Известно что зародыш семени однодольного растения



Известно что зародыш семени однодольного растения

Цветковое растение начинает свою жизнь с семени. Семена растений различаются по форме, окраске, размерам, весу, но все они имеют сходное строение.

Зерновка пшеницы является не семенем, а плодом. Ткани плода в зерновке представлены лишь плёнчатым наружным слоем, получившим название плодовой оболочки. Вся остальная часть зерновки — семя.

Строение семени однодольных хорошо можно рассмотреть на примере пшеницы. У пшеницы зёрна представляют собой плоды — зерновки, содержащие только одно семя. Большую часть в зерне занимает эндосперм — особая запасающая ткань, содержащая органические вещества. Сбоку от эндосперма расположен зародыш. В нём различают зародышевый корешок, зародышевый стебелёк, зародышевую почечку и видоизменённую семядолю, расположенную на границе с эндоспермом. Эта семядоля при проращивании семени содействует поступлению питательных веществ из эндосперма к зародышу.

Строение семени однодольного растения (пшеница)

Строение семени двудольного растения

Строение семени двудольного растения легче рассматривать на примере фасоли состоящее из зародыша и семенной кожуры. После снятия семенной кожуры обнажается зародыш, который состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, двух массивных семядолей и заключённой между ними почечки. Семядоли — это первые видоизменённые листья зародыша. У фасоли и многих других растений они содержат запас питательных веществ, которые затем расходуются на питание проростка, а также выполняют защитную функцию по отношению к почечке.

Строение семени двудольного растения (фасоль)

Определение неорганических веществ в семени

Цель: выявить неорганические вещества в семени.

Что делаем: положим на дно пробирки немного сухих семян (пшеница) и нагреем их над огнём. Условие: держать пробирку над огнём необходимо горизонтально, чтобы её верхняя часть оставалась холодной.

Что наблюдаем: вскоре на внутренних стенках в холодной части пробирки можно заметить капли воды.

Результат: капли воды — это результат охлаждения водяных паров, выделившихся из семян.

Что делаем: продолжаем нагревать пробирку.

Что наблюдаем: появляются бурые газы. Семена обуглились.

Результат: при полном сгорании семян остаётся лишь немного золы. Её в семенах не много — от 1,5 до 5 % сухой массы.

Вывод: семена содержат горючие органические и негорючие минеральные (золу).

Определение органических веществ в семени

Известно, что муку получают, размалывая на мельнице зёрна пшеницы.

Цель: выясним состав органических веществ входящих в семена пшеницы.

Что делаем: возьмём немного пшеничной муки, добавим в неё воды и сделаем небольшой комочек теста. Завернём комочек теста в марлю и тщательно промоем в сосуде с водой.

Что наблюдаем: вода в сосуде стала мутной, а в марле остался небольшой клейкий комочек.

Что делаем: капнем 1-2 капли раствора йода в стакан с водой.

Что наблюдаем: жидкость в сосуде посинела.

Результат: испытуемая воды посинела — значит, там есть крахмал.

На марле, в которой было тесто, осталась тягучая клейкая масса — клейковина, или растительный белок.

Вывод: в семенах содержатся растительный белок и крахмал — это органические вещества. В семенах в основном откладываются органические вещества. У разных растений они имеются в разных количествах.

Определение растительных жиров в семенах растений

Кроме белка и крахмала из органических веществ в семенах есть ещё растительные жиры.

Цель: доказать, что в семенах содержатся растительные жиры.

Что делаем: семя подсолнечника положить между двумя листами белой бумаги (рис. 1). Затем надавить на семя тупым концом карандашом (рис. 2).

Что наблюдаем: на бумаге появилось жирное пятно (рис.3).

Общий вывод: органические вещества образуются в организме и при нагревании обугливаются, а затем сгорают, превращаясь в газообразные вещества. Неорганические вещества, входящие в состав семени, не горят и не обугливаются.

Жизненные процессы прорастающего семени

Всхожесть семян

Всхожесть семян — важный показатель их качества самих семян. Определить её не сложно.

Цель: научиться определять всхожесть семян.

Что делают: отсчитывают, из семенного материала, 100 семян подряд, без выбора, раскладывают их на мокрой фильтровальной бумаге или на смоченном песке (можно на мокрой тряпочке).

Что наблюдаем: через 3-4 дня подсчитывают число проросших семян и смотрят, насколько дружно прорастают семена.

Через 7-10 дней вновь подсчитывают число проросших семян и смотрят окончательную всхожесть.

Всхожесть оценивают в процентах, подсчитывая количество проросших процентов из 100 посеянных.

Вывод: чем выше число проросших семян, тем качественнее данный семенной материал.

Прорастание семян

Есть семена, которые при прорастании выносят семядольные листья на поверхность почвы (фасоль, огурец, тыква, свекла, берёза, клён, астра, бархатцы) — это надземное прорастание семени.

