkami, androecium, pozostávajúce z tyčiniek a, samozrejme, piestik so semiačkami prvosienky. Štruktúra semien fazule sa študuje v 6. ročníku a oboznamuje sa s takou časťou biológie, ako je botanika. Má elipsoidný tvar, ktorý kombinuje pôsobivý objem semien s relatívne malým povrchom.
Táto funkcia minimalizuje kontakt semena s prostredím. Vonkajšia štruktúra semena fazule pripomína hlavný orgán vylučovacieho systému cicavcov. V ľudskej anatómii dokonca existuje definícia - oblička v tvare fazule. Na vnútornej, konkávnej strane je jazva - miesto, ktorým je semienko fazule pripevnené k suchým listom plodu, nazývané fazuľa. Odtiaľ pochádza názov čeľade rastlín – Strukoviny. Má viac ako 12 tisíc druhov. Väčšina z tohozástupcami sú bylinné formy, ale sú tu aj kry a stromy. Spomedzi strukovín vymenujeme šampiónov v obsahu cenných rastlinných bielkovín: sú to sója, hrach, fazuľa, šošovica.
Štruktúry semienok a ich význam
Poďme ďalej uvažovať o štruktúre semena fazule. Obrázok nižšie jasne ukazuje prítomnosť predtým naznačených častí, a to: obal semena, dva kotyledóny a embryo umiestnené medzi nimi.
Ako sa zistilo, vonkajšia časť – šupka semena – je derivátom obalov semien klíčkov (stierok). Plní funkciu ochrany pred vysychaním, nepriaznivými teplotami a inými negatívnymi abiotickými faktormi. Samozrejme, hlavnou štruktúrou semena je embryo. Prečo je to tak, pozrime sa na ďalšiu časť.
Dieskoplodé embryo
Ako si pamätáme, v procese dvojitého oplodnenia, ktorý je vlastný iba kvitnúcim rastlinám, sa z oplodneného vajíčka vyvinie mnohobunková formácia – zygota. Nazýva sa embryo a má tri časti: zárodočný koreň, stopku a obličku. Venujme pozornosť vnútornej štruktúre semienka fazule. Nižšie uvedený diagram jasne ukazuje, že embryo, bezpečne ukryté medzi kotyledónmi, nie je len najdôležitejšou, ale aj najjemnejšou a najzraniteľnejšou štruktúrou. Ďalej odpovieme na otázku, aké funkcie sú vlastné hlavným zložkám embrya.
Fetálny koreň
Ohromujúcepočet suchozemských rastlín má dobre vyvinutý koreňový systém: hlavný, bočný alebo náhodný. Trávy, kríky a dreviny môžu vytvárať dva typy podzemných štruktúr, ktoré sa v botanike nazývajú koreňové a vláknité koreňové systémy. Ako sa ukázalo, začínajú svoj vývoj z rovnakej časti - zárodočného koreňa. Začiatok jeho bunkového delenia vo fyziológii rastlín je hlavným kritériom, podľa ktorého sa určuje spustenie takého mechanizmu, akým je klíčenie semien. Fazuľa, paradajky, hrach a iné teplomilné a citlivé plodiny vyžadujú optimálnu kombináciu rôznych environmentálnych faktorov na zavŕšenie tohto procesu s výskytom novej mladej rastliny.
Cotyledóny a ich úloha pri podpore života semenáčika
Aby semienko vyklíčilo, je potrebný prísun nutričných zlúčenín: cukrov, aminokyselín, tukov. V dvojklíčnolistových rastlinách je nahromadený v klíčnych listoch. Na začiatku klíčenia embrya prechádzajú organické látky do rozpustenej formy, najprístupnejšej pre absorpciu bunkami. V semenáčikoch dvojklíčnolistových rastlín začínajú klíčne listy fungovať ako prvé suchozemské, takzvané zárodočné listy. Napriek tomu sú schopné vykonávať fotosyntézu a poskytnúť mladej rastline všetky potrebné plastické látky.
Čo je klíčenie semien?
Ide o fyziologický proces, ktorý je založený na mechanizme prechodu z latentného obdobia v živote semena do štádia aktívneho rastu častí embrya: koreňa a stonky s listami. V dôsledku toho sa najprv objaví sadenica apotom sa vytvorí mladá rastlina. Aký je vzhľad klíčiaceho semena fazule? Nižšie uvedená fotografia jasne ukazuje, že najskôr sa začína vyvíjať zárodočný koreň, potom stonka prináša listy kotyledónu nad zem. Po určitom čase sa z rastového kužeľa stonky, pozostávajúceho z apikálneho vzdelávacieho tkaniva - meristému - vytvoria pravé listy rastliny fazule.
Obdobie odpočinku
Po dozretí plodov nazývaných fazuľa nie sú semená fazule zozbierané zo záhrady schopné okamžite vyklíčiť. Nielen rastlinám z čeľade bôbovitých, ale aj zástupcom iných skupín, ako sú paradajky, baklažány, uhorky, trvá určitý čas, kým ich semená prejdú pozberovým dozrievaním. Vyznačuje sa predovšetkým tým, že v tomto čase v bunkách embrya prebieha metabolizmus na veľmi nízkej úrovni. Dýchanie semien prakticky neexistuje, obsah vody je menší ako šestina celkovej hmotnosti.
Výsledkom je, že semená majú minimálnu energiu klíčenia, nedostatočnú na prechod organických látok kotyledónov do rozpustnej formy. Vonkajšia aj vnútorná štruktúra semien fazule v latentnom období sa nelíši od štruktúry vo vegetačnom období, keď sú pripravené na siatie do zeme. Rozdiely sa týkajú predovšetkým rýchlosti metabolických reakcií v bunkách embrya, ktorá je veľmi nízka počas obdobia vegetačného pokoja semien.
Čo je potrebné na klíčenie embrya
V agronómii môžetezdôrazniť nasledujúce podmienky, ktoré zaisťujú kvalitné klíčenie semien a vzhľad priateľských sadeníc: prítomnosť vody, priaznivá teplota, prítomnosť kyslíka, optimálne osvetlenie. Pozrime sa na tieto faktory podrobnejšie. Na prvom mieste v našom zozname abiotických podmienok je voda. Je nevyhnutný pre opuch buniek, ktorý je sprevádzaný zrýchlením ich dýchania.
Štúdiom štruktúry semien fazule sme zistili, že výživa embrya je možná len vtedy, ak organické látky v klíčnych listoch prechádzajú do rozpustenej formy. Je to spôsobené tým, že molekuly vody prenikajú do ich zásobného parenchýmu. Keďže ide o plodinu milujúcu teplo, fazuľa dobre klíči v dobre vyhriatej pôde. Ale osvetlenie neovplyvňuje energiu klíčenia. Aby sa semená umelo odstránili z latentného stavu, sú ošetrené stimulantmi, ako sú fytohormóny.
Vykonávajú aj skarifikáciu, to znamená, že mechanicky narúšajú celistvosť šupky bez poškodenia štruktúr, ktoré tvoria vnútornú štruktúru semena fazule, najmä jej kotyledónov a embrya. Všetky vyššie uvedené poľnohospodárske postupy teda urýchľujú proces klíčenia plodín.
