Способность семян к прорастанию в побеги
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 18.09.2024
Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Новосибирский государственный аграрный университет
Институт заочного образования и повышения квалификации
Выполнил: студент __4__ курса
шифр _ A 2002______
1.Факторы прорастания семян….…………………………………………..…. 4
3. Что называется эпикотилем и какую роль он играет……………………….13
1.факторы прорастания семян;
2. типы проростков;
3. что называется эпикотилем и какую роль он играет.
Работа изложена на 16 страницах машинописного текста, использовано 5 источников научной и учебной литературы, в том числе интернет-ресурсов.
Цели данной работы:
· определение факторов, прорастания семян
· изучение типы проростков;
Основные задачи:
· рассмотреть типы проростков;
· выяснить факторы, влияющие на прорастания семян .
Актуальность работы обусловлена следующими факторами:
· значение семян для самих растений очевидно. Но семена также имеют жизненно важное значение в хозяйстве. Нельзя забывать, что именно из семян (точнее, плодов-зерновок) злаков (пшеницы, риса, кукурузы, различных просовых злаков) получается основной продукт питания человечества — хлеб и крупы. Почти такое же значение имеют семена различных бобовых (горох, соя и др.).
Таким образом, урожайность в значительной мере зависит от качества посевного материала. Для посева отбираются вполне зрелые, полноценные, самые лучшие семена. Один из важных показателей качества семян — их всхожесть.
1. Факторы прорастания семян
Прорастание — это переход семян из состояния покоя к росту зародыша и развитию из него проростка. Необходимое условие для прорастания семян – период покоя. Если этот период значительно затягивается его стоит искусственно нарушить.
Методы нарушения периода покоя
Различают три метода нарушения периода покоя:
Стратификация – подготовка семян к прорастанию. Для того чтобы подготовить семена, их смешивают с увлажненным песком на срок от 30 до 90 дней при определенной температуре 5 ∘ C. Время выдержки зависит от вида растения. За этот период времени в семенах происходит физико-биохимические процессы, которые способствуют к прорастанию семени. Скарификация – повреждение кожицы семян для ускорения прорастания. При повреждении кожицы открывается доступ к воздуху и влаги для семени, что способствует их набуханию и прорастания. Повреждение возможно механическое, или вызывается кратковременным действием крепкой сульфатной кислоты.
Промывание водой – процесс удаления из семени веществ, которые тормозят прорастания.
Факторы внешней среды для прорастания семян
Также большое значение для прорастания семян является энергия прорастания. Энергия прорастания зависит от факторов внешней среды, и характеризует посевное качество семян. Вода, температура, свет, воздух, физиологические активные вещества относятся к факторам прорастания семян.
Влияние воздуха на прорастание
При прорастании семя дышит, поглощая при этом кислород, необходимый для окислительно-восстановительных реакций в клетках. Эти реакции стимулируют деление и рост клеток зародыша. Для того чтоб убедится в необходимости воздуха, проведем опыт.
Пример 1. Возьмем три стакана и поместим в них сухие семена пшеницы. Первый стакан накроем блюдце, во второй вместе с семенами поместим мокрую вату и также прикроем блюдцем, а третий наполним водой. Оставим на пару дней. В третьем случае семена не прорастут, а только набухнут, так как для самого прорастания семенам не хватает воздуха, который необходим для дыхания.
Влияние света на прорастание
Реакция на свет обусловлена действием его на обмен стимуляторов или ингибиторов в семенах. Так различают светолюбивые и темнолюбивые растения. Многие семена лучше прорастают в темно месте.
Влияние воды на прорастание
Вода необходима для набухания семян. Во время набухание кожица семени повреждается, затем появляются корешок и стебелек зародыша. Вода помогает всасывать необходимые питательные вещества семени для необходимого прорастания. Для убеждения необходимости данного фактора, проведем опыт.
