Меню

Эндосперм в семени голосеменных растений образован клетками чего

Эндосперм — это запасное питательное вещество семян растений

В курсе ботаники изучается много разных понятий. Одно из них — эндосперм. Что это такое, какие функции в растении выполняет данная структура? На эти и другие вопросы вы найдете ответ в этой статье.

Эндосперм — это часть зародыша

Людей издавна удивляла способность крохотного семени давать начало целому организму. Оказывается, это благодаря его уникальному строению. Семя состоит из зародышевых корешка, стебелька, почки и листочка. Эти эмбриональные структуры окружены питательной соединительной тканью. Она и является эндоспермом. Снаружи семя имеет дополнительную защиту — кожуру.

Данный термин происходит из двух греческих слов «эндо» — внутри, «сперма» — семя. По сути, это запас веществ, необходимых для развития тканей зародыша.

Значение питательных веществ

Эндосперм — это ткань, которая образуется в процессе оплодотворения. По химическому составу он является совокупностью углевода крахмала, белков и растительных масел. Поэтому человек использует семена в качестве источника энергии и витаминов. Но полезные свойства они сохраняют только в сыром виде. При термической обработке происходит разрушение макромолекул органических веществ.

Так, полстакана тыквенных семечек обеспечат организм половиной дневной нормы протеинов и витаминами группы В, предотвратят формирование камней в почках и избавят от паразитов. А гранат является настоящим эликсиром молодости. Насыщая кровь антиоксидантами, он предупреждает процессы старения.

Эндосперм голосеменных

Питательная ткань растений может быть первичной и вторичной. У голосеменных эндосперм формируется еще до процесса слияния гамет — оплодотворения. Он развивается из мегаспоры, которая представляет собой материнскую клетку с гаплоидным набором хромосом. Первичный эндосперм — это ткань, формирующаяся в семяпочке. В результате его развития происходит образование женского заростка, или гаметофита.

Двойное оплодотворение растений

В семенах покрытосеменных эндосперм формируется во время оплодотворения. В ходе этого процесса принимают участие два спермия, которые находятся в пыльниках тычинки. Завязь пестика содержит одну женскую гамету и центральную зародышевую клетку. Оплодотворение происходит именно здесь. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя эмбрион семени. Другой же соединяется с зародышевой клеткой. Результат последнего процесса — это эндосперм. Такой тип его формирования называется вторичным. Эндосперм располагается вокруг эмбриона, согревая и питая его, создавая условия для прорастания семени.

Как формируется?

Эндосперм образуется двумя путями. В первом случае оплодотворенное ядро зародышевого мешка делится много раз. Образовавшиеся структуры располагаются вдоль его стенок. Такой тип формирования эндосперма называется ядерным. В этом случае питательная ткань семян жидкая. К примеру, кокосовое молоко.

Но у большинства покрытосеменных после ядерного деления происходит клеточное. Оно меняет агрегатное состояние питательной ткани. При этом во время каждого деления формируются клетки. Так, если собрать плоды кукурузы в период ядерного деления, она будет сочной и сладкой. Далее следует превращение простых углеводов в полисахариды. Это химическое превращение сопровождает клеточное деление.

Итак, эндосперм, который является питательным веществом зародыша семени, выполняет важнейшие функции. К ним относятся обеспечение эмбриона энергией, витаминами и микроэлементами, транспортировка растворов минеральных веществ из взрослого растения. Важна также и регуляция процесса дифференцировки клеток зародыша в органы, который происходит благодаря цитокининам эндосперма.

Источник

Что такое эндосперм. Характеристика, особенности формирования и функции эндосперма.

Эндосперм — это запасающая ткань семян цветковых и голосеменных растений, необходимая для первоначального питания зародыша. Ее строение и происхождение у этих двух отделов различно и тесно связано с особенностями репродуктивной системы. Развитие и роль эндосперма у покрытосменных растений зависит от типа строения семени.

Что такое эндосперм

Эндосперм цветковых растений представляет собой насыщенную питательными веществами гибридную триплоидную ткань, возникшую в результате двойного оплодотворения. Такая структура не имеет гомологии с женским заростком, в отличие от аналогичного образования у голосеменных растений.

