Лекция № 16. Семя, проросток

Цель лекции: Изучить основные виды семян, их особенности строения и выполняемые функции, различные типы распространения семян и плодов, строение проростка и его типы питания.

План лекции:

1. Общая характеристика семян.

2. Анатомическое строение семени.

3. Покой семян.

4. Распространение плодов и семян.

5. Значение плодов и семян.

6. Проросток.

7. Типы прорастания семян.

8. Проростки и их развитие.

Общая характеристика семян

Семязачаток превращается в семя, которое заключает внутри зародыш и питательные вещества, т.е. семя – это зародышевая стадия растительного организма. Семя – орган расселения и размножения растений.

Семена могут быть разной величины, например у орхидных семена пылевидные, а у пальм – до 20-25 кг. Семена могут быть различной формы; голые и опушенные. Могут у одного вида растения быть разными – гетероспермия. Семена различны по окраске и количеству в растении.

Семена многих растений снабжены присемянником, или ариллусом – это образование из сочных тканей или в виде пленки. Ариллус может быть окрашенным (например, у бересклета). Ариллус бывает истинный и ложный. Истинный образуется из фуникулуса в области рубчика и не срастается в остальной части с семенной кожурой. Ложный (ариллоид) – является разрастанием наружного интегумента и является видоизменением семенной кожуры. Ткань ариллуса богата жирными маслами, дубильными веществами, белками, крахмалом, содержат некоторые оксалат кальция. Мясистые выросты наружного интегумента в микропилярной части семени называются карункулы. Все эти образования служат для распространения семян, как средство привлечения животных.

В месте прикрепления семяножки на семени остается рубчик, а при обращенном семязачатке, когда ножка прирастает к покровам – семяшов. На семени можно увидеть маленькую точку – микропиле.

4 типа семян (в зависимости от приуроченности запасающих тканей):

1. семена с сильно развитым эндоспермом, окружающим зародыш (мак, злаки);

2. семена без эндосперма, с питательными веществами в семядолях зародыша (бобовые, сложноцветные, тыквенные);

3. семена с эндоспермом и периспермом (нимфейные, перцевые);

4. семена, питательные вещества которых сосредоточены в перисперме (гвоздичные, маревые);

Эндосперм и перисперм примитивные признаки, более эволюционно продвинутым является запас веществ в семядолях.

Анатомическое строение семени

Семя имеет семенную кожуру, зародыш и запасающую ткань.

Семенная кожура (теста, спермодерма) – есть у семян всех типов, формируется из интегумента. Иногда в её образовании принимает участие и другие части семязачатка (нуцеллус, халазальная ткань). Функции семенной кожуры – защита зародыша от механических повреждений, проникновения микроорганизмов, излишней потери влаги, обеспечивает проникновение влаги, усиливает контакт с почвой, не допускает преждевременного прорастания, участвует в распространении семян (образование волосков для перенесения ветром у ивы, тополя; мясистых придатков).

При не вскрываемом плотном непроницаемом околоплоднике семенная кожура тонкая (у дуба, вишни, лещины, подсолнечника), у других – толстая деревянистая (у калины, хлопчатника, смородины).

Семенная кожура состоит из тканей: саркотеста – наружная, сочная, мясистая ткань; склеротеста – механическая ткань; миксотеста – ослизняющаяся ткань. У разных растений семенная кожура имеет или все ткани, или некоторые из них.

Зародыш – зачаток новой особи в семени, развивается из зиготы или других клеток зародышевого мешка (нуцеллуса или интегумента при апомиксисе). Состоит из паренхимных клеток с тонкими целлюлозными оболочками, сохраняет меристематический характер (за исключением клеток семядолей). В центральном цилиндре зародыша дифференцируется прокамбий, и развитие первичных проводящих тканей происходит при прорастании семян. В перицикле зародыша у злаков, тыкв уже закладываются придаточные корни. Зародышевый побег имеет зародышевый стебелек (ось), семядольные листья (у двудольных – 2, у однодольных и некоторых голосеменных - 1). На верхушке хорошо выражен конус нарастания. Иногда формируется почечка зародыша. Место прикрепления семядоли к стебельку называется семядольным узлом, часть стебелька ниже семядольного узла – называется гипокотиль (подсемядольное колено). Есть зародышевый корешок с конусом нарастания и корневым чехликом. Граница между гипокотилем и зародышевым корешком называется корневая шейка. При расчленении зародыша различают протодерму и прокамбий, у некоторых растений есть полисадная паренхима, проводящие пучки видны только в крупных семядолях.

В зародышах двудольных точка роста находится между семядолями и является верхушечной или терминальной, а зародыш – биллатерально симметричным.

В зародышах однодольных семяпочка одна занимает терминальное положение, почечка смещена в бок и только одна линия симметрии проходит через среднюю линию семядоли. Единственная семядоля однодольных – щиток, отделяет зародыш от эндосперма. При прорастании он выполняет функцию всасывания питательных веществ из эндосперма и передачи их зародышу. Эпидерма щитка граничит с эндоспермом и состоит из цилиндрических клеток, расположенных перпендикулярно к его поверхности. Эти клетки при прорастании удлиняются, внедряются в эндосперм и всасывают питательные вещества.

На начальном этапе формирования зародыша у двудольных и однодольных намечается два бугорка – зачатки двух семядолей, но у однодольных развивается один. По положению в семени зародыша он может быть осевым, или центральным, - если он расположен на оси семени, окруженный эндоспермом; периферическим – если огибает эндосперм или перисперм с наружной стороны; примыкающим – если примыкает к эндосперму с боку.

Кончик корня всегда находится поблизости от микропиле, поэтому при прорастании семени корень появляется первым. Чаще зародыш бесцветный или белый, реже другого цвета, может содержать хлорофилл или быть бесхлорофилльным.

Мало дифференцированный зародыш – называется предзародыш (например у ландыша майского).

Эндосперм и перисперм – это питательные ткани формирующиеся в семени (эндосперм – из центральной триплоидной клетки зародышевого мешка, перисперм – из нуцеллуса), сложены паренхимными изодиаметрическими клетками плотно, без межклетников. Оболочки клеток тонкие, целлюлозные, содержимое густое, состоит из различных питательных веществ.

Эндосперм бывает (в зависимости от типа запасаемых питательных веществ): 1) мучнистый, если в нем преобладает вторичный крахмал (зерновка злаков); 2) маслянистый, откладывает жирные масла, иногда в сочетании с запасными белками в виде алейроновых зерен (маковые, зонтичные). Алейроновые зерна могут локализоваться в специальном мелкоклеточном алейроновом слое, которым является наружный слой клеток эндосперма. При сильном обезвоживании эндосперм затвердевает, становится стекловидным или каменистым (финиковая пальма). У большинства растений преобладают маслянистые семена, которые более выгодны в энергетическом отношении.