Пример 2 . Возьмем две емкости и поместим там семена фасоли. Первую просто накроем блюдцем, а в другую поместим мокрую вату и также накроем. Через пару дней заметим, что во втором случае семена проросли. Количество воды для разных видов растений различно. Так для бобовых растений необходимо больше воды по отношению к злаковым растениям. Значение температуры на прорастание
Не менее необходимым условием для прорастания является температурный режим. Определенное растение имеет свою благоприятную температуру. Одни культуры прорастают при +2 ∘ C, другие – выше +15 ∘ C. Зная температурные предпочтения культур, в сельском хозяйстве, разработан посевной календарь. Теплолюбивые растения прорастают, при высоких температурах, являются выходцами из теплых широт, а при низких температурах прорастают холодостойкие – выходцы из северных районов.
Физиологически активные вещества на прорастание
Для того чтобы зародыш рос, он должен питаться. Питательные вещества семени находятся в эндосперме или в семядоли. При ограниченном запасе физиологических активных веществ зародыш будет медленно развиваться, или совсем может погибнуть. Для предотвращении этого фермеры вносят стартовые удобрения. Поглощая питательные вещества, в зародыше, происходит обмен веществ: поглощении кислорода и выделение углекислого газа.
Превращение веществ в прорастающем семени
При прорастании семени в эндосперме и семядолях происходит разложение запасных веществ, в том числе и белков. Одновременно в зародыше начинаются синтетические процессы за счет тех веществ, которые протекают к нему. Общее количество азотных веществ остается на одном уровне, не смотря на то что, происходит энергетический распад белков, потому что при этом накапливаются аминокислоты и аспарагин. Резко уменьшается количество крахмала, но количество растворимых сахаров не уменьшается. Сахара расходуются на процесс дыхания, который очень энергично происходит в прорастающем семени. В результате дыхания непосредственно образуются богатые энергией вещества АДФ и АТФ, выделяются вода, углекислый газ и тепловая энергия. Сахара образуют клетчатки и гемицеллюлозы. Минеральные вещества остаются постоянны. Катионы регулируют осмотическое давление и коллоидно-химические процессы в новых клетках.[1]
Таким образом, можно сделать вывод. Для прорастания семени необходимо наличие воды, тепла, света, воздуха и питательных веществ. И если, исключить хоть бы один из факторов, семена не прорастут.
2. Типы проростков
Проросток — растение, находящееся в одной из начальных стадий онтогенеза, в период с момента прорастания семени (то есть с момента, когда развивающийся зародыш пробивает семенную кожуру) до момента развёртывания листа главного побега (побега, развивающегося из зародышевой почечки).
Прорастанию семени предшествует его набухание — необходимый процесс, связанный с поглощением большого количества воды и обводнением тканей семени. При этом обычно семенная кожура разрывается. (рис.1)
Рисунок 1. Прорастание семени.
Одновременно с поглощением воды начинается активная ферментативная деятельность, приводящая к мобилизации запасных веществ т. е. переходу их в растворимое состояние, доступное для поглощения клетками меристемы зародыша. В частности, крахмал превращается в растворимые сахара. Эти процессы обеспечиваются энергией за счет очень интенсивного дыхания семян.
Обычно семядоли зародыша выделяют ферменты, которые способствуют преобразованиям веществ эндосперма или перисперма. Таким образом, первая функция семядолей в семенах с внезародышевыми запасающимитканями - выделительная,так сказать, пищеварительная. В дальнейшем функция всасывания питательных веществ зародышем осуществляется также преимущественно семядолями, имеющими с самого начала большую всасывающую или сильно увеличивающими эту поверхность перед прорастанием. Один из наиболее эффектных примеров огромного разрастания семядоли в качестве сосущего органа (гаустории) — зародыш и проросток кокосовой пальмы. На рисунке 2 показано, как по мере прорастания кокосового ореха недоразвитый вначале зародыш дает надземный побег и придаточные корни, а семядоля тем временем врастает все глубже в жидкую часть эндосперма (кокосовое молоко) и всасывает его, в конце концов заполняя всю полость ореха сплошной губчатой массой.