К основным резервным веществам, которые имеет эндосперм, относят крахмал, жиры, белки, гемицеллюлозу и алейроновые зерна. В запасающей ткани семян злаковых и сложноцветных белок алейрон образует сплошной поверхностный слой.

Особенности формирования эндосперма у покрытосеменных

Полное понимание, что такое эндосперм, невозможно без знания особенностей репродуктивной биологии покрытосеменных растений. Триплоидная запасающая ткань развивается из диплоидной центральной клетки зародышевого мешка после ее оплодотворения одним из спермиев.

Существует 2 типа формирования эндосперма:

  • нуклеарный (ядерный) — вначале происходит многочисленное деление ядер, а затем цитокенез;
  • целюллярный (клеточный) — каждое удвоение генетического материала сопровождается цитокинезом.

В нуклеарном эндосперме образование клеточных перегородок происходит по направлению от периферии к центру.

Структура и функции эндосперма

Клетки эндосперма крупные и содержат множество питательных веществ. Оболочки клеток могут быть как тонкими, так и очень толстыми (роговыми). Поверхность эндосперма в большинстве случаев гладкая, однако у ряда семейств в процессе созревания семян становится морщинистой (ластоневые, пальмовые, ореховые). Этот тип запасающей ткани называют руминированным. Установлено, что в таком эндосперме скорость обмена веществ с другими частями семени выше, чем в гладком. Это происходит за счет увеличения площади контакта с окружающими тканями.

В зреющем семени эндосперм выполняет функцию переработки и передачи питательных веществ из материнского организма к зародышу. Этот период характеризуется высокой метаболической активностью, он длится весьма недолго, после чего эндосперм начинает накапливать питательные вещества, превращаясь в запасающую ткань.

Соотношение размеров эндосперма и зародыша

В процессе созревания семени эндосперм может развиваться в большей или меньшей степени, что зависит от семейства, к которому принадлежит растение. Например, у злаковых, лилейных и магнолиевых запасающая ткань занимает большую часть объема, а у яблоневых, наоборот, настолько сильно вытесняется зародышем, что сохраняется лишь в виде тонкого слоя под семенной кожурой.

Запасающая ткань некоторых растений к моменту созревания семени исчезает полностью. Это можно определить по некоторым морфологическим признакам его строения. Например, мясистость семядолей говорит о том, что такой эндосперм быстро расходуется, отдавая питательные вещества в зачатки будущих листьев растения. В данном случае именно семядоли служат основным питательным резервуаром для развития зародыша. Наиболее ярко это можно увидеть у бобовых.

Тем не менее полное отсутствие эндосперма в зрелом семени — довольно редкое явление, которое встречается только у 15% семейств цветковых растений. У остальных покрытосеменных (как двудольных, так и однодольных) эта ткань обязательно присутствует хотя бы в небольшом количестве.

Некоторые семена содержат другой тип запасающей ткани — диплоидный перисперм, который может полностью заменять эндосперм, либо присутствовать наряду с ним. Выделяют несколько типов семян по содержанию запасающих тканей.

Эндосперм у голосменных

Запасающая ткань семян растений отдела Pynophyta сильно отличается от того, что такое эндосперм покрытосеменных растений. В первую очередь, это связано с другим механизмом размножения. У голосеменных эндосперм — это по сути женский заросток, развивающийся из созревшей в нуцеллюсе мегаспоры. Клетки такого эндосперма имеют одинарный набор хромосом.

Запасающая ткань формируется в результате многократного митотического деления ядра гаплоидной мегаспоры, которые завершаются образованием межклеточных перегородок. Сначала развивается периферическая часть, а затем — центральная. После этого в эндосперме начинают формироваться архегонии, которые, претерпеваюя оплодотворение, превращаются в слабодифференцированный зародыш.

Основным запасным веществом эндосперма голосеменных является крахмал, жиры присутствуют в меньшей степени. Питательные компоненты поступают в ткань из нуцеллюса и интегумента.