У других растений при прорастании семядоли не выходят на поверхность почвы (горох, настурция, конские бобы, дуб, каштан), их относят к растениям с подземным прорастанием.

Условия необходимые для прорастания семян

Для этого можно провести небольшой опыт.

Цель: какие же условия необходимы, чтобы семена начали прорастать?

Что делаем: возьмём три стакана и положим на дно каждого по нескольку зёрен пшеницы. В первом — оставим семена, как есть (в нём будет только воздух). Во второй — нальём воды столько, чтобы она только смачивала семена, но не покрывала их полностью. Третий стакан наполним до половины. Все три стакана накроем стеклом и оставим на свету. Это начало нашего опыта.

Примерно через 4-5 дней проанализируем полученный результат.

Что наблюдаем: в первом — семена остались без изменения, во втором набухли и проросли, а в третьем только набухли, но не проросли.

Результат: опыт показывает, что семена легко впитывают воду и набухают, увеличиваясь в объёме. При этом органические вещества (белки и крахмал) становятся растворимыми. Таким образом, семя из покоящегося состояния приступает к активной жизни. Однако если, как это в третьем стакане, воздух не имеет доступа к семенам, то они хотя и набухли, но не проросли. Семена проросли только во втором стакане, где к ним был доступ и воды и воздуха. В первом стакане не было изменений, так как к семенам не поступила влага.

Вывод: для прорастания семян необходима влага и воздух.

Влияние температуры на прорастание семени

Цель: подтвердим опытным путём, что помимо влаги и кислорода на прорастание семян влияют и температурные условия.

Что делаем: в два стакана положим несколько семян фасоли (равное количество) и нальём воды, чтобы она только смачивала семена, но не покрывала их полностью. Накроем стаканы стеклом. Один стакан оставим в комнате при температуре +18-19ºС, а другой выставим на холод (холодильник), где температура не выше +3-4ºС.

Через 4-5 дней, проверим результаты.

Результат: семена проросли только в том стакане, который стоял в комнате.

Вывод: следовательно, для прорастания семян необходима ещё и определённая температура окружающей среды.

Дыхание семян

Необходимость воздуха объясняется тем, что семена дышат, то есть они поглощают кислород из воздуха, а в окружающую среду выделяют углекислый газ.

Цель: опытным путём доказать, что растения поглощают кислород из воздуха, а выделяют углекислый газ.

Что делаем: возьмём две стеклянных колбы. В одну поместим небольшое количество набухших семян гороха, а другую оставим пустой. Обе колбы закроем стеклом.

Через сутки, возьмём горящую лучинку и внесём её в пустую колбу.

Что наблюдаем: лучинка продолжает гореть. Опустим в колбу с семенами. Лучинка погасла.

Научно доказано, что кислород воздуха поддерживает горение и поглощается при дыхании. Углекислый же газ — не поддерживает горение и выделяется при дыхании.

Вывод: опыт показал, что прорастающие семена (как живой организм) поглотили кислород (O2) из воздуха, который был в колбе, а выделили углекислый газ (CO2). Убедились, что семена дышат.

Сухие семена, если они живые, тоже дышат, но у них этот процесс идёт очень слабо.

Превращение веществ в прорастающем семени

Прорастание семян сопровождается сложными биохимическими и анатомо-физиологическими процессами. Как только в семена начинает поступать вода, в них резко усиливается дыхание и активизируются ферменты. Под их влиянием запасные питательные вещества гидролизуются, превращаясь в подвижную, легко усвояемую форму. Жиры и крахмал превращаются в органические кислоты и сахара, белки — в аминокислоты. Перемещаясь в зародыш из запасающих органов, питательные вещества становятся субстратом для начинающихся в нём процессов синтеза, в первую очередь новых нуклеиновых кислот и ферментативных белков, необходимых для начала роста. Общее количество азотных веществ остаётся на одном уровне даже тогда, когда происходит энергетический распад белков, потому что при этом накапливаются аминокислоты и аспаргин.

Резко уменьшается содержание крахмала, но количество растворимых сахаров не повышается. Сахар расходуется на процесс дыхания, который в прорастающем семени происходит очень энергично. В результате дыхания образуются богатые энергией соединения — АДФ и АТФ, выделяются углекислый газ, вода и тепловая энергия. Часть сахаров расходуется на образование клетчатки и гемицеллюлоз, необходимых для построения оболочек новых клеток.

Читайте также:  Польза растения вороний глаз

Значительное количество минеральных веществ, имеющихся в семени, при прорастании остаётся постоянным. Находящиеся в семенах катионы регулируют коллоидно-химические процессы и осмотическое давление в новых клетках.

Влияние запасов питательных веществ в семени на развитие проростков

Рост зародыша и превращение его в проросток происходит за счёт деления и роста его клеток. Чем крупнее семена, тем больше в них запасных веществ и тем лучше растут проростки.