В результате усиленного питания прежде всего начинают разрастаться все органы зародыша. Из разрыва кожуры или из микропилярного отверстия первым обычно выходит зародышевый корешок, укрепляющий молодое растение в почве и начинающий самостоятельно всасывать извне воду и минеральные вещества. Одновременно растет и гипокотиль, проталкивающий кончик корешка в почву.
Семядоли ведут себя по-разному в зависимости от своих первоначальных функции, от дальнейшего поведения гипокотиля и от распределения зон роста в самих семядолях. Если запасы питательных веществ находились вне зародыша, то, как уже говорилось, семядоли прежде всего всасывают эти вещества.
Рис. 2. Прорастание кокосовой пальмы:
Затем, благодаря росту гипокотиля или своего собственного основания (у однодольных) они могут быть вынесены на поверхность почвы, позеленеть и стать первыми ассимилирующими органами проростка, переходящего, таким образом, на автотрофное питание. В этом случае говорят о надземном прорастании (рис. 2, /—3). В других случаях семядоли так и остаются под землей, ограничиваясь гаусториальной функцией, а первыми ассимилирующими органами становятся следующие за семядолями листья (рис. 2, /, 4, 5). Это так называемое подземное прорастание. Если запасы были сосредоточены в тканях самих семядолей (в безэндоспермных семенах), то они прежде всего отдают эти запасы меристематическим тканям зародыша, а сами либо сразу же после этого сморщиваются и отмирают, не выходя из семени, как у дуба, гороха (рис. 3, 12, 14), т. е. прорастание бывает подземным, либо, реже, все-таки выходят после этого на поверхность, зеленеют и функционируют некоторое время как ассимилирующие органы.
Рис. 3. Схема надземного и подземного прорастания двудольных: /— начало прорастания семени; 2,3-этапы надземного прорастания; 4, 5— этапы подземного прорастания; См — семядоли; Эпк — эпикотиль; ГК — главный корень; БК — боковые корни; ПК — придаточные корни; Чш — чешуевидные листья. Гипокотиль черного цвета.
Как мы видели, в процессе прорастания, кроме увеличения размеров и смены функций зародышевых органов, происходит и новообразование органов. В почечке на конусе нарастания продолжают закладываться листовые зачатки, в то время как ранее заложенные развертываются, а участки стебля между ними разрастаются, образуя междоузлия. Зародышевый корешок, превратившийся теперь в главный корень проростка, по мере роста ветвится; боковые корни вместе с главным образуют первичную систему главного корня. В области корневой шейки, на гипокотиле и в нижних узлах стебля могут рано образовываться придаточные стеблеродные корни.
Разнообразие облика проростков зависит не только от надземного или подземного положения семядолей, но и от особенностей роста главного побега и от соотношения между развитием системы главного корня и стеблеродных придаточных корней. Если все междоузлия заметно разрастаются, главный побег становится удлиненным (рис. 3, /, 3, 5, 12, 13, 14). Иногда же рост междоузлий главного побега заторможен и они остаются укороченными. При этом узлы и листья сближены и побег выглядит как розеточный (рис. 4, 6—//) или укороченный побег с ложным стеблем, образованным лишь влагалищами листьев (что обычно для однодольных, в том числе для злаков. Система главного корня иногда развивается слабее, чем система придаточных корней, которые закладываются у некоторых злаков уже в зародыше. Получается так называемая мочковатая корневая система, характерная для проростков большинства однодольных.
Семядоли, как правило, имеют очень простую форму (круглые, овальные, продолговатые, без зубцов по краям; рис. 4, 1—3, 5—8, 14), хотя есть и исключения (рис. 4, 4). Первые листья могут быть, как уже упоминалось, недоразвитыми чешуевидными (при подземном прорастании) или зелеными ассимилирующими, но по форме и размерам они часто сильно отличаются от листьев взрослого растения данного вида: они мельче и проще по очертаниям. От таких юношеских листьев до типичных листьев взрослого побега можно проследить ряд постепенных изменений — листовую серию (рис. 4,/ 5, 8).