Источник

Эндосперм — Endosperm

Эндосперм представляет собой ткань производится внутри семена большинства из цветущих растений после оплодотворения. Это триплоид (то есть три набора хромосом на ядро) у большинства видов. Он окружает эмбрион и обеспечивает питание в виде крахмала , хотя он также может содержать масла и белок . Это может сделать эндосперм источником питания в рационе животных. Например, эндосперм пшеницы перемалывается в муку для хлеба (остальное зерно входит также в цельнозерновую муку ), а эндосперм ячменя является основным источником сахаров для производства пива . Другими примерами эндосперма, составляющего основную часть съедобной части, являются кокосовое «мясо» и кокосовая «вода», а также кукуруза . У некоторых растений, таких как орхидеи , в семенах отсутствует эндосперм .

Читайте также:  Клонирование высших растений и животных

Содержание

Происхождение эндосперма

У предковых цветковых растений есть семена с маленькими зародышами и обильным эндоспермом, а эволюционное развитие цветковых растений имеет тенденцию показывать тенденцию к появлению растений со зрелыми семенами с небольшим количеством эндосперма или без него. У более производных цветковых растений зародыш занимает большую часть семян, а эндосперм не развивается или потребляется до созревания семян.

Двойное оплодотворение

Эндосперм образуется, когда два ядра сперматозоидов внутри пыльцевого зерна достигают внутренней части женского гаметофита (иногда называемого эмбриональным мешком ). Одно ядро ​​сперматозоидов оплодотворяет яйцеклетку , образуя зиготу , в то время как другое ядро ​​сперматозоидов обычно сливается с двухъядерной центральной клеткой, образуя первичную клетку эндосперма (ее ядро ​​часто называют ядром тройного слияния ). Эта клетка, созданная в процессе двойного оплодотворения, развивается в эндосперм. Поскольку он образуется в результате отдельного оплодотворения, эндосперм представляет собой организм, отдельный от растущего эмбриона.

Около 70% видов покрытосеменных имеют полиплоидные клетки эндосперма . Они , как правило , триплоидные (содержащие три набора хромосом ), но может варьироваться в широких пределах от диплоидного (2n) к 15n.

Было показано, что у одного вида цветковых растений, Nuphar polysepala , эндосперм является диплоидным, возникающим в результате слияния ядра пыльцы с одним, а не двумя материнскими ядрами. То же можно сказать и о некоторых других базальных покрытосеменных. Считается, что на раннем этапе развития линий покрытосеменных в этом способе размножения имело место дупликация с образованием семиклеточных / восьмиядерных женских гаметофитов и триплоидных эндоспермов с соотношением материнского генома к отцовскому геному 2: 1.

Двойное оплодотворение — характерная черта покрытосеменных .

Формирование эндосперма

Существует три типа развития эндосперма:

Формирование ядерного эндосперма — там, где происходят многократные свободные ядерные деления; если клеточная стенка образуется, она образуется после делений свободных ядер. Обычно называется жидким эндоспермом. Кокосовая вода является примером этого.

Формирование клеточного эндосперма — образование клеточной стенки совпадает с делением ядра. Кокосовое мясо — это клеточный эндосперм. Acoraceae имеет клеточный эндосперм, в то время как другие однодольные являются гелобиальными.

Формирование гелобиального эндосперма — где клеточная стенка закладывается между первыми двумя ядрами, после чего одна половина развивает эндосперм по клеточному образцу, а другая половина — по ядерному образцу.

