прорастания - это процесс, посредством которого организм вырастает из семени или подобной структуры. Термин применяется к прорастанию саженца из семени покрытосеменных или голосеменных, рост спор из споры, например спор грибов, папоротников, бактерий, и рост пыльцевая трубка из пыльцевого зерна семенного растения.
Прорастание обычно представляет собой рост растения, содержащегося в семя; в результате формируется всход. Это также процесс реактивации метаболических механизмов семян, в результате чего появляются корешок и перышко. Семя сосудистого растения представляет собой небольшую упаковку, полученную в плоде или шишке после объединения мужских и женских репродуктивных клеток. Все полностью развитые семена содержат зародыш и, у большинства видов растений, некоторые запасы пищи, завернутые в семенную оболочку. Некоторые растения дают разное количество семян без зародышей; это пустые семена, которые никогда не прорастают. Спящие семена - это жизнеспособные семена, которые не прорастают, потому что для возобновления роста им требуются определенные внутренние или внешние раздражители. В надлежащих условиях семена начинают прорастать, и зародыш возобновляет рост, превращаясь в проросток.
. -Шаг 1- Набухание воды, поглощение воды, приводит к разрыву кожуры семян.. -Этап 2-Набухание семенной оболочки приводит к появлению корешка (1) и оперения (2), семядоли получают в разложенном виде (3).. -Шаг 3-Это последний этап прорастания семян, на котором расширяются семядоли, которые представляют собой настоящие листья / горох. Примечание. Температура должна поддерживаться на оптимальном уровне.Нарушение почвы может привести к сильному повреждению почвы. рост растений за счет воздействия на семена, уже находящиеся в почве, изменений факторов окружающей среды, при которых прорастание могло ранее тормозиться из-за глубины семян или слишком плотной почвы. Это часто наблюдается на могилах после захоронения.
Прорастание семян зависит как от внутренних, так и от внешних условий. К наиболее важным внешним факторам относятся правая температура, вода, кислород или воздух и иногда свет или тьма. Для успешного прорастания семян разным растениям требуются разные параметры. Часто это зависит от конкретного сорта семян и тесно связано с экологическими условиями естественной среды обитания растения. Для некоторых семян их будущая реакция прорастания зависит от условий окружающей среды во время формирования семян; Чаще всего это реакции типа покоя семян.
Наиболее распространенные однолетние овощи имеют оптимальную температуру прорастания в пределах 75-90 F (24-32 C), хотя многие виды (например, редис или шпинат ) могут прорастать при значительно более низких температурах, до 40 F (4 C), что позволяет выращивать их из семян в более прохладном климате. Неоптимальные температуры приводят к снижению успешности и увеличению периода прорастания.
Скарификация имитирует естественные процессы, ослабляющие семена шерсть перед прорастанием. В природе для прорастания некоторых семян требуются особые условия, такие как высокая температура огня (например, многие аборигенные растения Австралии) или замачивание в водоеме в течение длительного периода времени. Остальные необходимо провести через пищеварительный тракт животного, чтобы ослабить семенную оболочку настолько, чтобы позволить проростку прорасти.
Солод (проросшие) ячмень зернаНекоторые живые семена находятся в состоянии покоя и требуют больше времени и / или должны подвергаться воздействию определенных условий окружающей среды, прежде чем они прорастут. Покой семян может возникать в разных частях семени, например, внутри зародыша; в других случаях поражается семенная оболочка. Нарушение покоя часто включает изменения мембран, инициированные сигналами нарушения покоя. Обычно это происходит только в гидратированных семенах. Факторы, влияющие на покой семян, включают присутствие определенных гормонов растений, в частности, абсцизовой кислоты, которая подавляет прорастание, и гиббереллина, прекращающего покой семян. В пивоварении семена ячменя обрабатывают гиббереллином для обеспечения равномерного прорастания семян для производства ячменя солода.
В некоторых определениях внешний вид Корешок отмечает конец прорастания и начало «укоренения», периода, в течение которого используются запасы пищи, хранящиеся в семенах. Прорастание и становление как независимого организма являются критическими этапами в жизни растения, когда они наиболее уязвимы к травмам, болезням и водному стрессу. Индекс всхожести можно использовать как индикатор фитотоксичности в почвах. Смертность между рассеянием семян и завершением укоренения может быть настолько высокой, что многие виды приспособились производить большое количество семян.