Рис. 4. Проростки двудольных:
1 — 11-е надземным прорастанием; 12—14—с подземным прорастанием: /—5 и 12—14— с удлиненным главным побегом; 6—11— с розеточным главным побегом; /(аи б) — фасоль обыкновенная; 2— тыква; 3 (а и б) — клещевина; 4— липа; 5— ясень обыкновенный; 6— копытень; 7— лютик ползучий; 8— костяника; 9— тмин; 10— редис; //— подорожник большой; 12— дуб черешчатый; 13— настурция; 14— горох.
Таким образом, у проростков уже имеются все основные вегетативные органы — корневая и побеговая системы, которые продолжают в дальнейшем нарастать за счет верхушечных меристем и ветвления.
3. Что называется эпикотилем и какую роль он играет
ЭПИКО́ТИЛЬ (от эпи. и греч. ϰοτύλη – углубление), надсемядольное колено, участок стебля (междоузлие) проростка (или зародышевой почечки) растения между семядольным узлом и узлом первого настоящего листа. При недоразвитии эпикотиля развиваются проростки с розеткой листьев, например, у некоторых видов родов роза, смородина, многолетних трав – рода подорожник, семена сложноцветные, крестоцветные и другие; у свёклы эпикотиль – верхняя часть корнеплода, несущая листья, часть стебля между семядолями и первыми листочками - эпикотиль, или надсемядольное колено (Рис. 6).
Рисунок 6. Проросток семени фасоли
В физиологии растений эпикотиль - это зародышевый побег над семядолями. У большинства растений эпикотиль в конечном итоге разовьется в листья растения. У двудольных гипокотиль является тем, что кажется основным стеблем под истощенными засохшими семядолями, а побег чуть выше этого - эпикотилем. У растений однодольных первый побег, выходящий из земли или семени, - это эпикотиль, из которого появляются первые побеги и листья. Считается, что удлинение эпикотиля контролируется фоторецепторами фитохрома. [4]
В данной работе мы проследили механизм прорастания семян и установили какие факторы влияют на этот процесс. Убедились в том, что при высеивании семян растений разных семейств, для получения дружных всходов и высокого урожая, очень важно знать и учитывать условия, влияющие на прорастание семян.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:
Для прорастания семян необходима влага. Семена поглощают воду для того, чтобы у них возобновились физиологические процессы, связанные с прорастанием. В дальнейшем растущий проросток нуждается в большом количестве воды.
Прорастание семян невозможно без присутствия воздуха.
Необходимость воздуха объясняется тем, что семена дышат, то есть они поглощают кислород и выделяют углекислый газ.
Для успешного прорастания семян кроме воды и кислорода, необходима благоприятная температура. Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и, в конце концов, погибнут.
Всхожесть семян – важный показатель их качества, который необходимо знать, прежде чем засевать поля и огороды. Прорасти и дать начало новому растению способны только семена с живым зародышем. Семена с погибшими зародышами теряют всхожесть.
Важным фактором при посеве семян являются время посева и глубина заделки семян. Семена растений сильно различаются по размеру и массе. Размер семени определяет способ и глубину посева. Чем крупнее семя, тем легче оно преодолевает механическое сопротивление почвы и с большей глубины может прорасти.
Следовательно, нами были выполнены все поставленные цели, а именно, были изучены факторы, влияющие на процесс прорастания семян.
Создание благоприятных условий при проращивании семян ускоряет появление всходов, при этом уменьшается угроза повреждения семян насекомыми и грибами. Таким образом, при возделывании культурных растений важно учитывать влияние окружающих факторов на проращивание семян, чтобы в последующем получить дружные всходы, красивые и сильные растения, высокий урожай. [5]
- необходимое условие для прорастания семян. Покой может быть вынужденный, связанный с отсутствием необходимых условий для прорастания (покой сухих семян). Органический покой определяется свойствами самого семени. В большинстве случаев в таких семенах протекают метаболические процессы (дыхание иногда рост зародыша), но прорастание заторможено. Такие семена, даже в условиях, благоприятных для прорастания, не прорастают совсем, или прорастают плохо. Способность семян находиться в вынужденном покое или органическом покое выработалось у растений в процессе эволюции как средство переживания неблагоприятного для роста проростка времени года. Поэтому далеко не все семена обладают способностью прорастать сразу после созревания (семенам яблони, клена нужен длительный покой).]