Эволюционное происхождение

Эволюционное происхождение двойного оплодотворения и эндосперма неясно, что привлекает внимание исследователей уже более века. Есть две основные гипотезы:

  • Изначально двойное оплодотворение использовалось для получения двух идентичных, независимых эмбрионов («близнецов»). Позже эти зародыши приобрели разные роли: один врастал в зрелый организм, а другой просто поддерживал его. Таким образом, ранний эндосперм, вероятно, был диплоидным, как и эмбрион. Некоторые голосеменные растения , такие как эфедра , могут производить двойные эмбрионы при двойном оплодотворении. Любой из этих двух эмбрионов способен заполнить семя, но обычно только один развивается дальше (второй в конечном итоге прерывается). Кроме того, большинство базальных покрытосеменных все еще содержат четырехклеточный зародышевый мешок и продуцируют диплоидные эндоспермы.
  • Эндосперм — это эволюционный остаток настоящего гаметофита , похожий на сложные многоклеточные гаметофиты голосеменных растений. В этом случае получение дополнительного ядра от сперматозоида является более поздним этапом эволюции. Это ядро ​​может обеспечивать родительский (не только материнский) организм некоторым контролем над развитием эндосперма. Превращение в триплоид или полиплоид — это более поздние этапы эволюции этого «первичного гаметофита». Нецветущие семенные растения (хвойные деревья, саговники, гинкго, эфедра) образуют большой гомозиготный женский гаметофит, который питает зародыш внутри семени.

Роль эндосперма в развитии семян

В некоторых группах (например, зерна семейства Poaceae ) эндосперм сохраняется до стадии зрелого семени в качестве запасающей ткани, и в этом случае семена называют «белковыми» или «эндоспермными», а в других он абсорбируется во время развития эмбриона (например, , большинство членов семьи Fabaceae , в том числе фасоли , фасоль обыкновенная ), в этом случае семена называются «безбелковый» или «семядольных» и функции ткани хранения осуществляется увеличенных семядолях ( «семенные листьев»). У некоторых видов (например, кукурузы, Zea mays ); функция хранения распределяется как между эндоспермом, так и между эмбрионом. Некоторые зрелые ткани эндосперма хранят жиры (например, клещевины , Ricinus communis ), а другие (включая зерна, такие как пшеница и кукуруза) хранят в основном крахмалы.

У пылевидных семян орхидей эндосперм отсутствует. Саженцы орхидей в раннем развитии микогетеротрофны . У некоторых других видов, например у кофе , эндосперм также не развивается. Вместо этого нуцеллус производит питательную ткань, называемую «перисперм». Эндосперм некоторых видов отвечает за покой семян . Ткань эндосперма также опосредует перенос питательных веществ от материнского растения к эмбриону, она действует как место для импринтинга генов и отвечает за абортирование семян, полученных от генетически несовместимых родителей. У покрытосеменных эндосперм содержит гормоны, такие как цитокинины , которые регулируют клеточную дифференцировку и формирование эмбриональных органов.

Злаки

Зерновые культуры выращиваются для их съедобных плодов (зерен или зерновок ), которые в первую очередь эндосперм. У зерновки тонкая стенка плода срастается с семенной оболочкой. Следовательно, питательной частью зерна является семя и его эндосперм. В некоторых случаях (например, пшеница, рис) эндосперм выборочно сохраняется при переработке пищевых продуктов (обычно называемой белой мукой ), а зародыш ( зародыш ) и семенная оболочка ( отруби ) удаляются. Переработанное зерно имеет более низкую питательную ценность. Таким образом, эндосперм играет важную роль в рационе человека во всем мире.

Алейроновый является наружным слоем клеток эндосперма, присутствует во всех мелких зернах и удерживаются во многих двудольных с преходящим эндоспермом. Зерновой алейрон служит как для хранения, так и для пищеварения. Во время прорастания он выделяет фермент амилазу, который расщепляет крахмал эндосперма на сахара для питания растущих проростков.

Источник

Семена

Семена представляют собой орган полового размножения и расселения двух групп высших растений – покрытосеменных и голосеменных. Развивается семя из семязачатка (семяпочки), который у покрытосеменных (цветковых) растений располагается внутри пестика (в завязи). Поскольку после опыления и оплодотворения завязь превращается в плод, у покрытосеменных растений семя (или семена, если их несколько) оказываются внутри плода. У голосеменных растений семязачаток, а затем и семя располагаются открыто (голо) на поверхности чешуи (мегаспорофилла) шишки (стробилы).

