Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Семя цветкового растения. Семенная кожура, зародыш, эндосперм, перисперм. Строение зародыша. Морфологические типы семян




Семя – орган полового размножения и расселения растений, развивающихся в основном из оплодотворенного семязачатка. Развитие зародыша и семян после двойного оплодотворения называется амфимиксис (греч. амфи – с обеих сторон). Развитие зародыша и семян может происходить и без оплодотворения – апомиксис. В результате апомиксиса при мегаспорогенезе мейоз не происходит, поэтому все клетки зародышевого мешка диплоидны. Зародыш может образоваться из яйцеклетки (партеногенез), из любой другой клетки зародышевого мешка (апогамия), из клеток нуцеллуса и т.д. Апомиксис часто встречается у представителей семейств розовых, рутовых, пасленовых, астровых, мятликовых. Семя состоит из зародыша, запасающих тканей – эндосперма и перисперма (у некоторых растений), семенной кожуры.

Зародыш – это миниатюрный спорофит, являющийся основной частью семени. В нем различают три зародышевых органа: зародышевый корешок, зародышевой побег с зародышевой почкой и зародышевые листья (семядоли). Зародышевый побег представлен осью (зародышевым стебельком) и семядольными листьями, или семядолями – двумя у двудольных и одной у однодольных растений. У зародыша однодольных намечаются зачатки двух семядолей, но одна семядоля не получает дальнейшего развития. Участок стебелька в зародыше выше семядолей называется эпикотилем, ниже семядолей – гипокотилем, или подсемядольным коленом.

Эндосперм обычно состоит из округлых клеток запасающей ткани. Это могут быть зерна крахмала или капли жирного масла, нередко в сочетании с запасными белками. Вещества эндосперма гидролизуются при набухании семян под действием ферментов и поглощаются зародышем в процессе прорастания; после этого клетки его разрушаются.

Перисперм - запасающая диплоидная ткань, образовавшаяся из нуцеллуса (ядра семязачатка). У большинства растений нуцеллус расходуется в процессе развития зародышевого мешка, зародыша и эндосперма. У некоторых растений нуцеллус сохраняется и в зрелом семени превращается в перисперм.

Семенная кожура обычно многослойна и присутствует у семени всегда. Ее главная функция – защита зародыша от чрезмерного высыхания; она также предохраняет зародыш от преждевременного прорастания. При прорастании первые порции воды проникают внутрь семени через отверстие в семенной кожуре – микропиле.

Основное различие семян — в строении зародыша. Основой для деления цветковых растений на два класса — двудольные и однодольные — является строение зародыша.

Строение семян двудольных растений рассмотрим на примере семени фасоли. Снаружи семя покрыто блестящей толстой семенной кожурой, которая развивается из покровов семязачатка. Функции кожуры — защита зародыша от механических повреждений и неблагоприятных условий, возбудителей болезней. На вогнутой стороне семени хорошо заметен рубчик — место прикрепления семяножки, которая соединяет семязачаток со стенкой завязи. Рядом с рубчиком маленькое отверстие — пыльцевход.

Под кожурой расположен зародыш, который имеет два толстых листа, называемых семядолями. Они содержат питательные вещества. Между семядолями находится зародышевый стебелек, переходящий в зародышевый корешок. На верхушке стебелька находится почечка с зачаточными листочками. Зародыш — это миниатюрное растение, которое имеет все органы взрослого растения: корень, стебель, лист. Все цветковые растения, зародыш которых имеет две семядоли, называют двудольными (картофель, помидор, морковь, огурцы, яблоня, вишня, дуб и др.).

Однако семена сирени, мака, липы, перца сладкого содержат питательные вещества в эндосперме. В семенах ясеня питательные вещества находятся как в семядолях, так и в эндосперме.

 

Важнейшим отличием однодольных растений от двудольных является наличие в зародыше одной семядоли (лук, чеснок, лилия, ландыш, тюльпан, ирис, овес, рис, кукуруза, пшеница, рожь и др.).