Основные причины, препятствующие прорастанию семян:
1. водонепроницаемость кожуры;
2. наличие в околоплоднике веществ, ингибирующих прорастание;
3. недоразвитие зародыша;
4. физиологический механизм торможения прорастания.
Основные методы нарушения периода покоя:
1. стратификация - семена смешивают с влажным песком - процесс подготовки семян к прорастанию;
2. скарификация - повреждение кожицы для ускорения прорастания;
3. промывание водой-с целью удаления из семян веществ, тормозящих прорастание;
4. обработка физиологически активными веществами (гиббирилином, цитокинином).
Семена могут прорасти только при определенной температуре: озимая рожь - при 2-4 градусах, а семена огурцов - при 15-16 градусах. Требовательные к теплу растения высевают позже, когда почва достаточно прогреется.
Еще очень важным условием для прорастания семян является воздух, поэтому семена обязательно нужно высевать в рыхлую землю, в которой содержится достаточное количество кислорода. Кислород необходим для окислительно-восстановительных процессов в клетках. Эти процессы стимулируют деление и рост клеток зародыша.
Выводы:
1.Для того, чтобы семена проросли, необходим воздух, вода, тепло.
2. Если какого-либо условия не будет - семена не прорастут.
Условия для прорастания семян
Современные ботаники выделяют более двадцати факторов, которые опосредованно участвуют в развитии растительного организма из семени. Однако, по большому счету, все сводится лишь к небольшому количеству данных факторов. Обозначим условия, которые необходимы для прорастания семян:
наличие достаточного количества воды;
наличие достаточного количества света;
наличие оптимальной температуры.
Итак, вода является универсальным растворителем для большинства органических и неорганических соединений, которые находятся в почве. Достаточное количество воды позволит данным веществам активно поступать в семя, что будет обеспечивать необходимый уровень питания растительного организма. Вода также играет важную роль метаболических реакция растений. Избыток воды может негативно сказаться на росте семян, так как повышается риск развития гипергидратационного состояния. Свет является универсальным фактором, обеспечивающим рост и развитие любого организма на Земле. Стоит отметить, что некоторые растения лучше развиваются при нахождении в малоосвещенных местах (своеобразные исключения в многообразии растительного мира).
Отдельно отметим, роль температуры в ходе процесса прорастания семян. Оптимальной считается температура, значения которой колеблются от десяти до пятнадцати градусов по Цельсию. При наличие такой температуре в зоне, в которой располагается семя, внутри последнего активируются ферментативные процессы, которые в конечном счете обеспечиваются большое количество анаболических реакций. В случае пониженной температуры ферменты будут малоактивны. Если температура повышена, то активность энзимов также снизится.
Некоторые ботаники выделяют кислород как ключевой фактор прорастания семени, однако данное утверждение не совсем корректное, так как растениям в первую очередь необходим углекислый газ для реализации фотосинтетических процессов в хлоропластах зеленой части дерева или цветка.
Надземное прорастание
Двудольные растения обладают надземным типом прорастания. Основу данного процесса составляет рост к центру Земли зародышевого корешка. В результате чего он проникает в почву получает необходимые для полноценного роста и развития макро- и микроэлементы, а также некоторые органические молекулы. После этого начинает активно расти и развиваться стебельковая часть двудольных растений, от которой отходят листья.
На этапе роста и развития стебля и листьев ключевое значение принимает световой фактор, благодаря воздействию которого происходит активный фотосинтез в хлоропластах зеленой части двудольных растений. Благодаря активной реализации процессов фотосинтеза посредством действия солнечной энергии происходит образование большого количества энергетических субстратов, которые обеспечивают анаболические процессы во всех участках растений. Также питательные элементы из почвы, поступают в листья и стебель благодаря наличию специфической ткани (луба). Данные элементы являются компонентами образования глюкозы в процессе фотосинтеза (речь о воде, а также растение из воздуха поглощает углекислый газ).