Цель: определить опытным путем влияет ли размер семян на рост проростков.

Что делаем: в одну ёмкость с землёй посеять самые крупные семена гороха, а в другую — мелкие. Через некоторое время сравнить проростки.

Вывод: из крупных семян развиваются более мощные растения, которые дают наиболее высокий урожай. Клеток становится всё больше и больше, так как они получают питательные вещества, растут и снова делятся.

Цель: опытным путём проверим утверждение, что для роста, особенно в первое время, проростки используют вещества, запасённые в самих семенах.

Что делаем: берём одинаковые по величине набухшие семена фасоли и удаляем у одного семени одну семядолю (1), у другого — 1,5 семядоли (2), а у третьего оставить обе семядоли (3) для контроля.

Все их помещаем в ёмкости, как показано на рисунке.

Что наблюдаем: заметно, что проросток семени с двумя семядолями оказался более крупным, сильным, чем проросток с одной семядолей или проросток с половинкой семядоли.

Вывод: таким образом, высокое качество семян — необходимое условие для получения хорошего урожая.

Период покоя растения

Период покоя — необходимое условие для прорастания семян. Покой может быть вынужденный, связанный с отсутствием необходимых для прорастания условий (температуры, влажности). Пример покоя семян — сухие семена.

Органический покой определяется свойствами самого семени. Термин «покой» при этом имеет условное значение. В большинстве случаев в таких семенах протекают метаболические процессы (дыхание, иногда рост зародыша), но прорастание заторможено. Семена, находящиеся в органическом покое, даже в условиях, благоприятных для прорастания, не прорастают совсем или прорастают плохо.

Способность семян находиться в вынужденном или органическом покое выработалась у растений в процессе эволюции как средство переживания неблагоприятного для роста проростка времени года. Таким путём создаётся запас семян в почве.

Основные причины, препятствующие прорастанию семян:

  • водонепроницаемость кожуры, обусловленная наличием в ней палисадного слоя толстостенных клеток, кутикулы (водонепроницаемой воскообразной плёнки);
  • наличие в околоплоднике веществ, ингибирующих (затормаживающих) прорастание;
  • недоразвитие зародыша;
  • физиологический механизм торможения прорастания.

Время посева и глубина заделки семян

Глубина заделки семян зависит от их размера. Чем семена крупнее, тем их сеют глубже. У крупных семян больше запасных питательных веществ и их хватает для развития и роста проростков, пока они пробиваются с большой глубины.

Мелкие семена сеют на глубину от — до 2 см, средние — от 2 до 4 см, а крупные семена — от 4 до 6 см.

Глубина заделки семян зависит и от свойств почвы. В песчаные почвы семена заделывают глубже, чем в глинистые. Верхние слои рыхлых песчаных почв быстро пересыхают, и при мелкой посадке семена не получают достаточно влаги. На плотных глинистых почвах влаги в верхних слоях достаточно, но зато в нижних слоях мало воздуха. При глубокой посадке — семена задыхаются, так как им не хватает кислорода.

Источник

Bio-Lessons

Строение семян двудольных и однодольных растений

Строение семян двудольных и однодольных растений

Семена цветковых растений всегда находятся внутри плода (покрыты околоплодником). Данный признак определяет второе название цветковых растений — покрытосеменные. Цветковые растения принято подразделять на два класса: двудольные и однодольные.

Основные отличия (рис.1): строение корневой системы, форма листовых пластинок, жилкование листьев, количество лепестков, наличие камбия и др. Главное отличие — строение семени. У двудольного растения зародыш имеет — 2 семядоли, у однодольного — 1 семядоля.

Рис.1 Признаки двудольных и однодольных растений

Строение семени двудольного растения.

Семя фасоли является хорошим примером для изучения семени двудольного растения (рис. 2). Полностью созревшее семя покрыто кожурой, имеет 2 семядоли и зародыш. Своей формой семя фасоли напоминает почку жи­вотного.

Рис.2 Строение семени фасоли (продольный разрез)

На внутреннем изгибе семени фасоли име­ется рубчик — место прикрепления семени к стенке плода. Рядом с рубчиком есть неболь­шое отверстие, через которое в семя попадают воздух и вода.

Кожура семени плотная и прочная, с глад­кой блестящей поверхностью, разнообразной окраски. Она предохраняет семя от высыха­ния, преждевременного прорастания, повре­ждений и загнивания. Если убрать кожуру (она легко снимается с набухшего в воде семе­ни), то внутри можно различить 2 семядоли.

У двудольных растений (подсолнечник, дыня, арбуз, тыква, огурец, дуб, помидор и др.) питательные вещества, необходимые за­родышу, накапливаются в семядолях. Если отделить семядоли фасоли друг от друга, можно увидеть на одной из них зародыш.

