Строение и прорастание семени


Семя представляет собой маленькое растение, образовавшееся в материнском организме. Оно возникает из семязачатка (семяпочки), находящегося внутри завязи — части цветочного пестика. В семени содержится значительный запас органических веществ, предназначенных для питания его, когда оно начнет прорастать. В семени накоплены содержащие азот соединения (белки и безазотистые соединения) и углеводы (крахмал). Пшеничная мука состоит преимущественно из крахмала.

Если щепотку муки положить в марлю и промыть водой, на марле останется клейковина — растительный белок.

Стратификация улучшает прорастание семян. На рисунке два яблоневых проростка одного возраста: налево — из семени, подвергнутого стратификации, направо — из семени, не подвергнутого стратификации.
Стратификация улучшает прорастание семян. На рисунке два яблоневых проростка одного возраста: налево — из семени, подвергнутого стратификации, направо — из семени, не подвергнутого стратификации.

Зерно пшеницы, раздавленное на чистой белой бумаге, оставляет жирное пятно, так как в семени накоплены и жиры.

Семена растений можно разделить на два типа. К первому типу относятся, например, семена бобовых растений. Каждое семя этого типа состоит из зародыша и покрывающих его оболочек. Зародыш в свою очередь состоит из нескольких частей: почечки (зачаток стебля и листьев), корешка и семядолей. Семена этого типа довольно крупны (горох, фасоль), в их семядолях откладываются запасы питательных веществ.

В семенах второго типа, кроме зародыша, оболочек и одной семядоли (щитка), есть еще запасная ткань — эндосперм. Зародыш у таких семян (их называют плодами-зерновками) невелик, например у пшеницы. Щиток играет совершенно другую роль, чем семядоли семян первого типа: в нем находятся вещества, способствующие растворению крахмала, накопленного в эндосперме.

Большинство семян прорастает не сразу же после своего образования, а только весной. Они должны пройти так называемое послеуборочное дозревание (состояние покоя). У наших хлебных злаков состояние покоя длится всего 20 — 30 дней.

У других растений, например у косточковых (слива, вишня, черешня) и семячковых пород (яблоня, груша), период дозревания длится довольно долго. Чтобы весной вызвать дружное прорастание таких семян, их еще зимой подвергают стратификации: закладывают в ящик слоями, пересыпанными влажным песком, и выдерживают несколько месяцев при температуре от 2 до 4° тепла. У семян таких растений, не подвергнутых стратификации, всхожесть понижена, а проростки хилые.

В сухих семенах пшеницы влажность не должна превышать 14%. В семенах некоторых растений влажность еще меньше. А в листьях, например, количество воды достигает 85%. Поэтому все жизненные процессы в семенах идут крайне медленно. Когда содержание воды в семенах пшеницы увеличивается на 5—10%, в них начинается интенсивное дыхание и при этом выделяется тепло. Семена нагреваются, и, если они лежат в кучах, их температура может подняться так высоко, что они даже обуглятся.

В сухом семени протоплазма густая, твердая, и жизнь в нем как бы замирает. По виду не отличишь мертвое семя от живого. Но различие между ними быстро обнаружится, если дать семенам воду, температуру около +20° и доступ кислорода: живое семя прорастет, а мертвое покроется плесенью и сгниет. Таким способом и проверяют всхожесть семян перед посевом.

У семян различных растений всхожесть сохраняется по-разному. Например, семена тополя, ивы и кофе теряют всхожесть за несколько недель, а семена тыквенных и некоторых бобовых сохраняют ее несколько лет, но их всхожесть с каждым годом становится меньше и меньше. Объясняется это тем, что жизненные процессы в сухом семени, хотя и замедленны, но все же существуют: семена живут, старятся без прорастания и постепенно отмирают.

Прорастание семени второго типа: 1 — почечка; 2 — корешки с корневыми чехликами; 3 — семядоля (щиток); 4 — эндосперм, ткань с питательными веществами.
Прорастание семени второго типа: 1 — почечка; 2 — корешки с корневыми чехликами; 3 — семядоля (щиток); 4 — эндосперм, ткань с питательными веществами.

Что же происходит в семенах при прорастании? Проникшая в клетки вода вызывает набухание протоплазмы, оболочки, ядра и других частей клетки. Протоплазма клеток состоит из коллоидов, способных набухать. (К коллоидам, или клееобразующим веществам, относятся, например, желатин, гуммиарабик.) В семени много коллоидов; впитывая воду, они набухают и расширяются. Протоплазма становится жидкой, и в ней начинается интенсивное дыхание — окисление, выделение углекислого газа и воды, а также образование необходимых растению новых органических веществ. Чтобы дыхание не прекращалось, семени нужны органические вещества — углеводы или жиры, состоящие из трех химических элементов: углерода, водорода и кислорода. Сахар растворяется в воде, крахмал же только набухает. А в семенах растений чаще всего отложены запасы крахмальных зерен. Как же растение использует эти запасы? В протоплазме образуются особые сложные вещества — ферменты, катализаторы, ускоряющие ход химических процессов в клетке. Сами ферменты при превращении вещества не растрачиваются, и потому их небольшое количество способствует превращению огромной массы вещества. В клетках растений много различных ферментов, так как каждый фермент способствует только одной какой-нибудь химической реакции. Протоплазма зародыша в семени образует фермент диастазу. Этот фермент проникает в клетки эндосперма и превращает отложенный там крахмал в растворимый сахар. Таким же образом, с помощью ферментов, зародыш переводит запасенные в семени белки и другие вещества в растворимую форму и образует новые массы протоплазмы.

Начинается рост растения. Пройдет несколько дней, зазеленеют листья и растение начинает питаться уже не за счет запасов, отложенных в семени, а самостоятельно усваивая нужные ему вещества из почвы и воздуха.