 

Зерновка — не семя, а плод, у которого околоплодник плотно срастается с кожурой семени. В верхней части зерновки виден хохолок из волосков. Большую часть зерновки занимает эндосперм — питательная ткань, клетки которой содержат крахмал, белки, жиры. Зародыш имеет стебелек, корешок и почечку, но семядоля у него одна. Видоизмененная семядоля зародыша — щиток — не содержит питательных веществ и отделяет зародыш от эндосперма.

 

Но у стрелолиста, частухи подорожниковой (однодольные) семена не имеют эндосперма, а питательные вещества сосредоточены в зародыше. У лука, ландыша эндосперм расположен вокруг зародыша.

Морфологические типы семян. В зрелых семенах запас питательных веществ может быть сосредоточен в теле зародыша или вне его, в запасающей ткани. В связи с этим различают четыре типа семян.

Семена с эндоспермом и периспермом встречаются редко. Они характерны для кувшинки, кубышки, лотоса каспийского, имбиря, черного перца. Питательные вещества отложились и в эндосперме, и в перисперме. Это наиболее примитивный тип семян.

В семенах с эндоспермом питательные вещества находятся вне зародыша – в эндосперме (мак, томат, морковь, злаки). Самый распространенный тип семян.

В семенах с периспермом после двойного оплодотворения питательные вещества сконцентрировались в клетках нуцеллуса. Образовалась питательная ткань – перисперм (эндосперм не развился). Перисперм имеется у представителей семейств Гвоздичные, Маревые.

В семенах без эндосперма и перисперма все питательные вещества сосредоточены в самом зародыше, главным образом в его семядолях. При формировании зародыш использовал все питательные вещества и не дал возможности образоваться запасающим тканям (горох, фасоль, вика, редька, горчица, тыква, огурец и др.). Это наиболее высокоорганизованный тип семян.

Запасные питательные вещества семян.Это могут быть крахмал, жиры, белки и гемицеллюлоза. В зависимости от доли того или иного запасного вещества семена могут быть крахмалистыми, как у злаков (у пшеницы – 66 % крахмала, у ржи – 67 %), маслянистыми, как у подсолнечника, хлопчатника, мака, горчицы, рапса (у клещевины – до 70 % масла, у льна – до 48 %), белковыми (у гороха – 22-34 % белка, у фасоли – 23, у сои – 34-45 %), содержащими гемицеллюлозу (у финиковой пальмы, кофе).

В семенах дикорастущих растений (у 90 %) обычно питательным запасным веществом является жирное масло. В них могут содержаться и многие другие соединения в небольших количествах. Иногда семена бывают ядовитыми (у белены, дурмана и др.). Сухие семена содержат 7- 12 % воды.

Разнообразие семян очень велико. Они варьируют по внешнему виду, величине, форме, массе и т.д. Величина семян большей частью незначительна. Особенно мелкие семена у орхидей (от 0,01 мг), некоторых кормовых трав. Средний размер у семян редьки, огурца, яблони, льна. Более крупные семена у гороха (0,15 г), фасоли, дуба. Семена сейшельской пальмы весят около 20 кг.

Количество семян может быть очень большим. Хлебные злаки в оптимальных условиях образуют около 2 тыс. семян в год на одном растении. Малоплодовитые сорняки дают 10-15 тыс. семян в год, тогда как лебеда белая, крапива двудомная, заразиха – более 100 тыс., белена – до 450 тыс., гулявник – более 700 тыс. в год. Одно дерево тополя образует около 28 млн. семян.

 

9. Покой семян и условия их прорастания. Типы семян по скорости прорастания и сохранению всхожести. Строение проростков.

Покой семян. Семена не всегда прорастают даже при самых благоприятных условиях. Причиной покоя семян может быть недоразвитость зародыша. Зародыш в семени женьшеня доразвивается более двух лет. Его семена прорастают только на третий год после опадения.