Зародыш состоит из первичного (зародышевого) корешка, первичного (заро­дышевого) стебля и почечки.

Строение семени однодольного растения.

В качестве семени однодольного растения рассмотрим предварительно замоченную (набухшую) зерновку пше­ницы.

Зерновка, как и семя фасоли, покрыта снаружи плотной кожурой. При со­зревании тонкая стенка плотно срастается с семенной кожурой и не отделяется от нее, сколько бы времени ни замачивалась зерновка. Поскольку кожура не от­деляется так легко, как у фасоли, зерно разрезают вдоль на две части (рис. 3). Значительная часть зерновки занята эндоспермом.

Рис.3 Строение зерновки пшеницы (продольный разрез)

В его клетках накапливаются крахмал, белки, жиры. В нижней части зерновки располагается зародыш, отделенный от эндосперма семядолей (у злаков семядолю называют еще щитком). Семядоля (она прощупывается в виде опоясывающего бугорка на поверхности целого зерна) не имеет питательных веществ. Она защищает зародышевую по­чку. Через нее из эндосперма к зародышу поступают питательные вещества.

Однодольные растения бывают с ярко окрашенными цветками (орхидеи, ирисы) или мелкими и невзрачными, часто без околоцветника (злаки, осока).

Все цветковые растения делят на два класса: Двудольные и Однодольные. У зародыша двудольных — 2 семядоли, у зародыша однодольных — 1 семядоля. Рубчик — место прикрепления семени к стенке плода. Кожура предохраняет семя от высыхания, преждевременного прорастания, повреждений и загнивания.

У двудольных растений 2 семядоли, в них накапливаются питательные вещества, необходимые зародышу. У однодольных растений значительная часть занята эндоспермом. Семядоля не имеет питательных веществ. Она защищает зародышевую почку. Через нее из эндосперма к зародышу поступают питательные вещества.

Источник

Известно что зародыш семени однодольного растения

  • Главная Страница
  • Поиск По Сайту
  • Контакты Обратная связь
  • Главная
  • Растениевосдство
  • Статьи по растениеводческим темам
  • Эволюционное обоснование связи морфологических и биологических свойств семян однодольных и двудольных растений

Эволюционное обоснование связи морфологических и биологических свойств семян однодольных и двудольных растений

ЭВОЛЮЦИОННОЕ ОБОСНОВАНИЕ СВЯЗИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕМЯН ОДНОДОЛЬНЫХ И ДВУДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ

МАКРУШИНА Е. М. – кандидат с.-х. наук, доцент НИИ

Среди растительного мира цветковые растения представляют собой самый большой отдел, насчитывающий более 390 семейств, 13000 родов и не менее 240000 видов. Они произрастают во всех климатических зонах. Все важнейшие культурные растения относятся к этому отделу [1].

Среди цветковых растений важное место по количеству видов в природе и по объему использования человеком занимают два класса – двудольные (Dicotyledoneae) и однодольные (Monocotyledoneae).

Важнейшим свойством цветковых растений является образование семян. Всем растениям этого отдела характерно двойное оплодотворение, в результате которого при слиянии одного из спермиев пыльцевого зерна с яйцеклеткой образуется диплоидная зигота, а при слиянии другого спермия с диплоидной центральной клеткой зародышевого мешка возникает триплоидное первичное ядро эндосперма. В дальнейшем у однодольных растений из зиготы развивается зародыш с его осевой частью (зачаточные почечка, стебелек и корешок) и хорошо развитая семядоль, называемая щитком. Кроме этого, в зародыше однодольных просматривается эпибласт, который некоторые ученые принимают как другую семядоль в недоразвитом состоянии [5].

В результате дифференциации первичного ядра у однодольных растений развивается два основных типа эндосперма: 1) нуклеарный (ядерный), характеризующийся тем, что как первичное ядро, так и ядра, возникающие при его делении, делятся без заложения клеточных перегородок; 2) целлюлярный (клеточный) эндосперм отличается тем, что образование каждого нового ядра сопровождается возникновением клеточной перегородки. Имеется также базальный (промежуточный) тип эндосперма.

Эндосперм представляет собой питательную ткань, важнейшей функцией которой является обеспечение питанием развивающегося из зиготы зародыша. Формирование зародыша всецело зависит от эндосперма. Известно, что дегенерация ядер эндосперма в области, прилегающей к зародышу, начинается рано, когда последний состоит всего лишь из нескольких клеток [3]. В тканях зародышей образуются прокамбиальные пучки, которые подходят к сосущей поверхности щитка, что обеспечивает быстрый отвод поступающих из эндосперма растворов.

Читайте также:  Стимулировать рост клетки растения

Н. В. Цингер [6] установила, что проводящая система зародыша является вполне обособленной, и никакой связи между нею и проводящими путями материнского растения нет.

