Строение и прорастание семени

Семя возникает из семязачатка (семяпочки), находящегося внутри завязи — части пестика цветка. В семени накоплены содержащие азот соединения (белки) и безазотистые соединения — углеводы (крахмал), а также жиры.

Пшеничная мука состоит преимущественно из крахмала. Если щепотку муки положить в марлю и промыть водой, на марле останется клейковина — растительный белок. Семя подсолнечника, раздавленное на чистой белой бумаге, оставляет жирное пятно, так как в семени накоплены жиры.

Семена растений по строению можно разделить на два основных типа. К первому относятся, например, семена бобовых растений. Каждое семя этого типа состоит из зародыша и покрывающей его оболочки. Зародыш, в свою очередь, состоит из нескольких частей: почечки (зачаток стебля и листьев), корешка и двух семядолей. Подобные семена довольно крупны (горох, фасоль), в их семядолях откладываются запасы питательных веществ. Семена второго типа называют зерновками. Это плод, в котором кроме зародыша, оболочек и одной семядоли (щитка) есть еще запасная ткань — эндосперм. Зародыш у таких семян, например у пшеницы, невелик. Щиток играет иную роль, чем семядоли семян первого типа: во время прорастания семени зародыш при его помощи высасывает из эндосперма необходимые ему питательные вещества.

Большинство семян способно прорастать не сразу после своего образования. Они должны пройти так называемое послеуборочное дозревание (состояние покоя). У наших хлебных злаков подобное состояние длится всего 20—30 дней, а то и меньше. У семян других растений, например у плодовых культур — косточковых (слива, вишня, черешня) и семечковых (яблоня, груша), период дозревания продолжительнее.

Мышь под стеклянным колпаком: вверху — в начале опыта; внизу — через 5 ч.

В сухих зернах пшеницы при хранении влажность не должна превышать 14%. В семенах некоторых других растений влажность еще меньше. Поэтому все жизненные процессы в семенах протекают очень медленно. Когда содержание воды в зернах пшеницы увеличивается на 5—10%, в них начинается интенсивное дыхание, и при этом выделяется тепло. Зерно нагревается, и если оно лежит в кучах, то от высокой температуры может даже обуглиться.

В сухом семени цитоплазма уплотнена, и жизнь в нем как бы замирает. По виду не отличишь мертвое семя от живого. Но если дать семенам воду, поместить их в тепло и открыть доступ кислороду, живое семя прорастет, а мертвое только набухнет. Таким способом и проверяют всхожесть семян перед посевом. Семена тополя, ивы и кофе сохраняют всхожесть несколько недель, а семена тыквенных и некоторых бобовых — несколько лет, хотя с каждым годом она ухудшается.

Что же происходит в семенах при прорастании? Проникшая в клетки вода вызывает набухание цитоплазмы, ядра, оболочки и других частей клетки. Цитоплазма клеток состоит из коллоидов, или клееобразующих веществ, способных набухать. В семенах много коллоидов; впитывая воду, они набухают, увеличиваются в объеме. Цитоплазма становится жидкой, и в ней начинается интенсивное дыхание — окисление с выделением углекислого газа и воды, а также образование необходимых растению органических веществ. Чтобы дыхание не прекращалось, семенам нужны углеводы (сахара) или жиры, состоящие из трех химических элементов: углерода, водорода и кислорода. Семя получает их из запасенных в нем сложных веществ — крахмала, жиров.

Каким же образом происходят эти превращения? В цитоплазме образуются особые сложные белковые вещества — ферменты. Это катализаторы, ускоряющие ход биохимических процессов в клетке. Сами ферменты при превращении вещества не растрачиваются, и потому небольшого количества их достаточно для превращений огромной массы веществ (см. ст. «Биохимия — наука о составе и превращениях веществ в организмах»). В клетках растений много различных ферментов, так как каждый фермент ускоряет течение только одной биохимической реакции. Цитоплазма зародыша в семени образует фермент амилазу. Этот фермент проникает в клетки эндосперма и превращает отложенный там крахмал в растворимый сахар. Таким же образом с помощью других ферментов белки, отложенные в запас в семени, переводятся в растворимые аминокислоты, жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты. Начинается деление клеток и увеличение их размеров. Семя прорастает.

Пройдет несколько дней, зазеленеют листья, и растение начнет питаться уже не за счет запасов, отложенных в семени, а самостоятельно, усваивая нужные ему вещества из почвы и воздуха.