Размеры, форма и окраска семян растений очень разнообразны. Чаще всего семена имеют шаровидную или удлиненно-шаровидную форму, иногда цилиндрическую. На их поверхности встречаются разнообразные выросты, которые играют важную роль в распространении семян. У пальм бывают очень крупные семена, самые мелкие семена встречаются у орхидных (обычно весом около тысячных долей миллиграмма).

Строение семени

Снаружи семя покрыто покровами (кожурой), которая выполняет главным образом защитную функцию. Внутри семени находится зародыш, развивающийся из зиготы – оплодотворенной яйцеклетки. Клетки зародыша имеют диплоидный набор хромосом (2n). Кроме того, в семенах около 85% покрытосеменных растений есть эндосперм – специальная ткань, имеющая триплоидный набор хромосом. Эндосперм обеспечивает зародыш и формирующийся из него проросток растения питательными веществами. У голосеменных растений эндосперм имеет иное происхождение, чем у покрытосеменных: он образуется до оплодотворения из зародышевого мешка (женский гаметофит). Набор хромосом в его клетках сначала 1n, а затем, после слияния клеток, эндосперм голосеменных становится полиплоидным. Тем не менее, он выполняет ту же функцию, что и эндосперм цветковых растений: обеспечивает развивающийся зародыш питательными веществами. У некоторых растений (голосеменные, лилейные, орхидные, сложноцветные) образуется несколько зародышей (полиэмбриония).

Читайте также:  Дерево или растение на букву с

Самые тяжелые семена у сейшельской веерной пальмы: вес ее семени (ореха) достигает 18 кг.

Самые тяжелые шишки – до 42 кг – у Encephalartus coffes – древесного растения из группы саговников.

Наибольшее количество семян выбрасывает тополь черный, или осокорь (Populus nigra): одно дерево – 28 млн семян за год.

Орхидея Cycnorches производит рекордное количество семян – 3 751 000.

Кожура семени, которая имеется у всех семян, многослойна. Ее функция – защита семени от высыхания, иногда от преждевременного прорастания и во многих случаях от света. Окраска кожуры семени часто темная, что зависит от присутствия в ней тех или иных пигментов, чаще всего антоцианов. Поскольку семена покрытосеменных растений обеспечены дополнительной защитной оболочкой – стенкой плода (околоплодником), то плотность и окраска кожуры семени зависит от характера околоплодника: если околоплодник прочный (дуб, подсолнечник), то семенная кожура тонкая, в противном случае кожура толстая и деревянистая. Семена сухих вскрывающихся плодов имеют более прочную и дифференцированную кожуру. В распространении семян важную роль играют выросты, образующиеся на семени. Они могут быть в виде волосков, что облегчает перенос семян ветром (тополь, ива). У семян некоторых растений имеются мясистые придатки, обычно ярко окрашенные и богатые жирными маслами, белками, крахмалом (бересклет, фиалка, копытень), что привлекает птиц и насекомых, облегчая распространение семян.

При детальном рассмотрении семени на его поверхности можно заметить рубчик. Это место, где к семени прикреплялась семяножка, соединявшая сначала семязачаток, а потом семя с плодом (точнее с плацентой плода). Рядом с ним находится небольшое отверстие – семявход (микропиле). Оно необходимо для поступления воды в семя при его набухании, кроме того, корешок зародыша в большинстве случаев направлен к семявходу, и если при набухании семени кожура не лопается, то корешок прорастает из семени наружу через семявход.

Зрелые семена цветковых растений различаются главным образом по соотношению размеров зародыша и эндосперма, форме зародыша и его положению в семени.

Зародыш растений может быть дифференцирован в различной степени. Дифференцированный зародыш зрелого семени обычно состоит из зародышевого корешка; зародышевого стебелька (гипокотиля); зародышевых листьев – семядолей и почечки, где находится точка роста побега. Таким образом, дифференцированный зародыш имеет зачатки всех вегетативных органов будущего растения.

