GERMINARE: STRUCTURA UNEI SEMINȚE, PROCES, TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Germinarea este procesul prin care conținutul de embrion în semințele plantelor spermatophyte se dezvoltă pentru a avea ca rezultat o instalație nouă, și se caracterizează prin proeminența rădăcinii spre exterior TESTA sau seedcoat.

În regnul vegetal, spermatofitele sunt grupul de plante cunoscute sub numele de „plante superioare”, care au ca caracteristică definitorie producția de semințe ca urmare a reproducerii lor sexuale, de la care își derivă numele, deoarece „sperma” în limba greacă înseamnă sămânță.

Germinarea unei plante dicotiledonate (Sursa: MAKY.OREL prin Wikimedia Commons)

Grupul de spermatofite este alcătuit din plante cu flori sau angiosperme și plante care nu înflorește sau gimnosperme, care produc semințe închise într-o structură numită „ovar” sau, respectiv, semințe goale.

Germinarea unei semințe, indiferent de tipul acesteia, poate fi înțeleasă ca setul de etape consecutive care fac ca o sămânță liniștită sau în stare latentă, cu un conținut redus de apă, să arate o creștere a activității sale metabolice generale și să înceapă formarea unei răsad din embrionul din interior.

Momentul exact în care germinația se încheie și începe creșterea este foarte greu de definit, deoarece germinarea a fost definită în mod specific ca ruperea capacului seminal care, de la sine, este deja rezultatul creșterii (diviziunea și alungirea celulelor) .

Există mai mulți factori care afectează procesul de germinare, mulți dintre ei fiind endogeni (viabilitate, gradul de dezvoltare a embrionului etc.) și exogeni (disponibilitatea apei, temperaturii și compoziției atmosferice, de exemplu).

Structura semințelor

Plantele cu angiosperme au semințe cu o structură relativ simplă, deoarece constau dintr-un embrion (produs al fertilizării ovulului prin bobul de polen), care este înconjurat de o acoperire cunoscută sub numele de „sac de embrion”, care derivă și din procesul de fertilizare.

Stratul de semințe este cunoscut sub numele de testa și este produsul dezvoltării integumentelor interne ale ovulului. Embrionul se hrănește cu o substanță în care este cufundat, endosperma, care poate deveni și un țesut rudimentar la acele plante cu cotiledoane.

Cotiledoanele sunt frunze primare care pot îndeplini funcții nutritive pentru embrion și pot avea grijă de fotosinteza răsadului care se formează atunci când semința germinează.

Cantitatea de substanță de rezervă este foarte variabilă în rândul semințelor, în special în ceea ce privește compoziția proteinelor, grăsimilor și carbohidraților pe care le au. Cu toate acestea, substanța principală de păstrare a semințelor, într-o măsură mai mare sau mai mică, este de obicei amidon.

Embrionul este structura fundamentală a unei semințe. Poate fi văzută ca o „plantă în miniatură” și constă dintr-o radicală, o plumulă sau epicotil (deasupra unde se află cotiledoanele), unul sau mai multe cotiledoane și un hipocotil (sub cotiledoane).

Din radiculă se formează ulterior rădăcina, care este porțiunea subterană a unei plante; epicotilul va fi ulterior axa principală a tulpinii, în porțiunea aeriană; în timp ce hipocotilul este porțiunea embrionului care unește radicala cu plumula sau epicotilul, adică care unește tulpina cu rădăcina din planta adultă.

Este important de menționat că există o mare diversitate de semințe în natură, în special în ceea ce privește mărimea, forma, culoarea și structura generală, fără a lua în considerare caracteristicile fiziologice intrinseci ale acestora.

Proces (etape)

Toate semințele mature sunt într-o afecțiune cunoscută sub numele de quiescence, prin care aceste structuri de propagare pot rezista perioadelor prelungite în care condițiile favorabile necesare pentru germinare nu sunt puse la punct.

Tranzacția unei semințe este inversată în prezența apei, a unei compoziții și temperaturi atmosferice adecvate (în funcție de tipul de sămânță, desigur).