В сельском хозяйстве и садоводстве всхожесть описывает, сколько семян конкретного растения вида, разновидности или всходы могут прорасти в течение определенного периода. Это показатель времени прорастания, который обычно выражается в процентах, например, степень прорастания 85% указывает на то, что примерно 85 из 100 семян, вероятно, прорастут при надлежащих условиях в течение указанного периода прорастания. Всхожесть семян определяется генетическим составом семян, морфологическими особенностями и факторами окружающей среды. Скорость прорастания полезна для расчета количества семян, необходимых для данной площади или желаемого количества растений. Для физиологов семян и ученых-семеноводов «скорость прорастания» - это величина, обратная времени, необходимому для завершения процесса прорастания, начиная с момента посева. С другой стороны, количество семян, способных к полному прорастанию в популяции (т. Е. Партия семян), называется всхожесть .
Качество семян ухудшается с возрастом, и это связано с накоплением повреждений генома. Во время прорастания активируются процессы репарации, чтобы справиться с накопленными повреждениями ДНК. В частности, можно репарировать одно- и двухцепочечные разрывы ДНК. Киназа контрольной точки повреждения ДНК ATM играет важную роль в интеграции развития через прорастание с репарационными реакциями на повреждения ДНК, накопленные старыми семенами.
Часть растения, которая первой выходит из семени, является зародышевым корнем, называемым корешок или первичный корень. Это позволяет саженцу закрепиться в земле и начать поглощать воду. После того, как корень впитает воду, из семени появляется зародыш побег. Этот побег состоит из трех основных частей: семядолей (семенных листьев), части побега под семядолями (гипокотиль ) и части побега над семядолями (эпикотиль. ). Способ прорастания побегов различается для разных групп растений.
При прорастании эпигея (или эпигейном прорастании) гипокотиль удлиняется и образует крючок, протягивая, а не проталкивая семядоли и апикальную меристему через почву. Добравшись до поверхности, он распрямляется и поднимает семядоли и поднимает кончики растущих саженцев в воздух. Фасоль, тамаринд и папайя являются примерами растений, которые прорастают таким образом.
Проращивание также может происходить путем прорастания гипогеального (или гипогенного) прорастания, где эпикотиль удлиняет и образует крючок. При этом типе прорастания семядоли остаются под землей, где в конечном итоге разлагаются. Таким образом прорастают, например, горох грамм и манго.
В семенах однодольных зародышевый корешок и семядоли покрыты на колеоризу и колеоптиль соответственно. Колеориза - первая часть, вырастающая из семени, за ней следует корешок. Затем колеоптиль продвигается вверх через землю, пока не достигнет поверхности. Там оно перестает удлиняться и появляются первые листья.
Когда семя прорастает, не пройдя всех четырех стадий развития семян, т. Е. Шарообразной формы, формы сердца, формы торпеды и семядолей. стадия, известная как преждевременное прорастание.
Еще одним событием прорастания в течение жизненного цикла голосеменных и цветковых растений является прорастание пыльцевого зерна после опыления.. Подобно семенам, зерна пыльцы перед высвобождением сильно обезвоживаются, чтобы облегчить их распространение от одного растения к другому. Они состоят из защитной оболочки, содержащей несколько клеток (до 8 у голосеменных, 2–3 у цветковых). Одна из этих ячеек - это. Как только пыльцевое зерно попадает на рыльце восприимчивого цветка (или женского конуса у голосеменных), оно впитывает воду и прорастает. Прорастанию пыльцы способствует гидратация рыльца, а также структура и физиология рыльца и стиля. Также можно вызвать прорастание пыльцы in vitro (в чашке Петри или в пробирке).
Во время прорастания клетка трубки удлиняется в трубку пыльцы. В цветке пыльцевая трубка затем растет в направлении семяпочки, где она выделяет сперматозоиды, образующиеся в пыльцевом зерне для оплодотворения. Пророщенное пыльцевое зерно с двумя сперматозоидами является зрелым мужским микрогаметофитом этих растений.
Поскольку большинство растений несут в себе мужские и женские репродуктивные органы. их цветы, существует высокий риск самоопыления и, следовательно, инбридинга. Некоторые растения используют контроль прорастания пыльцы как способ предотвратить самоопыление. Прорастание и рост пыльцевой трубки связаны с передачей молекулярных сигналов между стигмой и пыльцой. В самонесовместимости растений клеймо некоторых растений может молекулярно распознавать пыльцу одного и того же растения и предотвращать ее прорастание.
Прорастание также может относиться к к появлению клеток из покоящихся спор и росту споровых гиф или талломов из спор в грибах, водоросли и некоторые растения.