Дуб – двудольное растение с двумя семядолями

У двудольных растений чаще бывает две семядоли, расположенные по бокам от зародышевого стебелька (зародыш с билатеральной симметрией). Почечка обычно находится на верхушке зародышевого стебелька. Иногда у зародышей двудольных встречается более двух или, наоборот, одна семядоля. У зародышей клена, яблони, люпина может быть 3–4 семядоли, которые развиваются из рано расщепляющихся зачатков. У зонтичных, лютиковых (двудольные растения) зародыш может быть и с одной семядолей, что происходит обычно в результате срастания семядолей. Иногда одна семядоля у зародыша двудольных возникает вследствие недоразвитости одной из семядолей (чистяк).

Для однодольных растений характерна одна семядоля, которая находится на верхушке стебелька, почечка обычно смещена вбок.

Кактусы – двудольные растения с тремя семядолями

Зародыши двудольных могут иметь различную форму, они бывают прямыми (табак, клещевина), спирально закрученными (некоторые крестоцветные), согнутыми (куколь), подковообразными (пастушья сумка). У однодольных своеобразную форму имеет зародыш злаков. Он занимает боковое положение в нижней части семени, имеет почечку с несколькими зачатками листьев. Единственная семядоля зародыша злаков превращена в щиток, который при прорастании семени обеспечивает всасывание и передачу зародышу питательных веществ эндосперма.

У некоторых растений с мелкими семенами (у паразитических эпифитов, сапрофитов, насекомоядных, например у заразиховых, орхидных, грушанки, подъельника, росянки) зародыш бывает нерасчлененным, т.е. в нем нельзя выделить отдельные части. У растений с недоразвитыми зародышами их дальнейшее развитие происходит внутри семени, но уже после того, как оно отделяется от материнского организма.

Семена как двудольных, так и однодольных растений можно разделить на три типа:

1) семена с хорошо развитым эндоспермом;
2) семена без эндосперма;
3) семена с эндоспермом и периспермом.

Цикламен – двудольное растение с одной семядолей

Эндосперм покрытосеменных растений развивается после оплодотворения мужской половой клеткой, спермием (набор хромосом 1 n), центральной клетки зародышевого мешка, которая имеет двойной набор хромосом. Именно поэтому эндосперм имеет тройной набор хромосом. Сначала при развитии семени эндосперм характеризуется активной метаболической деятельностью, он перерабатывает и передает зародышу вещества, поступающие из материнского организма. По мере роста семени эта деятельность затухает, и в эндосперме начинают откладываться запасные вещества. Далее отношения между зародышем и эндоспермом складываются по-разному, иногда для них характерно равновесие, а иногда антагонизм. Поэтому в зрелых семенах цветковых растений соотношение размеров зародыша и эндосперма сильно варьирует.

В семенах магнолиевых, лилейных, пальм зародыш мал, ткань эндосперма занимает почти все семя. В других семенах зародыш ко времени созревания разрастается и поглощает эндосперм, от него остается только слой клеток под семенной кожурой (яблоня, миндаль) или вообще ничего не остается, т.е. семя состоит из кожуры и зародыша (тыквенные, бобовые, сложноцветные). В случае полного поглощения зародышем эндосперма, питательные вещества откладываются обычно в семядолях зародыша. Одна из основных тенденций эволюции семени – редукция эндосперма и переход к увеличенному в размерах зародышу, в котором откладываются питательные вещества.

Тыква. Семя без эндосперма

Когда говорят о химическом составе семян, то в первую очередь это относится к химическому составу эндосперма, поскольку у покрытосеменных растений около 85% семян имеет эндосперм. Характерной особенностью семян является необычно низкое содержание в них воды: созревание семян сопровождается выходом воды через семенную кожуру. Содержание воды в семенах составляет 5–10% по весу, вместо 70–85%, которые характерны для большинства растений. Эндосперм семян состоит из крупных клеток запасающей ткани. Выделяют мучнистый эндосперм, в котором много крахмала, и маслянистый, в котором обычно много жирных масел, часто в сочетании с белком в виде алейроновых зерен (семена клещевины, ириса). Благодаря сильному обезвоживанию эндосперм бывает стекловидным. Для цветковых растений характерен главным образом маслянистый эндосперм. У некоторых покрытосеменных содержание жиров в семенах составляет 40–50% (подсолнечник). Семена, где нет эндосперма, содержат обычно больше белка (бобовые).