Причинами покоя могут быть также особенности семенной кожуры, водо- или газонепроницаемость (у многих бобовых, злаков) или выработка веществ, химически тормозящих прорастание.

Длительным, глубоким покоем (1-2 года и более) обладают семена многих деревьев, лесных трав и сорняков. Они долго сохраняют всхожесть и могут прорастать порциями в течение десятков лет (до 40-50 и более), поэтому так трудна борьба с сорняками.

Покой семян – важное приспособительное свойство, предохраняющее семена от преждевременного прорастания, что было бы губительно в условиях суровой зимы. С течением времени семенная кожура разрушается, тормозящие вещества вымываются, зародыши доразвиваются и семена прорастают.

Условия, необходимые для прорастания. Для прорастания семян требуется наличие нескольких условий. Прежде всего семена должны обладать всхожестью. Некоторые семена сохраняют всхожесть лишь в течение 5-6 дней, (ива, тополь), многие овощные растения –в течение 4-5 лет, хлебные злаки –8-12 лет, сорняки – до 25-40 лет.

Для того чтобы семена не потеряли всхожести, их следует хранить в сухом проветриваемом помещении при температуре 4-5 °С. Семена плодовых и многих других деревьев требуют специальной предпосевной подготовки.

При наличии воды, тепла и воздуха доброкачественные семена начинают прорастать. Количество воды, нужное для прорастания разных семян, различно: для ржи – 60 % массы семян, пшеницы – 46, кукурузы – 44, проса – 25, клевера лугового – 145, вики – 75,4 %. Большинство маслянистых семян поглощает 30-40 % воды.

Благодаря впитыванию воды семена набухают, кожура лопается. Семена клевера, люцерны и некоторые другие обладают слабопроницаемой кожурой. Для лучшего доступа воды их следует скарифицировать (нарушить целостность кожуры). Это постигается перетиранием семян с песком или надрезанием (клевер, люцерна и др.).

Температура, необходимая для прорастания разных семян, также неодинакова. Для ржи, пшеницы, ячменя требуется температура 0-4,5°С, подсолнечника 4,5-10,5 °С, проса и кукурузы 8-10°С, огурца 15-18°С. Наилучшая температура для прорастания многих семян 25-30 °С.

Семя как живой организм требует кислорода для дыхания. При прорастании семян потребность в кислороде усиливается. Клетки начинают дышать более интенсивно.

Свет влияет на прорастание неоднозначно. Семена многих растений безразличны к свету, семена других не прорастают в темноте (семена салата, табака). Легко прорастают на свету семена моркови. Большинство семян лучше прорастает в темноте.

Прорастание семян. Это переход от состояния покоя к росту зародыша и формированию проростка. Прорастанию семени предшествует его набухание, т.е. поглощение большого количества воды. Одновременно происходит мобилизация запасных веществ, т.е. переход их в растворимые легкоусвояемые соединения. Эти процессы осуществляются с помощью ферментов.

Крахмал (нерастворимое в воде вещество) превращается в дисахарид мальтозу. При гидролизе она распадается на две молекулы глюкозы. Последняя легко переходит из клетки в клетку и используется растением при росте. Полисахарид гемицеллюлоза распадается на простые сахара (пентозы и гексозы).

Жирные масла ферментативно разлагаются на составные части: глицерин и жирные кислоты. Дальнейшее расщепление жирных кислот приводит к образованию глюкозы. Запасные белки откладываются в семенах в виде алейроновых зерен. Под влиянием фермента они распадаются на аминокислоты.

Аминокислоты могут проникать через стенки клеток и благодаря этому передвигаться из семядолей или алейронового слоя в растущие части растения, где из них снова будут построены нужные растению белки. Неиспользованные аминокислоты могут быть расщеплены далее на аммиак и безазотистые вещества.

