V rastlinskem svetu lahko ločimo dve obliki razmnoževanja: nespolno in spolno. Prva vrsta vključuje takšne metode prenosa dednih informacij, kot so neposredna celična delitev, vegetativna - s pomočjo skupine somatskih celic in razmnoževanje s specializiranimi haploidnimi celicami - sporami. Druga, naprednejša oblika je spolno razmnoževanje, ki vodi do tvorbe semen. Najdemo ga v življenjskem ciklu golosemenk in cvetočih rastlin, imenovanih tudi kritosemenke. V tem delu bomo obravnavali zunanjo strukturo semena fižola, ugotovili pogoje, ki so potrebni za njegovo kalitev, in tudi ugotovili, kakšne prednosti imajo rastline, ki so sposobne razmnoževanja semena.
Iz česa in kako nastanejo semena?
Fižol je toplotnoljuben enoletni pridelek iz družine stročnic, ima cvetove značilne oblike, ki spominjajo najadrnica ali metulj, ki sedi z zloženimi krili. V notranjosti cveta se v njegovem posebnem delu, imenovanem pestič, nahaja semenski kalček, ki je pod svojimi lupinami skrival zarodno vrečko. Vsebuje jajčece in diploidno strukturo, imenovano osrednja celica. Zaporedoma sta oplojena z dvema semenčicama, zaradi česar se pojavi seme fižola. Ima zarodek, zalogo organskih spojin za rast in razvoj, dve klični listi in pokrov, imenovan semenski ovoj.
Kaj so semena dikote
Vse cvetoče rastline z dvema kotiledonoma zaradi oploditve tvorijo plodove s semeni, pri tvorbi katerih imajo glavno vlogo vsi deli cveta: čašica, venček s cvetnimi listi, androcij, sestavljen iz prašnikov in, seveda pestič s semenskim primordijem. Strukturo semena fižola preučujejo v 6. razredu, pri čemer se seznanijo s takim oddelkom biologije, kot je botanika. Ima elipsoidno obliko, ki združuje impresivno količino semena z relativno majhno površino.
Ta funkcija zmanjša stik semena z okoljem. Zunanja struktura semena fižola spominja na glavni organ izločalnega sistema sesalcev. V človeški anatomiji obstaja celo definicija - ledvica v obliki fižola. Na notranji, konkavni strani je brazgotina – mesto, s katerim je fižolovo seme pritrjeno na suhe liste ploda, ki se imenuje fižol. Od tod tudi ime družine rastlin - stročnice. Ima več kot 12 tisoč vrst. Večinopredstavniki so zelnate oblike, obstajajo pa tudi grmičevje in drevesa. Med stročnicami bomo poimenovali prvake po vsebnosti dragocenih rastlinskih beljakovin: to so soja, grah, fižol, leča.
Semenske strukture in njihov pomen
Nadaljujmo s preučevanjem strukture semena fižola. Spodnja slika jasno prikazuje prisotnost prej navedenih delov, in sicer: semenske ovojnice, dveh kličnih listov in zarodka, ki se nahaja med njimi.
Kot je bilo ugotovljeno, je zunanji del - kožica semena - izpeljanka oblog semenskega kalčka (integumentov). Opravlja funkcijo zaščite pred sušenjem, neugodnimi temperaturami in drugimi negativnimi abiotičnimi dejavniki. Seveda je glavna struktura semena zarodek. Zakaj je temu tako, poglejmo v naslednji razdelek.
Dikotni zarodek
Kot se spomnimo, se v procesu dvojne oploditve, ki je lastna samo cvetočim rastlinam, iz oplojenega jajčeca razvije večcelična tvorba - zigota. Imenuje se zarodek in ima tri dele: zarodno korenino, pecelj in ledvico. Bodimo pozorni na notranjo zgradbo semena fižola. Spodnji diagram jasno kaže, da zarodek, ki je varno skrit med kličnimi lističi, ni le najpomembnejša, ampak tudi najbolj občutljiva in ranljiva struktura. Nato bomo odgovorili na vprašanje, katere funkcije so lastne glavnim komponentam zarodka.