Типичным примером семени двудольного растения с эндоспермом является семя клещевины из семейства молочайных. Внутри семени располагается маслянистый белый эндосперм, окружающий зародыш с двумя семядолями. В семени ясеня зародыш с двумя семядолями также погружен в эндосперм. Но у ясеня перед прорастанием семени семядоли зародыша сильно разрастаются, поглощая питательные вещества эндосперма.

Читайте также:  Значение света для растений биология

Типичным примером семени двудольных без эндосперма является семя тыквы, где под плотной кожурой находится зародыш с крупными семядолями. Эндосперм в этом случае отсутствует, он «съеден» в процессе созревания семени.

В качестве примера семени однодольного растения с эндоспермом можно привести семя ириса (касатика). Под плотной кожурой семени находится стекловидный эндосперм, который занимает бoльшую часть объема семени. Палочкообразный прямой зародыш в этом семени погружен в эндосперм. Выше уже упоминалось, что семя злаков имеет очень характерный зародыш с одной семядолей, расположенный в нижней части семени. Большая верхняя часть семени злаков занята стекловидным эндоспермом.

Среди однодольных, которые имеют семена без эндосперма, можно назвать представителей порядка болотниковых, среди которых широко известные стрелолист и частуха. Семя частухи заключено в односеменной плодик и имеет форму подковы. Под плотной кожурой семени находится зародыш в единственной семядоле которого находятся все запасы, перешедшие туда из эндосперма при созревании семени.

Иногда в семенах растений возникает дополнительная запасающая ткань – перисперм, которая лежит под кожурой и образуется из нуцеллуса семязачатка. Типичный пример семени с периспермом и эндоспермом – семя черного перца, где двусемядольный зародыш погружен в небольшой эндосперм, а вокруг него располагается мощный перисперм. Примерно такое же семя у кувшинки. В некоторых случаях эндосперм вообще исчезает, и в семени остается только перисперм. Такие семена характерны для гвоздичных.

Прорастание семян

Прорастание семян – это переход от состояния покоя к вегетативному росту зародыша и образующегося из него проростка. Основные вегетативные органы есть уже у зародыша растений. У проростка, который образуется из зародыша, не только разрастаются зародышевые органы, но и закладываются новые листья, боковые побеги, почки. По мере дальнейшего развития образуются цветы, органы размножения, зачатков которых у зародыша не бывает.

Лишь у некоторых растений после опадания с материнского растения семя прорастает сразу – это характерно, например, для тополя, ивы. Если семена этих растений не прорастают в течение 6–8 дней, они не прорастают вообще. Большинство семян, покинувших материнское растение, переходит в состояние покоя, которое длится у них различное время, иногда очень значительное. Например, семена лотоса могут сохранять всхожесть 70–100 лет. Известен уникальный случай прорастания семян люпина, которые хранились во льдах Аляски. По данным радиоизотопного анализа, этим семенам было около
10 000 лет.Лопух

Одуванчик

Досрочному прорастанию семян препятствует накопление в них фитогормона – абсцизовой кислоты. Глубокий покой часто характерен для семян с твердыми покровами: такие семена обычно прорастают лишь после того, как под влиянием внешних воздействий, их кожура размягчается. Кроме структуры кожуры на всхожесть влияют также содержание в семени воды и жиров: чем меньше жиров и воды в семенах, тем дольше они сохраняют всхожесть. У некоторых семян глубокий покой связан с недоразвитием семени. Это характерно, например, для женьшеня, у которого семя прорастает только на третий год.

Пушица

Для некоторых семян характерна гетероспермия – разносемянность. Такие растения образуют семена, прорастающие в разное время. Обычно эти семена различаются и внешне. Например, у белой мари существуют три вида семян: крупные (до 2 мм) с острым краем, коричневые, прорастающие в первый год; более мелкие, черные, прорастающие на второй год; очень мелкие, черные и блестящие, прорастающие на третий год. Обычно кожура мелких семян в несколько раз толще, чем кожура крупных.

