5.4: Насіння

Насіння містяться всередині плодів. Це хороша характеристика, яку можна використовувати для розмежування плоду та іншої частини рослини. Якщо в ньому є насіння, то це фрукт (наприклад, помідор, кавун, перець). Якщо в ньому немає насіння, то це інша частина рослини (наприклад, солодка картопля, маніока, цибуля). Ці інші частини рослин зазвичай називають «овочами». Майте на увазі, що є деякі сорти фруктів, як банани, які для нашої зручності були виведені, щоб бути без кісточок. Насіння бувають всіх форм і розмірів (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Різноманітність насіння. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

Насіння - це одиниця розмноження квітучої рослини і має всі матеріали, необхідні для розвитку в іншу рослину. Насіння мають три основні частини: зародок, морську оболонку (теста) і ендосперм (сім'ядоль; рис.\(\PageIndex{2}\)). Функція кожної з цих частин дуже специфічна:

Насіннєва оболонка (testa): Зовнішній шар, який оточує насіння. Він захищає ембріон від мікробів і навколишнього середовища.

Ембріон: Ембріон є кінцевим продуктом запліднення (дитяча рослина). Ембріон проросте і стане новою рослиною.

Ендосперм (сім'ядоль): Другий продукт розглянутого раніше процесу подвійного запліднення. Ендосперм - це живильна тканина, яка буде живити ембріон під час проростання. Насіння однодольних рослин мають 1 сім'ядолі (наприклад, кукурудза), тоді як насіння дводомних рослин (евдікот) мають 2 сім'ядолі (наприклад, боби).

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Насіння авокадо (Persea americana; eudicot) розколоте відкритими, показуючи дві сім'ядолі. За LadyOfHats ліцензується під[1] суспільним надбанням через Wikimmons.

Схожість насіння

Проростання насіння - це процес, за допомогою якого зародок, що міститься в насінні, переростає в саджанець. Зазвичай насіння перебувають у стані бездіяльності, тобто вони перебувають у стані бездіяльності. Коли насіння знаходять правильні умови, відбувається метаболічна активація (хімічні реакції) в насінні, що призводить до проростання насіння або росту ембріона, щоб стати новою рослиною. Існує три різні фази проростання насіння:

1. Поглинання води насінням (імбіція): ембріон просочує воду з навколишнього середовища, викликаючи набряк насіння. Потім насіннєва оболонка розщеплюється.
2. Фаза відставання: У цій фазі починається метаболізм насіння, ендосперм починає руйнуватися, і ці цукри використовуються ембріоном для росту.
3. Виникнення радикул (частина зародка, яка стане коренем): У цій фазі радикул виростає з насіннєвої оболонки і починає розвиватися в корінь (рис.\(\PageIndex{3}\)).

Як тільки ці три фази будуть завершені, ембріон продовжить рости і розвиватися у фотосинтетичний саджанець, який зможе зробити власну їжу.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Пророщування насіння. А) Насіння квасолі з першим коренем (радикул), Б) Насіння квасолі без насіннєвої оболонки, В) Насіння кукурудзи з пагоном і коренем. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

Життєздатність і спокій насіння

Існує три вимоги, які повинні бути виконані до того, як може статися проростання:

1. Ембріон повинен бути живим. Життєздатність насіння - це здатність ембріона проростати. Якщо ембріон мертвий, нефункціональний або неіснуючий (деякі насіння не мають ембріонів, тобто порожніх насіння), насіння не проросте.
2. Спокій необхідно подолати. Насіння можуть лежати в стані спокою довгі роки. Для диких видів це дуже важливо і питання виживання. Насіння залишатиметься в стані спокою до тих пір, поки не будуть створені правильні умови. Наприклад, насіння лежить в спокої, коли є посуха, і проросте лише тоді, коли в навколишньому середовищі буде достатньо води.
3. Потрібні умови навколишнього середовища повинні бути на місці: вода, кисень, температура і світло. Деякі насіння не проростуть при високих температурах або при наявності світла. Всі насіння не проростуть при відсутності води.

У сільському господарстві та консервації є потреба у високоякісному насінні. Купуючи пакет насіння в магазині, ви повинні відчувати впевненість в тому, що велика частина насіння в упаковці проросте. Для цього існують федеральні та державні стандарти, але якість насіння сильно варіюється в залежності від того, звідки ви отримуєте насіння. Саме тому деякі садівники і фермери вирішують зберегти власне насіння. Дивлячись на якість насіння, люди враховують кілька речей. Наприклад, у полі збереження люди завжди намагаються зрозуміти, як довго насіння протримаються в землі, перш ніж вони проростуть, або коли найкращий час збирати насіння для проектів відновлення.

Висока життєздатність насіння - це те, що шукають люди, якщо намагаються виростити урожай. Це можна виміряти, дивлячись на відсоток схожості і швидкість проростання. Відсоток схожості - це частка насіння, які проростають з усіх насіння при дотриманні правильних умов для зростання. Якщо ви спробуєте проростити 100 насіння, а 20 з них не проростають, у вас 80% відсотка схожості. Цей номер повинен бути включений в пакет насіння, коли ви купуєте його в магазині. Це дає вам підказку, що насіння, яке ви купуєте, хороші. Швидкість схожості - це тривалість часу, необхідного для проростання насіння. Знову ж таки, якщо ми спробували проростити 100 насіння за 7 днів і тільки 50% насіння проросло, це ваша швидкість схожості. Чому важлива швидкість проростання? Уявіть, що ви посадили поле квасолі. У перші 7 днів 50% вашого насіння проросло, а інші 50% проросли через місяць. Це може бути дуже неприємно для фермера, який хоче зібрати всі врожаї одночасно. У природі це непогана стратегія, так як вона може дати рослинам деякі переваги. Наприклад, якщо умови навколишнього середовища не правильні, коли проростає перша партія насіння, друга подія проростання через місяць може мати кращий успіх. Нарешті, енергійність насіння є мірою якості насіння і включає життєздатність насіння, відсоток схожості, схожість і силу вироблених сходів.

Збереження та збереження насіння

Дикі рослини еволюціонували в своєму природному середовищі існування мільйони років. У деяких випадках рослини стають під загрозою зникнення через негативний вплив людини на навколишнє середовище, наприклад, впровадження інвазивних видів та знищення середовища існування. Однією зі стратегій, що використовується для збереження рослин, є збір насіння рослин, що знаходяться під загрозою зникнення, зберігання їх у правильних умовах і, врешті-решт, пророщування, щоб знову ввести їх у відновлені ділянки, щоб забезпечити майбутнє виду. Насіння місцевих видів збираються по всьому світу різними організаціями, що займаються консервацією і зберігаються в насіннєвих банках. На Гаваях кілька організацій, таких як Програма запобігання вимиранню рослин (PEPP), збирають насіння зникаючих гавайських рослин, вирощують їх у теплицях, а потім висаджують їх у дикій природі, щоб відновити рідні екосистеми.

Насіння має вирішальне значення в сільському господарстві. Люди одомашнювали види сільськогосподарських культур протягом останніх 15 000 років. Після того, як дикі види, види сільськогосподарських культур були обрані людьми за деякими характеристиками, які нам приносять користь, такі як насіння та фрукти, смак та рівномірність дозрівання. Наприклад, кукурудза (Zea mays) була одомашнена в Мексиці близько 9000 років тому (рис.\(\PageIndex{4}\)).

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Сорти мексиканської кукурудзи (Zea mays). За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

Дикий родич кукурудзи, Теосінте (рис.\(\PageIndex{5}\)), виглядає як велика трава. Для того, щоб теосінт перетворився на сучасну кукурудзу, мали відбутися кілька змін. Людина відігравала пряму роль, відбираючи рослини з більшими і більшими насінням, і вирощуючи тільки ті. Цей процес називається штучним відбором. Якби ви покладалися на кукурудзу для існування, ви хотіли б, щоб рослини, які виробляють більші насіння, для більш високого споживання калорій.

Малюнок\(\PageIndex{5}\): Теосінте дикий родич кукурудзи і сучасної кукурудзи. За Національним науковим фондом ліцензується під суспільним надбанням через Wikimmons.

Збереження насіння від диких родичів видів сільськогосподарських культур (наприклад, Teosinte) важливо, оскільки ці гени можуть бути використані для майбутньої селекції рослин. Проект Crop Trust робить саме це. Іноді селекціонери будуть шукати диких родичів, щоб схрещуватися з одомашненими культурами, щоб вони могли придбати гени, що забезпечують певну стійкість до хвороб або посухи. Прикладом цього застосування є використання гавайських видів бавовни, ma'o (Gossypium tomentosum, 5.4.6) у селекційних проектах для підвищення стійкості до хвороб одомашненої бавовни (Akhtar et al. , 1996). Хоча волокна мао (рис.\(\PageIndex{6}\)) короткі і не використовуються комерційно для виготовлення бавовни, рослини були схрещені з сортами комерційної бавовни, щоб зробити більш міцні сорти.

Малюнок\(\PageIndex{6}\): Мао (гавайська бавовна), Gossypium tomentosum. А) Відкриті плоди (капсули) з насінням і Б) Квітка. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.