چگونه یک بذر جوانه می زند

جوانه زدن بذر، هاگ یا سایر بدن زایشی، معمولاً پس از یک دوره خواب، جذب آب، گذر زمان، سرما، گرم شدن، در دسترس بودن اکسیژن و قرار گرفتن در معرض نور همگی ممکن است در شروع این فرآیند موثر باشند. در فرآیند جوانه زنی بذر، آب توسط جنین جذب می شود که منجر به آبرسانی مجدد و انبساط سلول ها می شود. مدت کوتاهی پس از شروع جذب یا جذب آب، سرعت تنفس افزایش می‌یابد و فرآیندهای متابولیکی مختلف که در طول خواب به حالت تعلیق درآمده یا بسیار کاهش یافته‌اند، از سر گرفته می‌شوند. این رویدادها با تغییرات ساختاری در اندامک ها (جسم غشایی مرتبط با متابولیسم)، در سلول های جنین همراه است.

جوانه زدن گاهی اوقات در مراحل اولیه رشد اتفاق می افتد. جنین حرا (Rhizophora) در داخل تخمک رشد می کند و یک ریشه ابتدایی متورم را از طریق گل هنوز متصل می کند. در نخود و ذرت (ذرت) لپه ها (برگ بذر) در زیر زمین باقی می مانند (به عنوان مثال، جوانه زنی هیپوژل)، در حالی که در گونه های دیگر (لوبیا، آفتابگردان و غیره) هیپولپه (ساقه جنینی) چندین اینچ بالاتر از سطح زمین رشد می کند و لپه ها را حمل می کند. در نور، که در آن سبز و اغلب برگ‌دار می‌شوند (به عنوان مثال، جوانه‌زنی اپی‌ژال).

خواب بذر

خواب برای برخی از بذرها کوتاه است – به عنوان مثال، برخی از گیاهان یکساله کوتاه مدت. پس از پراکندگی و تحت شرایط محیطی مناسب مانند دمای مناسب و دسترسی به آب و اکسیژن، بذر جوانه می زند و جنین رشد خود را از سر می گیرد.

بذر بسیاری از گونه ها بلافاصله پس از قرار گرفتن در شرایطی که عموماً برای رشد گیاه مساعد است، جوانه نمی زنند، اما به “شکستن” خواب نیاز دارند، که ممکن است با تغییر در پوشش بذر یا با وضعیت خود جنین همراه باشد. معمولاً جنین خواب ذاتی ندارد و پس از برداشتن پوشش دانه یا آسیب کافی برای ورود آب رشد می کند. جوانه زنی در چنین مواردی به پوسیدگی یا سایش پوسته بذر در روده حیوان یا در خاک بستگی دارد. بازدارنده های جوانه زنی یا باید توسط آب شسته شوند یا بافت های حاوی آنها قبل از شروع جوانه زنی از بین بروند. محدودیت مکانیکی رشد جنین فقط در گونه‌هایی رایج است که پوشش‌های ضخیم و سختی دارند. سپس جوانه زنی به ضعیف شدن پوشش در اثر سایش یا تجزیه بستگی دارد.

در بسیاری از بذرها، جنین حتی در شرایط مناسب تا زمانی که مدت معینی سپری نشده باشد، نمی تواند جوانه بزند. ممکن است زمان لازم برای ادامه رشد جنینی در بذر یا برخی از فرآیندهای تکمیلی ضروری – معروف به پس از رسیدن – باشد که ماهیت آن مبهم است.

بذر بسیاری از گیاهانی که زمستان‌های سرد را تحمل می‌کنند، جوانه نمی‌زنند مگر اینکه دوره‌ای از دمای پایین را تجربه کنند، معمولاً تا حدودی بالاتر از انجماد. در غیر این صورت، جوانه زنی با شکست مواجه می شود یا با تاخیر زیادی همراه است و رشد اولیه گیاهچه اغلب غیر طبیعی است. (این پاسخ بذرها به سرد شدن مشابهی در کنترل دمای خواب جوانه ها دارد.) در برخی گونه ها، جوانه زنی با قرار گرفتن در معرض نور با طول موج های مناسب تقویت می شود. در برخی دیگر، نور از جوانه زنی جلوگیری می کند. برای بذرهای برخی گیاهان، جوانه زنی با نور قرمز تقویت می شود و با نور با طول موج بلندتر، در محدوده “قرمز دور” طیف مهار می شود. اهمیت دقیق این واکنش هنوز ناشناخته است، اما ممکن است وسیله ای برای تنظیم زمان جوانه زنی با فصل سال یا تشخیص عمق بذر در خاک باشد. حساسیت به نور و نیازهای دما اغلب با هم تعامل دارند، نیاز نور به طور کامل در دماهای خاص از بین می رود.