Конидии представляют собой бесполые репродуктивные (размножение без слияния гамет) споры грибов, которые прорастают в определенных условиях. Из прорастающих конидий могут быть образованы самые разные клетки. Наиболее распространены зародышевые трубочки, которые разрастаются и превращаются в гифы. Первоначальное формирование и последующее удлинение зародышевой трубки у fugus Aspergillus niger было зафиксировано в 3D с помощью голотомографии микроскопии. Другой тип клеток - это трубка для конидиального анастомоза (CAT); они отличаются от зародышевых трубок тем, что они тоньше, короче, без ответвлений, демонстрируют определенный рост и примыкают друг к другу. Каждая клетка имеет трубчатую форму, но конидиальная анастомозная трубка образует перемычку, которая обеспечивает слияние между конидиями.
3D-визуализация прорастания спор Aspergillus niger. Это изображение было получено с помощью голотомографии микроскопииВ покоящихся спорах прорастание включает растрескивание толстой клеточной стенки спящей спор. Например, у зигомицетов толстостенные трещины зигоспорангия открываются, и зигоспора внутри дает начало появлению спорангиофоров. В плесневых грибах прорастание относится к появлению амебоидных клеток из затвердевшей споры. После растрескивания оболочки из спор дальнейшее развитие включает деление клеток, но не обязательно развитие многоклеточного организма (например, у свободноживущих амеб слизистой плесени).
У растений , таких как мохообразные, папоротники и некоторых других, споры прорастают в независимые гаметофиты. В мохообразных (например, мхах и печеночниках ) споры прорастают в протонемы, аналогичные гифам грибов, из которых вырастает гаметофит. У папоротников гаметофиты представляют собой небольшие сердцевидные prothalli, которые часто можно найти под разносящими споры взрослыми растениями.
Бактериальные споры могут быть экзоспорами или эндоспорами, которые представляют собой спящие структуры, продуцируемые рядом различных бактерий. У них нет или очень низкая метаболическая активность, и они образуются в ответ на неблагоприятные условия окружающей среды. Они позволяют выживать и не являются формой воспроизводства. В подходящих условиях спора прорастает и производит жизненно важную бактерию. Эндоспоры образуются внутри материнской клетки, а экзоспоры образуются на конце материнской клетки в виде зародыша.
Как упоминалось ранее, свет может быть фактором окружающей среды что стимулирует процесс прорастания. Семя должны уметь определять, когда наступает идеальное время для прорастания, и они делают это, улавливая сигналы окружающей среды. Как только начинается прорастание, запасенные питательные вещества, которые накопились во время созревания, начинают перевариваться, что затем поддерживает рост клеток и общий рост. В рамках светостимулированного прорастания фитохром B (PHYB) является фоторецептором, который отвечает за начальные стадии прорастания. Когда присутствует красный свет, PHYB превращается в свою активную форму и перемещается из цитоплазмы в ядро, где он активирует деградацию PIF1. PIF1, фактор взаимодействия с фитохромом-1, отрицательно регулирует прорастание, увеличивая экспрессию белков, которые подавляют синтез гиббереллина (GA), основного гормона в процессе прорастания. Другим фактором, способствующим прорастанию, является HFR1, который каким-то образом накапливается на свету и образует неактивные гетеродимеры с PIF1.
Хотя точный механизм не известен, оксид азота (NO) также играет роль в этом пути. Считается, что NO подавляет экспрессию гена PIF1 и каким-то образом стабилизирует HFR1, поддерживая начало прорастания. Бетке и все (2006) подвергли покоящиеся семена Arabidopsis воздействию газа NO, и в течение следующих 4 дней 90% семян вышли из состояния покоя и прорастали. Авторы также рассмотрели, как NO и GA влияют на процесс вакуолизации алейроновых клеток, что позволяет перемещаться питательным веществам для переваривания. Мутант NO привел к ингибированию вакуолизации, но когда позже был добавлен GA, процесс снова стал активным, что привело к убеждению, что NO предшествует GA в этом пути. NO может также привести к снижению чувствительности к абсцизовой кислоте (ABA), гормону растений, который в значительной степени отвечает за состояние покоя семян. Баланс между GA и ABA важен. Когда уровни АБК выше, чем ГА, это приводит к бездействию семян, а когда уровни ГА выше, семена прорастают. Переключение между состоянием покоя семян и прорастанием должно происходить в то время, когда семена имеют наилучшие шансы на выживание, а важный сигнал, с которого начинается процесс прорастания семян и общий рост растения, является легким.
Викискладе есть материалы, связанные с прорастанием. |
В Викиучебниках есть больше по теме: Прорастание |
Викиисточник содержит текст 1906 года Новый Международная энциклопедия статья Прорастание. |