Роль эндосперма в формировании зародышей хорошо показана в опытах, проведенных Н. М. Макрушиным [3] с озимой пшеницей. При скашивании растений через 2 недели после цветения сухая масса 1000 зародышей при изолировании в день уборки составляла 0,132 г, а после высыхания обмолоченных в день уборки семян увеличилась до 0,474 г, т. е. в 3,5 раза.

У однодольных растений зрелые семена имеют хорошо развитый эндосперм, запасные вещества которого используются как энергетический материал при прорастании и развитии проростка.

У однодольных и двудольных растений первый этап образования зародышей, вплоть до дифференциации, происходит одинаково. Затем у однодольных образуется одна семядоля и точка роста стебля закладывается сбоку (то есть асимметричная форма, рис. 1).

Рис. 1. Анатомия зародыша злаков: 1 – щиток; 2 – колеоптиле; 3 – первый зародышевый лист; 4 – зародышевые листочки; 5 – конус нарастания; 6 – зачатки стебля (первое междоузлие); 7 – эпибласт; 8 – колеориза; 9 – зародышевый корешок; 10 – корневой чехлик; 11 – брюшная чешуйка – лигула.

Одна-единственная семядоля – это особенность только класса однодольных. Большинство ученых склоняются к тому, что однодольный зародыш произошел из двудольного в результате недоразвития одной семядоли. У некоторых однодольных, например, у злаков, сохранилась редуцированная вторая семядоля – эпибласт.

У двудольных развивается две боковые семядоли и точка роста располагается между ними (симметричный зародыш, рис. 2).

Рис. 2. Анатомия семени бобовых: 1 – семядоли; 2 – стебелек; 3 – почечка; 4 – корешок; 5 – семенная оболочка.

Весь образующийся вследствие двойного оплодотворения эндосперм у двудольных полностью используется на развитие семени. Следовательно, семя у бобовых представляет собой заключенный в оболочке зародыш, состоящий из двух симметричных семядолей и осевой части – корешка, стебелька и почечки.

К. А. Тимирязев [7] зародыш называет растеньицем со всеми его частями. Важнейшее эволюционное предназначение зародыша – сохранение и передача по наследству основных признаков и свойств организма, т. е. сохранение вида. Запасающие ткани – в первую очередь эндосперм и семядоли, во-первых, защищают осевую часть зародыша от воздействия внешней среды, и во-вторых, что наиболее важно, обеспечивают его питанием при прорастании.

Известно, что в процессе прорастания семян имеет место гетеротрофный тип питания. При этом Н. М. Макрушин [3] для злаков выделяет две фазы: гетеротрофную эмбриональную и гетеротрофную эндоспермальную. Зародыш в начале прорастания питается за счет собственных веществ, которые находятся в нем в легко усваиваемых, метаболически активных формах. Так, согласно М. И. Княгиничеву [2], в зародышах пшеницы содержится: сырого протеина – 41,3%, простых сахаров – 25,2%, масла – 15,04% и зольных элементов – 6,32%. В целой зерновке этих веществ соответственно содержится: 16,66; 4,32; 2,24 и 2,18%. Крахмала в зерновке пшеницы – около 60%. Основной компонент запасных веществ семян злаков – крахмал в зародыше отсутствует, он целиком содержится в эндосперме.

В таблице 1 приводятся наши данные о среднем содержании веществ в эндосперме и зародышах семян кукурузы. Из них следует, что в зародышах содержится достаточное количество энергоемких веществ и высокая активность ферментов, что при наличии влаги и оптимальной температуры инициирует начальное прорастание семян. Затем вследствие гидролиза сложных веществ, содержащихся в запасающих тканях, наступает эндоспермальная фаза гетеротрофного питания, что обеспечивает дальнейшее прорастание семян, становление проростка и переход молодого растения на автотрофное питание.

Как уже отмечалось, семя двудольных растений представляет собой зародыш, в котором семядоли сильно развиты и являются основными запасающими тканями. А поэтому семена бобовых растений как представителей класса двудольных, эволюционно (генетически, анатомически и биохимически) отличаются от однодольных. Так, основным запасным веществом семян кукурузы является крахмал (около 60% от сухого вещества), белка содержит 10-12% и жира 5-7%. В семенах сои большая часть запасных веществ представлена белком – 24,0-55,0%, углеводов имеется 19-36% и жира 14,0-27,0%.

В наших исследованиях в семенах сои и кукурузы было обнаружено следующее содержание веществ (табл. 2).

Сравнение химического состава эндосперма и зародышей кукурузы, а также целых семян сои и кукурузы позволяет раскрыть важную закономерность. В зародышах кукурузы содержание веществ и активность ферментов от 2,23 до 6,69 раз выше, чем в эндосперме. Любопытно заметить, что приблизительно в таких же пределах (2,3-5,1 раз) находится превышение содержания веществ в семенах сои выше, чем у семян кукурузы. Исходя из того, что семена сои представляют собой зародыш, становится понятным богатый их химический состав.