ظهور نهال

رشد فعال در جنین، به غیر از تورم ناشی از جذب، معمولاً با بیرون آمدن ریشه اولیه، معروف به ریشه، از دانه آغاز می‌شود، اگرچه در برخی گونه‌ها (مانند نارگیل)، شاخه یا ساقه ابتدا ظاهر می‌شود. رشد اولیه عمدتاً به گسترش سلول بستگی دارد، اما در مدت کوتاهی تقسیم سلولی در ریشه و ساقه جوان آغاز می‌شود و پس از آن رشد و تشکیل بیشتر اندام (ارگانوژنز) بر اساس ترکیب معمول افزایش تعداد سلول و بزرگ شدن سلول‌های منفرد است.

تا زمانی که نهال از نظر تغذیه ای خودکفا شود، به ذخایری بستگی دارد که توسط اسپوروفیت والد تامین می شود. در آنژیوسپرم ها این ذخایر در آندوسپرم، در بافت های باقیمانده تخمک، یا در بدن جنین، معمولاً در لپه ها یافت می شود. در ژیمنوسپرم ها مواد غذایی عمدتاً در گامتوفیت ماده وجود دارد. از آنجایی که مواد ذخیره تا حدی به شکل نامحلول هستند – مانند دانه‌های نشاسته، دانه‌های پروتئینی، قطرات لیپید و موارد مشابه – بیشتر متابولیسم اولیه گیاهچه به بسیج این مواد و رساندن یا انتقال محصولات به مناطق فعال مربوط می‌شود. ذخایر خارج از جنین توسط آنزیم های ترشح شده توسط جنین و در برخی موارد نیز توسط سلول های خاص آندوسپرم هضم می شود.

در برخی از دانه ها (به عنوان مثال، دانه کرچک) جذب مواد مغذی از ذخایر از طریق لپه ها انجام می شود که بعداً در نور منبسط می شوند و به اولین اندام های فعال در فتوسنتز تبدیل می شوند. وقتی ذخایر در خود لپه‌ها ذخیره می‌شوند، این اندام‌ها ممکن است پس از جوانه‌زنی کوچک شوند و بمیرند یا کلروفیل ایجاد کنند و فتوسنتزی شوند.

عوامل محیطی نه تنها در تعیین جهت گیری نهال در طول استقرار آن به عنوان گیاه ریشه دار بلکه در کنترل برخی از جنبه های رشد آن نقش مهمی ایفا می کنند. پاسخ نهال به جاذبه مهم است. ریشه ریشه، که معمولاً به سمت پایین در خاک رشد می کند، به طور مثبت ژئوتروپیک است. شاخساره یا ساقه جوان به دلیل دور شدن از خاک، ژئوتروپیک منفی گفته می شود. با گسترش هیپوکوتیل، ناحیه بین ریشه و لپه، یا اپیکوتیل، بخش بالای سطح لپه ها بالا می رود. اگر هیپوکوتیل گسترش یابد، لپه ها از خاک خارج می شوند. اگر اپیکوتیل دراز شود، لپه ها در خاک باقی می مانند.

نور هم بر جهت گیری نهال و هم بر شکل آن تأثیر می گذارد. هنگامی که یک بذر در زیر سطح خاک جوانه می زند، شاخه ممکن است به صورت خمیده ظاهر شود، بنابراین از نوک ظریف خود محافظت می کند، تنها زمانی که در معرض نور قرار می گیرد صاف شود (اگر شاخه به تاریکی ظاهر شود، انحنا حفظ می شود). به همین ترتیب، برگ های جوان ساقه در گیاهانی مانند لوبیا، منبسط نمی شوند و سبز نمی شوند، مگر پس از قرار گرفتن در معرض نور. شناخته شده است که این پاسخ های تطبیقی ​​توسط واکنش هایی کنترل می شوند که در آن رنگدانه حساس به نور فیتوکروم نقشی ایفا می کند. در اکثر نهال ها، ساقه یک جاذبه قوی به نور یا نوروتروپیسم مثبت را نشان می دهد که زمانی که منبع نور از یک جهت باشد بیشتر مشهود است. همراه با پاسخ به گرانش، این فوتوتروپیسم مثبت احتمال رسیدن قسمت‌های هوایی گیاه به محیطی که برای فتوسنتز مطلوب‌تر است را به حداکثر می‌رساند.