Условия прорастания семян. Главные условия, необходимые для прорастания семян – наличие воды, доступ воздуха, определенная температура. Свет на прорастание влияет неоднозначно. Семена многих растений безразличны к свету. Семена других не способны прорастать без света. Так, только при воздействии света прорастают семена табака. Наоборот, семена фацелии прорастают только в темноте.
Не всегда семена прорастают сразу даже при самых благоприятных условиях. Нередко наблюдается глубокий покой семян. Причины покоя различны. Одна из них – недоразвитость зародыша в зрелом семени. Другая причина – твердость, водонепроницаемость покровов семени, которые механически препятствуют прорастанию. Наконец, в тканях околоплодника и семенной кожуры вырабатываются ингибиторы, химически тормозящие прорастание.
Покой семян – важное приспособительное свойство. Благодаря ему семена избегают преждевременного прорастания (что особенно опасно в климате с суровой зимой) и в период покоя они расселяются.
Для более быстрого проращивания семян культурных растений применяют стратификацию и скарификацию. Стратификация – выдерживание семян во влажной среде при низких положительных температурах (например, семена яблони, груши и др. плодовых). Скарификация – разрушение твердых покровов семян с помощью перетирания, надрезания и т.п. (например, клевер, люцерна, косточковые).
По скорости прорастания и сохранению всхожести можно выделить 4 типа семян:
1. Семена обладают длительным глубоким покоем и долго сохраняют всхожесть. Прорастают нередко через 1-2 года и более после опадения. Примеры: многие древесные растения, лесные травы, полевые сорняки.
2. Семена прорастают сразу или вскоре после опадения. Всхожесть сохраняют в течение нескольких (7-18) лет. Например, большинство культурных злаков, многие дикорастущие луговые и степные травы.
3. Семена прорастают сразу и быстро теряют всхожесть [ивы, тополя, куколь, мать-и-мачеха (Tussilago farfara), многие растения влажных тропиков (кофе)].
4. Семена прорастают прямо на материнском растении, до опадения (древесные виды мангровых зарослей – Avicennia, Rhizophora).
Прорастание семян. Прорастанию семян предшествует их набухание. При этом поглощается большое количество воды и происходит обводнение тканей семени. Семенная кожура в процессе набухания обычно разрывается.
Одновременно с поглощением воды в тканях семени начинается активная ферментативная деятельность. Вещества запаса переходят в растворимое состояние и поглощаются клетками меристемы зародыша. Обычно семядоли зародыша выделяют ферменты, растворяющие вещества эндосперма или перисперма. Т.о. первая функция семядолей в семенах с эндоспермом или периспермом – секреторная. В дальнейшем в таких семенах семядоли выполняют функцию всасывания питательных веществ для зародыша.
В результате усиленного питания все органы зародыша начинают разрастаться. Первым наружу выходит зародышевый корешок – через разрыв кожуры или через микропиле. Он укрепляет проросток в почве и начинает всасывать извне воду и минеральные вещества. Одновременно растет и гипокотиль. Он подталкивает кончик корешка в почву.
Семядоли ведут себя по-разному. Если запасы питательных веществ находились вне зародыша, то семядоли вначале выделяют ферменты, а потом всасывают эти вещества. Затем они могут быть вынесены на поверхность почвы, позеленеть и стать первыми ассимилирующими листьями проростка. Такое прорастание называют надземным. При надземном прорастании семядоли выносятся на поверхность по-разному. У двудольных – за счет роста подсемядольного колена. У однодольных семядоли растут своим основанием и выносятся на поверхность.
Если семядоли так и остаются под землей, прорастание называется подземным. Первыми ассимилирующими листьями в этом случае становятся первичные (ювенильные) листья.
Если запасы были сосредоточены в самих семядолях, то они прежде всего отдают их тканям зародыша. Сами же семядоли в этом случае сморщиваются и отмирают, не выходя из семени (например, дуб, горох). Реже такие семядоли все же выходят на поверхность, зеленеют и служат первыми ассимилирующими органами (фасоль, тыквенные).
В процессе прорастания семян помимо роста и смены функций зародышевых органов, происходит также новообразование органов. На конусе нарастания продолжают закладываться листовые зачатки. Ранее заложенные листовые зачатки развертываются. Участки стебля между ними разрастаются, образуя междоузлия. Зародышевый корешок превращается в главный корень проростка. По мере роста он ветвится. Боковые корни вместе с главным образуют систему главного корня.
Стебель проростка у большинства растений вначале петлеобразно изогнут. Поэтому через почву стебель пробивается верхушкой своего изгиба. В результате почка не повреждается. Позднее стебель распрямляется.
Строение проростка. В типичном случае проросток имеет следующие морфологические особенности. Стебель его подразделяется на подсемядольное колено (гипокотиль) и надсемядольное колено (эпикотиль). Эпикотиль – участок между семядолями и первичными листьями.
Семядоли у большинства растений имеют простую форму, цельнокрайние. Первичные листья могут быть недоразвитыми чешуевидными (при подземном прорастании) или зелеными – при надземном. Но в последнем случае первичные листья тоже сильно отличаются от листьев взрослого растения данного вида. Их называют ювенильными. Ювенильные (юношеские) листья обычно мельче и проще по очертаниям, чем типичные (дефинитивные) листья взрослого растения. От таких ювенильных до типичных листьев можно проследить ряд постепенных изменений – т.н. листовую серию. Иначе говоря, листовая серия – совокупность листьев молодого растения от семядолей до первого типичного листа.
Т.о., проростки уже имеют все основные вегетативные органы. У них есть системы побегов и корней, которые в дальнейшем продолжают нарастать.