Среднее содержание веществ в эндосперме и зародышах семян кукурузы (усредненные данные)

Общий белок, % на сухое вещество

Суммарное количество аминокислот, мг/100 г сух. вещ.

Активность протеолитических ферментов, усл. един. на 1 г вещ.

РНК, мг/г сухого вещества

ДНК, мг/г сух. вещ.

Крахмал, % на сух. вещ.

Сахар, % на сухое вещество

Жир, % на сухое вещество

Превышение зародыша над эндоспермом, раз

Химический состав сои и кукурузы

Виды, сорта растений

Содержание веществ в целых семенах, % от сухого вещества

Соя, сорт Витязь 50

Кукурузы, гибрид Моника 350 МВ

Превышение сои над кукурузой, раз

Интенсивность роста проростков, дальнейший рост, развитие растений и, как результат – продуктивность потомства, определяются свойствами, заложенными в семенах – генетическими, морфологическими и биохимическими. У сои, как интенсивность роста проростков, так и продуктивность растений в потомстве от различных параметров семени зависят в значительно большей степени, чем у кукурузы.

Объяснение этому явлению кроется в особенностях эволюции происхождения двудольных и однодольных растений и в возникших при этом различиях процесса формирования семян. У семян сои механизм прорастания и дальнейшего развития растений обусловливается структурой зародыша и питательными веществами, содержащимися в его семядолях. С самого начала прорастания в семенах такого типа запускаются в действие метаболические системы, которые, образовав беспрерывный поток веществ и энергии, обеспечивают прорастание, становление проростка и продуктивность растений в потомстве, что и определяет уровень проявления их генотипического по­тенциала.

Следовательно, исходя из современных представлений об онтогенезе [3], процесс прорастания семян двудольных растений имеет только одну фазу – гетеротрофную эмбриональную, в которой развитие проростка обеспечивается питательными веществами, содержащимися в собственно зародыше. В связи с этим интенсивность роста проростков, дальнейшее развитие растений в ювенильном и генеративном периодах онтогенеза и их продуктивность в значительной степени связаны с морфологическими, биохимическими и физиологическими свойствами самих семян.

Как указывалось выше, у однодольных растений процесс прорастания семян происходит в две фазы: гетеротрофную эмбриональную, во время которой питание развивающегося проростка происходит за счет веществ, содержащихся в самом зародыше, и гетеротрофную эндоспермальную, при которой дальнейший рост проростка осуществляется путем утилизации запасных веществ эндосперма.

Следовательно, уровень активности начального прорастания – наклевывание зародыша, а также интенсивности начального развития корешка и почечки лимитируются физиологическим состоянием и количеством веществ, содержащихся в зародыше.

Дальнейшее развитие и становление проростка происходит в течение фазы эндоспермального гетеротрофного питания, при котором используются запасные вещества эндосперма. Эта фаза онтогенеза играет особо важную роль в развитии растений, успешное прохождение которой обеспечивает всходы в полевых условиях, переход растений на автотрофное питание, интенсивность их развития в ювенильный и генеративный периоды онтогенеза и продуктивность потомства.

В итоге можно заключить, что при прорастании семян и становлении проростка у однодольных растений функционирует две метаболические системы, разграниченные факторами времени и пространства. Начальное прорастание семян, протекающее в течение 1-3 суток осуществляется за счет метаболических реакций, происходящих в самом зародыше. Дальнейшее развитие ростка протекает в последующий период времени с использованием запасных веществ эндосперма (эндоспермальная гетеротрофная фаза). Этот период длится до перехода растений на автотрофное питание в связи с наступлением фотосинтеза.

Утилизация запасных веществ эндосперма происходит путем их гидролиза и оттока простых метаболитов в зону роста проростка. Механизм этого процесса очень сложный, что можно проиллюстрировать на примере гидролиза крахмала, являющегося основным запасным веществом семян злаков. Вследствие поступления воды в семена и набухания коллоидов в семядоле – щитке, образуются гиббереллины, которые затем мигрируют в алейроновый слой эндосперма. При действии этого гормона в последнем синтезируется фермент α-амилаза, которая проникая в эндосперм, катализирует гидролиз крахмала. Образующиеся при этом простые сахара через щиток поступают к развивающемуся проростку, где включаются в биохимические анаболические и катаболические реакции, где подвергаются либо дальнейшему распаду с выделением энергии, либо принимают участие в новых синтезах органических веществ – белков, жиров и др., необходимых для построения структурных элементов клеток проростка – биологических мембран, клеточных стенок.

Таким образом, прорастание семян у однодольных растений обеспечивается жизненными системами, функционирующими в разных структурах семени – зародыше и эндосперме. Уровень действия этих систем определяется генетическими, анатомическими и биохимическими свойствами зародышей и эндосперма.

Читайте также:  Питомник растений тульская область кутепово прайс лист

Известно, что при формировании семян за счет экзогенных и эндогенных факторов имеют место нарушения в развитии зародышей и эндосперма. А. И. Носатовский [4] описывает случаи образования семян пшеницы без зародышей или без эндосперма. Неполноценное развитие семян наблюдается вследствие несбалансированного питания растений, недостатка или избытка влаги. Часто семена поражаются болезнями и повреждаются вредителями, что приводит к дисгармоничному развитию как зародышей, так и эндосперма. Кроме этого, имеют место различные эндоспермальные мутации.

Семена с нарушенным развитием эмбриональных тканей, недостаточным количеством или несвойственным химическим составом запасных веществ эндосперма ненормально прорастают, дают слабые всходы и в результате – низкую продуктивность растений в потомстве.

Поскольку характер прорастания и дальнейшее течение онтогенеза растений зависит от двух жизненных систем – зародыша и эндосперма, то и результат их действия (интенсивность роста проростков, продуктивность растений) определяется свойствами этих систем. Генотипический потенциал растений заложен в клетках эмбриона, а предпосылки их проявления – запасные питательные вещества содержатся в эндосперме. Вследствие нарушения гармоничного развития этих органов их влияние на развитие потомства будет неодинаковым. В этом и кроется причина менее значимой доли участия геометрических размеров, массы и формы семян, которые определяются степенью развития зародыша и эндосперма, однодольного растения кукурузы по сравнению с двудольной соей в уровне интенсивности роста проростков и продуктивности потомства.

Список использованной литературы

1. Жизнь растений. Цветковые растения / [ред. А. Л. Тахтаджян]. – М.: Просвещение, 1980. – Т. 5. – 431 с.

2. Княгичев М. И. Биохимия пшеницы / Княгичев М. И. – М.–Л.: Сельхозгиз, 1951. – 415 с.

3. Макрушин Н. М. Экологические основы промышленного семеноводства зерновых культур / Макрушин Н. М. – М.: Агропромиздат, 1985. – 285 с.

4. Носатовский А. И. Пшеница / Носатовский А. И. – М.: Колос, 1965. – 568 с.

5. Строна И. Г. Общее семеноведение полевых культур / Строна И. Г. – М.: Колос, 1966. – 464 с.

6. Цингер Н. В. Семя его развитие и физиологические свойства / Цингер Н. В. – М.: Изд. АН СССР, 1958. – 285 с.

7. Тимирязев К. А. – Избранные сочинения – М.: Изд. АН СССР, 1949. – Т. 3. – С. 53–54.

Макрушина Є. М. Еволюційне обґрунтовування морфологічних та біологічних властивостей насіння однодольних та дводольних рослин.

На основі аналізу анатомо-морфологічних, біохімічних та біологічних особливостей насіння однодольних (на прикладі кукурудзи) та дводольних (н прикладі сої) проводиться оцінка характеру утилізації запасних речовин при проростанні насіння та зв’язок цього процесу з продуктивністю рослин в потомстві.

Макрушина Е. М. Эволюционное обоснование морфологических и биологических свойств семян однодольных и двудольных растений.

На основании анализа анатомо-морфологических, биохимических и биологических особенностей семян однодольных (на примере кукурузы) и двудольных (на примере сои) проводится оценка характера утилизации запасных веществ при прорастании семян и связь этого процесса с продуктивностью растений в потомстве.

Источник

Семена однодольных и двудольных растений: основные характеристики — Биология

В природе встречаются семена различные по форме, цвету, размеру. Такие различия наблюдаются даже среди представителей одного вида. Тем не менее, семена цветочных растений имеют набор общих характеристик. Морфология семени: как единица воспроизведения, оно состоит из кожуры, зародыша и запаса полезных компонентов. Покровы семенного зачатка служат для формирования внешней семенной оболочки. Многослойная структура кожуры определяет её защитные функции. Таким образом, зародыш защищен не только от механического воздействия, но и грибковых поражений. Помимо того, что семенная оболочка препятствует высыханию зародыша, она служит основой для формирования придатков, например, волоски у тополя, которые необходимы для рассеивания семян ветром. В качестве примера можно использовать сочные ткани на семенах бересклета, присемянники, которые привлекает птиц и муравьев, что позволяет вносить семена на новые территории.

Что собой представляет зародыш семян цветочных растений? Это существенная часть семени, которая развивается из диплоидной клетки. Иными словами, зародыш является результатом полового процесса. На эмбриональном этапе в нем формируются семядоли и вегетативные органы. Разделение на эмбриональные органы наблюдается далеко не всегда. У паразитирующих растений зародыш переживает редукцию. Семядольный узел формируют семядоли непосредственно в самом семени. Меристематический апекс побега и ось закладываются между семядолями. Зачаточные листья получают свое начало в точке роста. Корневой чехлик в виде конусовидного колпачка прикрывает собой растущий кончик корня. Гипокотиль, он же подсемядольное колено — это участок между семядолями и зачаточным корнем. Участок, от корня к гипокотилю, в ботанике принято называть корневой шейкой.