Гетероспермия обеспечивает наличие в почве запаса семян, что способствует более длительному сохранению вида на данной территории.

Рекорд по дальности «стрельбы» семенами, равный 15 м, принадлежит тропической лиане Bauhinia purpurea; бешеный огурец стреляет на расстояние в 13 м.

Самые легкие семена у паразитического растения заразихи: масса одного семени – 1 миллионная доля грамма. А у березы, чьи семена считаются самыми легкими среди деревьев и кустарников, на 1 г приходится 5000 семян.

Для прорастания семян нужна в первую очередь вода, доступ кислорода и оптимальное значение температур. Поскольку семена сильно обезвожены, они должны впитать столько воды, чтобы в них начались процессы жизнедеятельности. Впитывая воду, семя набухает, причем его вес может увеличиться на 50–200%.

При набухании семени в нем активируются ферменты, обеспечивающие гидролиз полимерных молекул, в виде которых в эндосперме или семядоле хранятся питательные вещества. При этом крахмал семени превращается в глюкозу, жиры – в глицерин и жирные кислоты, белки – в аминокислоты. Затем полученные соединения окисляются с образованием энергии, которая необходима для синтеза белков и других соединений, без чего невозможен рост и развитие проростка. Поэтому второе необходимое условие для прорастания семени – наличие кислорода. Это вызвано тем, что наиболее эффективное окисление полученных соединений происходит только при участии кислорода в митохондриях, т.е. в процессе дыхания. Количество кислорода, которое необходимо семени для прорастания, индивидуально. Так, например, семена риса и тимофеевки могут прорастать под водой, так как им достаточно того кислорода, который растворен в воде.

Лопух

Еще одним условием прорастания является достаточно высокая температура окружающей среды. Максимальные значения оптимальной температуры – это 25–35 °С, при этой температуре все семена хорошо прорастают. Минимальное значение температуры, при которой происходит прорастание, зависит от происхождения растения. Растения северных стран с более холодным климатом прорастают при более низких температурах: так, красный клевер начинает прорастать при температуре +0,5 °С, рожь – при +1 °С, лен – при +2 °С, а пшеница – при +4 °С. В то же время растения, происходящие из зон с теплым климатом, прорастают при более высокой температуре, например дыни и огурцы прорастают при +10 °С. Семена некоторых растений северных зон прорастают лишь после того, как определенное время выдерживаются при низкой температуре. Для некоторых растений благоприятны перепады температур (сельдерей, барбарис).

Есть растения, которые не прорастают при отсутствии света (салат, табак), другие прорастают только в темноте (вероника), хотя на прорастание большинства семян свет не оказывает никакого воздействия.

Прорастание семян характеризуется всхожестью, т.е. процентом семян, давших нормальные проростки при оптимальных условиях за определенное время (для зерновых это 6–10 суток, для древесных растений – 10–60 суток), а также способностью к дружному прорастанию, т.е. процентом прорастания за определенный для каждой культуры срок (у зерновых – 3–5 суток).

Существует два способа прорастания семян: надземный и подземный. При надземном прорастании гипокотиль разрастается неравномерно, образуя петлеобразный изгиб, который пробивает слой почвы. Это связано с ускоренным делением клеток на верхней стороне гипокотиля. После выхода из земли он выпрямляется благодаря неравномерному росту нижней стороны (рост верхних клеток тормозится светом). Выпрямляясь, гипокотиль выносит на поверхность семядоли, которые на солнце зеленеют. К растениям с надземным прорастанием относится, например, фасоль. При подземном прорастании зародышевый стебелек выходит из лопнувшей при набухании кожуры и растет непосредственно вверх конусом нарастания. При этом семядоли, в которых еще остаются питательные вещества, остаются под землей и какое то время наряду с фотосинтезом, который начинается в зеленеющем проростке, служат источником питания проростка. Такое прорастание характерно, например, для гороха.

Источник