Ферменты, растворяющие вещества эндосперма и перисперма, выделяют семядоли зародыша. Семядоли имеют большую поверхность, и в дальнейшем через них происходит всасывание питательных веществ зародышем. В результате усиленного питания клетки зародыша делятся, растут, все органы зародыша разрастаются.

Из разрыва кожуры или семявхода первым выходит зародышевый корешок, дающий начало главному корню. Он укрепляет растение в почве и начинает самостоятельно всасывать воду и минеральные вещества. Затем трогается в рост верхушечная почечка, формируя главный побег растения. Зародыш превращается в проросток.

Строение проростка зависит от типа прорастания семени. При надземном прорастании семядоли выносятся из почвы и зеленеют. Вынос семядолей происходит за счет интенсивного роста подсемядольного колена – гипокотиля (фасоль, огурец, тыква, подсолнечник, клен).

Гипокотиль – участок стебля между корнем и семядолями, эпикотилъ (надсемядольное колено) – участок стебля между семядолями и почечкой или первым листом.

При подземном прорастании семядоли не выносятся на поверхность, а остаются в почве. Они служат вместилищем запасных питательных веществ, которые поступают затем в проросток (горох, дуб). У злаков питательные вещества из эндосперма попадают в проросток через щиток (семядолю). При подземном прорастании гипокотиль не удлиняется.

У ржи, пшеницы, кукурузы и других злаков их единственное семя нельзя вынуть из плода-зерновки, так как кожура семени и околоплодник плотно срослись. Снаружи зерновка пшеницы покрыта околоплодником, сросшимся с кожурой семени.

Кроме кожуры, семя содержит зародыш и эндосперм, обычно занимающий значительную часть семени. Снаружи эндосперм имеет один слой клеток с алейроновыми зернами. Его называют алейроновым слоем. Остальные клетки, из которых состоит эндосперм, в качестве основного запасного вещества содержат крахмал (Рис. 11).

Зародыш состоит из почечки, стебелька, щитка, эпибласта, корешка, колеоризы. В почечке имеется несколько листьев, прикрывающих конус нарастания. Самый наружный – колеоптиль (в виде полупрозрачного колпачка) – защищает последующие листья при выходе их на поверхность земли.

Затем листья разрывают колеоптиль, роль которого на этом заканчивается. От стебелька отходят вырост – эпибласт и единственная видоизмененная семядоля злаков – щиток. Он прилегает к эндосперму. Клетки щитка, прилегающие к эндосперму, несколько вытягиваются при прорастании семени, выделяют ферменты и всасывают питательные вещества из эндосперма.

Строение зерновки пшеницы:

а – продольный разрез; б– строение зародыша: 1–покровы зерновки (околоплодники кожура семени); 2– алейроновый слой эндосперма; 3 – крахмалистая часть эндосперма; 4 – хохолок; 5– щиток (фигурной скобкой показан зародыш); 6– колеоптиль; 7, 8– зачатки листьев; 9–конус нарастания; 10– эпибласт; 11– стебелек; 12– корешок; 13– корневой чехлик; 14– колеориза

Стебелек далее переходит в корешок с корневым чехликом, защищенным корневым влагалищем (колеоризой). При прорастании корешок прорывает корневое влагалище. Выходом наружу одного корешка характеризуется прорастание суданской травы, проса, кукурузы.

У пшеницы и овса одновременно с зародышевым корешком появляются и два придаточных корня, отходящих от стеблевой части зерновки. Поэтому при прорастании зерновок разных злаков можно видеть неодинаковое число первичных корешков: у овса, пшеницы их 3, у ржи 4, у ячменя 5-6.

С появлением первого срединного листа проросток превращается в сеянец, который начинает самостоятельно синтезировать органические вещества, используя еще и запасы семени. Позднее сеянец полностью переходит к автотрофному питанию, свойственному зеленым растениям.

 







Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 3583. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.004 сек.) русская версия | украинская версия