Комплекс питательных веществ можно встретить в разных частях семени. Например, аккумуляция полезных веществ в эндосперме характерна для злаков, в перисперме откладываются питательные компоненты растений лататтевых. Запас энергетических веществ понадобится растению на ранних этапах развития, пока не появятся всходы. Дело в том, что на первых порах растение характеризуется гетеротрофным механизмом питания. Признаки автотрофного организма появляются после формирования фотосинтезирующих органов.

В зависимости от характера развития семян цветочных растений и особенности их происхождения, выделяют следующие группы:

  • Однодольные.
  • Двудольные.

Особенности формирования семядолей и эндосперма определяют следующую классификацию семян: двудольные растения с эндоспермом /без эндосперма, двудольные растения с эндоспермом и периспермом, однодольные растения с эндоспермом/без эндосперма.

Семена двудольных растений с эндоспермом

Типичные представители этой группы: клещевина, ясень, жимолость, помидор и прочие. Полезные компоненты запасаются в эндосперме, семядоли функционируют как гаустории. Когда семена прорастают, клетки семядолей дают начало эндосперму, способствуют выделению энзимов, трансформируют крупные молекулы углеводов белков и жиров в более простые. После всасывания простых молекул они передаются в зачаточные органы. Это классический пример того, как семядоли выполняют выделительную функцию и обеспечивают всасывание необходимых веществ. Что же касается формы семядолей, то они могут быть широкими, приплюснутыми с выраженными жилками, что характерно для семядолей клещевины. Семядоли помидоров и ясеня имеют незначительные размеры, находятся в эндосперме, активно растут в длину, когда семена прорастают.

Семена двудольных растений без эндосперма

У двудольных растений, которые лишены эндосперма есть ряд особенностей: сначала эндосперм присутствует, но позднее его ткани поддаются распаду. Так как семядоли в этой группе растений выполняют функцию запасной ткани то нерастворимые остатки эндосперма оседают в семядолях. Представители этой группы: астровые, бобовые, тыквенные и другие. На примере фасоли рассмотрим строение семени, схема которого представлена на рисунке ниже. Здесь видно, что две мясистые семядоли скрыты под семенной оболочкой, а между ними находятся листики, отросток и зачаточный корешок. Как только семена начинают всходить семядоли будут вынесены на поверхность. Под действием солнечной энергии они обретают зеленый цвет и выполняют фотосинтезирующие функции до тех пор, пока не появятся настоящие листья. Как только появятся полноценные листья, семядоли отмирают. Кроме того, семядоли могут оставаться в почве, это характерно для гороха, чечевицы и технических бобов.

Семена двудольных растений с эндоспермом и периспермом

К этой группе растений можно отнести свеклу. Формирование эндосперма наблюдается в зародышевом мешке, где он появляется со второго ядра. Остатки нуцеллуса представляют собой – перисперм. Эти элементы необходимы растению для запаса питательных веществ, которые понадобятся зародышу. Даже если эндосперм будет полностью поглощен, перисперм продолжает развиваться. На примере семян свеклы наблюдаем, что эндосперм находится в семени в форме подковы. В это же время «львиную долю» семени составляет перисперм.

Семена однодольных растений

Представители семейства злаковых и лилейных формируют семена с эндоспермом. Кроме того, в развитии злаковых семян можем отметить формирование зерневища. Если семена разрезать вдоль, то видим сформированный зародыш, эндосперм и семенную оболочку. Кожура очень плотно прилегает к плодовой оболочке, срастаясь с ее тканями. На участке, где эндосперм и зародыш находятся в семени, можно обнаружить щиток, который представлен одной семядолей. В ходе развития зародыша, в нем формируются зачаточные небольшие листочки.

Многослойный чехол — колеориз имеет волоски, которые поглощают воду и питательные вещества для снабжения зародыша. Сегодня ученые сошлись во мнении, что колеориз является главным первичным корнем, другие корни злаковых растений принято называть вторичными. Кроме того, зародыш включает в себя небольшой придаток, под названием эпибласт. Его считают редуцированной второй семядолей. Аккумулируются запасные вещества в эндосперме, где содержится преимущественно крахмал. Алейроновые зерна находятся под семенными оболочками в специальном слое.

Семена однодольных без эндосперма. Комплекс питательных веществ находится в семядоли, и полностью исчез эндосперм, посредством глубокой редукции. Ознакомится с особенностями строения семян однодольных без эндосперма можно на рисунке, который показан ниже.

Источник