Germinarea, odată ce trecerea, există procese care sunt comune în fiziologia plantelor:

- respirația

- absorbtia apei

- conversia „alimentelor” în substanțe solubile

- sinteza enzimelor și hormonilor

- metabolismul azotului și fosforului

- translocarea carbohidraților, hormonilor, apei și mineralelor către meristeme și

- formarea țesuturilor.

Cu toate acestea, fiziologii plantelor au definit trei etape specifice care sunt: ​​imbibiția, alungirea celulelor și creșterea numărului de celule (diviziunea celulară), aceasta din urmă în funcție de diferite evenimente genetice și moleculare.

îmbinare

Conținutul de apă la o sămânță matură este considerabil scăzut, ceea ce favorizează letargia metabolică a țesuturilor din interior. Astfel, primul pas în germinarea unei semințe este absorbția apei, care este cunoscută sub numele de imbibiție.

Imbibitia restabileste turgorul celulelor embrionului, care au fost plasmolizate anterior datorita dimensiunilor mici ale vacuolelor lor aproape goale.

În primele ore ale acestei etape, nu se observă modificări chimice la semințe, precum și orice tip de activitate asociată cu alungirea sau alungirea pereților celulari etc.

La scurt timp, hidratarea țesuturilor (în condiții favorabile de atmosferă și temperatură), permite activarea organelelor și a enzimelor celulare, în special a mitocondriilor. Această activare promovează, de asemenea, sinteza hormonilor și proteinelor, necesare evenimentelor ulterioare.

Alungirea și creșterea numărului de celule (diviziune)

După câteva ore de imbibare (în funcție de gradul de desecare a semințelor), se poate aprecia alungirea celulelor aparținând radiculei, care permit extinderea și ieșirea acestei structuri de pe suprafața care o acoperă.

Primele diviziuni celulare apar în meristemul rădăcinii, tocmai în momentul în care radicala „rupe” țesutul care o acoperă. În acest moment, se observă unele modificări citologice, cum ar fi aspectul mai proeminent al nucleului fiecărei celule.

Etapele în germinarea unei semințe de A. thaliana (Sursa: Alena Kravchenko prin Wikimedia Commons)

Stratul sau testa de semințe este traversat sau rupt de rădăcina primară, care este reprezentată de radicula, după care axa hipocotiledonată continuă procesul de alungire. Cotiledoanele rămân în interiorul testului în timpul acestui proces, indiferent de tipul germinării.

În timp ce acest proces se desfășoară, nutriția celulelor embrionare depinde de activitatea enzimelor responsabile de degradarea carbohidraților și a grăsimilor de rezervă din endospermă și / sau cotiledoane, activitate complet dependentă de procesul anterior de imbibiție.

Tipuri de germinare

Tipurile de germinare au fost definite în funcție de soarta cotiledoanelor atunci când răsadul este format din embrion. Cele două cele mai cunoscute tipuri sunt germinarea epigeală și germinarea hipogeală.

Diagrama procesului de germinare a unei semințe de mazăre (Sursa: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992derivative work: Begoonderivative work: Begoon via Wikimedia commons)

Germinare epigea

Apare la multe plante lemnoase, inclusiv gimnosperme, și este caracterizat prin cotiledoane care ies din sol ca fiind „împins” de epicotilul alungit.

Germinarea hipogeală

Apare atunci când cotiledoanele rămân în porțiunea subterană, între timp epicotilul crește erect și frunzele fotosintetice se dezvoltă. Este comună pentru multe specii de plante, fiind exemple de arțar, castan și arbori de cauciuc.

Referințe

1. Bewley, JD (1997). Germinarea semințelor și starea de dormit. Celula vegetală, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO, & McDonald, MF (2012). Principiile științei și tehnologiei semințelor. Springer Media științifică și de afaceri.
3. Nabors, MW (2004). Introducere în botanică (nr. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Germinarea semințelor, mobilizarea rezervelor de hrană și pierderea semințelor. Creșterea și dezvoltarea plantelor: hormoni și mediu. Presă academică: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Fiziologia și dezvoltarea plantelor.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956). Fiziologia germinării semințelor. Revizuirea anuală a fiziologiei plantelor, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Mecanisme moleculare de germinare a semințelor. În boabe încolțite (pp. 1-24). AACC International Press.