Подземное прорастание
Дуб является прекрасным олицетворением процесса подземного прорастания. В начале происходит развитие молодого растения за счет молекул (питательных веществ), заключенных в семя. Данную стадию подземного роста семени называют развитием проростка. Следующим этапом прорастания дуба является выход зеленой части растения на поверхностный слой почвы, где оно сталкивается с активным действием солнечных лучей, которые запускают фотосинтез в хлоропластах зеленой части дуба. После происходит развитие других частей дуба: формирование корней, ствола, веток, листьев и так далее. В результате последовательного прохождения данных стадиях через несколько лет развивается дерево, достигающее достаточно больших размеров. Данный вид прорастания характерен для всех однодольных растений (деревья).
Проросток — молодое растение со стеблем и листьями, появившееся над землей . Для прорастания семени необходимы такие факторы, как влажность, тепло и свободный доступ кислорода. Кроме того, для прорастания некоторых семян, особенно мелких (салат, мятлик, многие сорняки), обычно требуется воздействие света.
Условия прорастания семени
Вода (влажность)
Вода необходима для набухания и прорастания семян. Семена состоят из органических и неорганических веществ. Если семена намочить, крахмал и другие органические вещества переходят в растворимое состояние.
Теперь зародыш семени может использовать их для питания и начать прорастать. Чем плотнее и тверже кожура семени, тем медленнее впитывается влага. Следовательно, вода необходима для набухания семени и разрыва кожуры, превращения питательных веществ в растворимое состояние.
Тепло
Тепло также необходимо для прорастания семени. Наиболее низкая температура, при которой могут прорастать семена гороха, ржи, пшеницы, ячменя, овса, льна, клевера, люцерны — 0-5°С; семена кукурузы и подсолнечника — 10-12°С, семена тыквы, дыни, огурцов, риса, хлопчатника, табака — 10-25°С.
Температура прорастания семян различных видов растений
Воздух
Доступность воздуха — еще одно условие, необходимое для прорастания семени. Полностью погруженные в воду семена через 2-3 дня набухают, но не прорастают и в конце концов загнивают, поскольку им не был доступен воздух. У прорастающих семян дыхание усиливается и возрастает потребность в кислороде.
Глубина заделки семян
Глубина заделки семян в почву зависит от вида растения и от размеров самого семени. Чаще всего нужно сажать семена на глубину в 2-3 раза, превышающую размер самих семян.
Потребность разных растений в свете неодинакова. Изучению их светочувствительности посвящено много работ. Особенно светочувствительны семена салата, сельдерея, березы и др. Так, глубоко запаханные в почву семена многих сорняков впадают в состояние покоя.
Но как только проросток достигает поверхности почвы, его развитие возможно только при наличии освещенности. Семена табака, лука, моркови, помидора, подсолнечника, кукурузы также быстро прорастают при наличии достаточного освещения.
Прорастание семени
Прорастание семени — это формирование проростка из зародыша. При достаточном увлажнении запасные питательные вещества становятся растворимыми и питают зародыш.
Кожура набухшего семени лопается, и появляется первичный (зародышевый) корешок, с помощью которого развивающийся проросток укрепляется в почве и начинает поглощать воду с растворенными в ней минеральными солями.
Рис.3 Процесс прорастания семени фасоли
У двудольных растений из зародышевого корешка вначале развивается главный корень. Вслед за корнем развивается почечка, которая выносится на поверхность почвы и приобретает зеленый цвет. Она выполняет функцию первичного листа.
У проростка однодольного растения появляются придаточные корни.
Прорастание семени пшеницы
Молодое растение со стеблем и листьями, появившееся над землей, называют проростком. Для прорастания семени необходимы такие факторы, как влажность, тепло и свободный доступ кислорода. Кроме того, для прорастания некоторых семян, особенно мелких (салат, мятлик, многие сорняки), обычно требуется воздействие света.
Глубина заделки семян в почву зависит от вида растения и от размеров самого семени.
Читайте также: