Семя.Происхождение, строение и функции его частей

После процесса оплодотворения семязачаток (семяпочка) пре-вращается в семя. Семя — орган размножения всех семенных рас-тений. Семена различаются формой, величиной и окраской. Из растений, произрастающих в России, наиболее крупные семена имеют дуб, фасоль, масса их достигает 15 г. Очень крупные семена у кокосовой пальмы — до 1 кг, у сейшельской — до 15 кг; очень мелкие семена у грушанок и орхидных (в 1 г их насчитывается до 500 тыс.). Каждое семя состоит из кожуры, зародыша и опреде-ленного количества запасных питательных веществ (рис. 3.3), иду-щих на питание зародыша и проростка.

Кожура семени представляет собой видоизмененные покровы семязачатка. Она защищает семена от высыхания, преждевременн-ого прорастания, возможных механических повреждений. Она может быть деревянистой (кедровые сосны, пальмы, виноград), пленчатой (злаки) или кожистой (сосна обыкновенная, горох).

Зародыш семени, как правило, развивается из оплодотворен-ной яйцеклетки, но иногда из неоплодотворенной. Это явление называется партегенезом. У хвойных деревьев и кустарников при отсутствии опыления и оплодотворения могут развиться семена, не содержащие зародыша. Развитие семян без зародыша называет-ся napтеносперией. Зародыш состоит из корешка, обращенного всегда к семявходу, зачаточного стебелька (подсемядольное колено, или гипокотиль), семядолей — первых листьев зародыша и почечки. Почечка состоит из конуса нарастания и зачатков листьев-. Число семядолей у зародыша может быть от 1 до 10 — 12, у хвойных (сосна, ель, пихта) — от 6 до 12, у однодольных по-крытосеменных — 1, у двудольных — 2. Однако у двудольных мо-гут быть отклонения как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения числа семядолей до 3 5.

Семядоли имеют большое значение не только на первых этапах жизни растения, но и в последующих процессах формообразования. У одних растений (все хвойные, фасоль, клен, липа) семя-доли являются первыми ассимилирующими органами проростков При прорастании семени они выносятся на поверхность почвы и зеленеют У ели и пихты семядоли функционируют 3 — 4 года. У других растений (дуб, орешник) семядоли служат хранилищем различных питательных веществ (крахмал, масло, белок) и име-ют вид крупных мясистых тел; при прорастании семян они оста-ются в земле. Каждое семя содержит определенное количество за-пасных питательных веществ. У голосеменных и 85% цветковых растений они откладываются в специальной ткани — эндосперме. В процессе развития зародыша эндосперм потребляется им и к моменту созревания семян может быть частично или полностью поглощен Различают семена с эндоспермом и без него, тогда за-пасные питательные вещества, необходимые для питания проро-стков, сосредоточены в семядолях зародыша или перисперме (ча-сти нуцеллуса семяпочки, в которой отложены запасные пита-тельные вещества). У одних растений семена прорастают сразу после опадения с материнского растения, у других — после некоторого периода покоя.

Выделяют несколько групп растений по сочетанию скорости прорастания и длительности сохранения всхожести.

Рис. 3.3. Семена и всходы растений

А — строение семени: I — семя фасоли (сбоку, со стороны рубчика и разделенное на две семядоли). 1 — микропиле, 2 — рубчик; 3 — семяшов; 4 — семядоли; 5 — корешок зародыша, 6 — стебелек; 7 — настоящие листочки; II — семя кедровой сосны в разрезе: 1 — твердая оболочка, 2 — оболочка эндосперма, 3— зародыш; 4 —подвесок; III — семя липы (внешний вид я вид в разрезе): 1— кожура; 2 — рубчик, 3 —эндосперм; 4 — корешок; 5 — стебелек; 6 — семядоли; IV — семя ясеня: I — кожура; 2 — эндосперм, 3 — корешок, 4 — стебелек; 5— семядоля; V — зерновка кукурузы: 1 —щиток; 2 — эндосперм; 3 — околоплодни-к и кожура семени; 4, 5, 6 — зародыш семени (4 — листья, 5 — почечка, 6— корешок), Б — всходы древесных растений: I — сосна 1 —семядоли; 2 — подсе-мядольное колено; 3 — корень, II — граб: 1 — главный корень, 2 — боковые корни; 3 — зона корневых волосков, 4 — семядоля, 5 — подсемядольное колено; 6 — первый лист; III — липа (с семядолями), IV — дуб (c подземными семядо-лями и настоящими листьями).

1. Семена прорастают на материнском растении до опадения. Это так называемые живородящие растения. К ним относятся, например, растения мангровых зарослей.

2. Семена прорастают сразу после опадения и быстро теряют всхожесть (ивы, тополя).

3. Семена прорастают сразу или вскоре после опадения (вяз) и сохраняют всхожесть несколько 17 — 18) лет.

4. Семена имеют глубокий период покоя и долго сохраняют всхожесть (от 40 — 50 до 90 лет). Сюда относятся семена многих древесных растений, лесных трав и сорняков. Такие семена не прорастают даже при самых благоприятных условиях. Причины глубокого покоя семян разные: требуется доразвитие недоразви-того зародыша, иногда покровы семян водонепроницаемы, слиш-ком твердые и препятствуют прорастанию или имеют понижен-ную газопроницаемость. Состояние покоя предохраняет семена от преждевременного прорастания в районах с суровой зимой.

Для ускорения прорастания семян культурных растений при-меняют специальные приемы: стратификацию и скарификацию.

Cmpamuфикация — это выдерживание семян во влажном песке при низкой температуре (ускоряет прорастание многих плодовых и лесных деревьев); скарификация — разрушение покровов семян (металлическими щетками, кислотой).

Для прорастания семян требуются определенные условия: на-личие воды, достаточный доступ воздуха (обеспечивающий дыха-ние прорастающих семян), определенная температура. Оптималь-ные температуры для прорастания почти всех семян 25 — 35'С. Минимальные температуры сильно колеблются: у растений, про-израстающих в районах с холодным и умеренным климатом, они могут быть немногим выше нуля; у растений тропиков и субтро-пиков — от 10 до 20 'С и выше. Прорастанию семян предшествует их набухание, т. е. поглощение большого количества воды, обвод-нение тканей; запасные вещества при этом переходят в раствори-мое, доступное для питания зародыша состояние. Оболочка семе-ни лопается, и первым появляется корешок, который растет вниз, образуя главный корень. Он укрепляет растение в почве и начина-ет всасывать воду и минеральные вещества. Одновременно растет подсемядольное колено (гипокотиль). При надземном прораста-нии семядоли выносятся на поверхность почвы, зеленеют и вы-полняют функцию первых ассимилирующих органов проростка (см. рис. 3.3).

У семян, у которых питательные вещества сосредоточены в семядолях, чаше наблюдается подземное прорастание, т.е. подсе-мядольное колено только слегка вытягивается, семядоли же оста-ются под землей, отдают запасные питательные вещества мерис-тематическим тканям зародыша, а сами сморщиваются. В рост тро-гается почечка, образуя настоящий стебелек и первые настоящие листья, например у дуба (см. рис. 3.3). Первые листья всходов часто отличаются от листьев взрослого растения. Так, у однолетних всхо-дов клена остролистного листья цельные, а не лопастные, у ясе-ня — простые, а не сложные, у сосны одиночные хвоинки, а не парные, у лиственницы хвоинки не опадают на зиму. Особен-ность прорастания семян растений должна учитываться при посе-ве. Семена, не выносящие семядоли наверх, нужно заделывать глубже, чем семена растений, у которых семядоли выносятся на поверхность почвы.