Fetalna korenina
Pretrpnoštevilo kopenskih rastlin ima dobro razvit koreninski sistem: glavni, stranski ali naključni. Trave, grmičevje in lesnate vrste lahko tvorijo dve vrsti podzemnih struktur, ki jih v botaniki imenujemo koreninski in vlaknati koreninski sistem. Kot se je izkazalo, začnejo svoj razvoj iz istega dela - zarodnega korena. Začetek delitve celic v fiziologiji rastlin je glavno merilo, s katerim se določi zagon takšnega mehanizma, kot je kalitev semen. Fižol, paradižnik, grah in drugi toplotno ljubeči in odzivni pridelki zahtevajo optimalno kombinacijo različnih okoljskih dejavnikov, da se ta proces zaključi s pojavom nove mlade rastline.
Kotiledoni in njihova vloga pri podpori življenja sadike
Da bi seme vzklilo, je potrebna zaloga hranilnih snovi: sladkorjev, aminokislin, maščob. Pri dvokaličnih rastlinah se kopiči v kličnih listih. Na začetku kalitve zarodka organske snovi preidejo v raztopljeno obliko, ki je najbolj dostopna za absorpcijo v celicah. V sadikih dvokaličnic začnejo kotiledoni delovati kot prvi kopenski, tako imenovani embrionalni listi. Kljub temu lahko izvajajo fotosintezo in mladi rastlini zagotovijo vse potrebne plastične snovi.
Kaj je kalitev semen?
To je fiziološki proces, ki temelji na mehanizmu prehoda iz latentnega obdobja v življenju semena v stopnjo aktivne rasti delov zarodka: korenine in stebla z listi. Posledično se najprej pojavi sadika inpotem nastane mlada rastlina. Kakšen je videz kalečega semena fižola? Na spodnji fotografiji je jasno razvidno, da se najprej začne razvijati zarodna korenina, nato pecelj dvigne lističe kotiledonov nad zemljo. Čez nekaj časa se iz rastnega stožca stebla, ki ga sestavlja apikalno izobraževalno tkivo - meristem - oblikujejo pravi listi rastline fižola.
obdobje počitka
Ko dozorijo plodovi, imenovani fižol, semena fižola, zbrana z vrta, ne morejo takoj vzkliti. Ne samo za rastline iz družine stročnic, ampak tudi za predstavnike drugih skupin, kot so paradižnik, jajčevci, kumare, je potreben čas, da njihova semena dozorijo po spravilu. Zanj je značilno predvsem dejstvo, da se v tem času v celicah zarodka metabolizem izvaja na zelo nizki ravni. Dihanje semen praktično ni, vsebnost vode je manjša od šestine celotne mase.
Posledično imajo semena minimalno energijo kalitve, ki ni zadostna za prehod organskih snovi kličnih listov v topno obliko. Tako zunanja kot notranja zgradba semena fižola v latentnem obdobju se ne razlikuje od tiste v rastni dobi, ko se pripravlja za setev v tla. Razlike se nanašajo predvsem na hitrost presnovnih reakcij v celicah zarodka, ki je v obdobju mirovanja semena zelo nizka.
Kaj je potrebno za kalitev zarodka
V agronomiji lahkoizpostaviti naslednje pogoje, ki zagotavljajo kakovostno kalitev semena in videz prijaznih sadik: prisotnost vode, ugodna temperatura, prisotnost kisika, optimalna osvetlitev. Oglejmo si te dejavnike podrobneje. Prva na našem seznamu abiotskih pogojev je voda. Potreben je za otekanje celic, ki ga spremlja povečanje njihovega dihanja.
S preučevanjem strukture semena fižola smo ugotovili, da je prehrana zarodka možna le, če organske snovi v kličnih lističih preidejo v raztopljeno obliko. To je posledica prodiranja molekul vode v njihov skladiščni parenhim. Fižol, ki je toploljubna kultura, dobro vzklije v dobro ogreti zemlji. Toda osvetlitev ne vpliva na energijo kalitve. Da bi umetno odstranili semena iz latentnega stanja, jih zdravimo s stimulansi, kot so fitohormoni.
Izvajajo tudi skarifikacijo, torej mehansko kršijo celovitost lupine, ne da bi pri tem poškodovali strukture, ki sestavljajo notranjo strukturo semena fižola, zlasti njegovih kličnih listov in zarodka. Tako vse zgoraj navedene kmetijske prakse pospešujejo proces kalitve pridelkov.
