Морфология прорастающего семени

Первым видимым морфологическим признаком прорастания семян является наклевывание, а затем появление корешка. Корешок растет в длину благодаря тому, что у него на конце происходит бурное деление клеток, которые образуют ростовую зону корешка (колеориза), а сам кончик корешка прикрывается корневым чехликом – утолщением разной формы, выполняющим защитные функции.

Как только развивающийся корешок достигает семенной кожуры (к этому времени она размягчается), он разрывает ее и выходит наружу. Если семя заключено, кроме того, в плодовую оболочку, то корешок пробивает и ее. У семян, имеющих эндосперм, корешок обычно очень тонкий, у других семян относительно толще. Как правило, у всех культур появляется один корешок, но у злаковых, кроме главного корешка, очень скоро из придаточных почек развиваются еще боковые или придаточные корешки, число которых характерно для каждой культуры, хотя оно изменчиво и зависит не только от сорта, но и от крупности семян, расположения на материнском растении и т.п., то есть по этому признаку существует большая разнокачественность.

Семена полевых культур имеют следующее количество корешков: пшеница озимая от 2 до 6 (корешков больше у крупнозерных сортов и меньше у мелкозерных); пшеница яровая от 3 до 7 (в среднем 5–6); рожь озимая от 4 до 9 (в среднем 5–6); ячмень шестирядный 5–6, двурядный 7–8; овес от 2 до 6 (в среднем 3–4). Кукуруза просо, могар и чумиза прорастают только одним корешком.

Число зародышевых корешков может характеризовать качество семян, ибо установлено, что зародышевые корни остаются деятельными до конца жизни растения и на их долю падает, например, у пшеницы и ячменя, до ¹/₃ части работы всей корневой системы.

Корешки начиная от чехлика и до семени или до гипокотиля (у бобовых) покрыты многочисленными волосками, которые снабжают корень водой и питательными веществами. Признак нормального развития корешка – наличие свежих волосков и проявление геотропизма, то есть изгиба корешка.

Колеоптиле может удлиняться в процессе роста, что способствует появлению нормальных всходов при разной глубине заделки семян, то есть наблюдается явление саморегуляции. Максимальная длина колеоптиле в полевых условиях достигает (в см): у пшеницы твердой– 15, у пшеницы яровой мягкой– 12,8, у ячменя – 10,8, у овса – 14,2. У овса удлиняется не только колеоптиле, но и эпикотиле, что и объясняет его способность давать всходы при довольно глубокой заделке семян.

Окраска проростков и некоторые другие морфологические признаки используются в контрольно-семенном деле для распознавания сортов (у свеклы и т.п.).

Вслед за корешком у злаковых начинает расти и росток (его часто называют «перышко»).

Отмеченные морфологические признаки прорастания характерны только для нормальных семян и при нормальной глубине заделки. Очень мелкая или слишком глубокая заделка вызывает изменения этих признаков.

После появления на поверхности почвы колеоптиле рост его прекращается, но лист, который в нем находится, растет, он разрывает колеоптиле и на свету зеленеет. У бобовых роль первых листьев выполняют позеленевшие семядоли, но в течение 1–2 недель они отмирают.

Эпикотиль и зародышевые корни у кукурузы сохраняют свою жизнедеятельность очень продолжительное время. Ученые путем изоляции вторичных корней пластмассовой пленкой в бесплодном песке показали, что зародышевые корни кукурузы поддерживают жизнь растения до выметывания.

С самого начала прорастания у злаков клетки эпителия щитка сильно удлиняются, приобретают булавовидную форму и внедряются в крахмалоносную часть эндосперма. Клеточные стенки их очень тонки и не имеют кутикулы, плазма вначале густая, с мелкими вакуолями, которые позже объединяются и образуют одну большую вакуоль.

Морфологическим изменениям при прорастании зерновых злаков подвергаются прежде всего крахмалоносные клетки глубинных слоев эндосперма. По описанию Габерландта, когда эндосперм находится в стадии полного растворения, алейроновый слой еще сохраняет свою целостность. Изменение в алейроновом слое наступает позже, например, у ячменя, когда колеоптиле достигает 4–5 мм, при этом внутренние стенки слоя растягиваются и делаются тонкими.

Во время прорастания белковое содержимое алейроновых зерен, то есть основная масса и кристаллоид, растворяются первыми, а глобоиды позднее, иногда через 5–6 дней после начала прорастания.