3.4. Семя

Семя – основной орган размножения и расселения голосеменных и покрытосеменных растений. У покрытосеменных семена заключены в одно- или многосемянный плод.

В типичном случае семя состоит из зародыша с диплоидным набором хромосом, триплоидного эндосперма и семенной кожуры.

Семенная кожура обычно многослойна и выполняет функцию защиты зародыша от различных факторов: механических повреждений, микроорганизмов, пересыхания, преждевременного прорастания. Семенная кожура может также способствовать распространению семян, образуя волоски (у ивы, тополя) или мясистые придатки (у бересклета, копытня).

Тонкая семенная кожура встречается у невскрывающихся плодов с прочным и непроницаемым околоплодником (подсолнечник, вишня). Толстая кожура у вскрывающихся плодов с тонким околоплодником (у хлопчатника). Но часто бывают отклонения от этого правила (напр. у винограда).

На первых этапах прорастания семени клетки семенной кожуры могут ослизняться, что способствует прикреплению к почве (у льна).

Семенная кожура имеет небольшое отверстие – микропиле – это место проникновения первых порций воды, а также место появления корешка при прорастании. На кожуре семян из многосемянных плодов виден рубчик – место прикрепления семени к семяножке. На рубчике заметен след проводящего пучка.

Эндосперм зрелого семени состоит из крупных клеток запасающей ткани. Чаще всего эндосперм бывает мучнистым (преобладают зерна крахмала) и маслянистым (отложения жирных масел). Белки откладываются в виде алейроновых зёрен (от греч. «алеурон» – мука) у злаков в алейроновом слое (наружный слой эндосперма).

Вещества эндосперма гидролизуются при набухании семян под действием ферментов и поглощаются зародышем. После этого клетки эндосперма разрушаются.

Зародыш – это зачаточное новое растение. Зародыш имеет зародышевый стебелек, на верхушке которого находится точка роста побега (меристема). Если на апексе уже заложены зачатки листьев, то говорят о почечке зародыша.

Зародыш имеет семядольные листья (семядоли): у однодольных одна семядоля, у двудольных – две, у хвойных – несколько. Часть оси, занятая основаниями семядолей, называется семядольным узлом. Ниже него располагается гипокотиль (подсемядольное колено). Зародышевый корешок, имеющий меристематический конус нарастания, покрыт корневым чехликом.

Зародыш ко времени созревания семени может разрастись и поглотить весь эндосперм. В этом случае семя будет состоять из зародыша и семенной кожуры (у бобовых, тыквенных, сложноцветных).

Среди покрытосеменных растений 85 % видов имеют более или менее выраженный эндосперм, а 15 % видов – не имеют эндосперма.

Существует несколько типов семян в зависимости от степени развития запасающих тканей – эндосперма и перисперма.

Семена с эндоспермом встречаются у большей части видов однодольных растений.

У семейства злаковых зародыш в плоде зерновке прилежит к эндосперму только одной стороной, а не окружен эндоспермом. Семядоля злаков – плоский щиток, поверхностный слой которого представлен сильно специализированными клетками с всасывающей функцией. Почечка зародыша хорошо развита, имеет 2–3 и более листовых зачатка. Наружный колпачковидный лист – колеоптиль (от греч. «колеос» – ножны, «птилос» – перышко). Зародышевых корешков может быть несколько, они окружены многослойным чехлом – колеоризой.

У двудольных часто семядоли зрелого семени маленькие, но значительно увеличиваются перед прорастанием, т. к. поглощают вещества эндосперма (у липы, мака и др.).

Семена с эндоспермом и периспермом характерны для кувшинки, кубышки, имбирных. Из нуцеллюса семязачатка в таких семенах образуется дополнительная запасающая ткань – перисперм, который находится обычно сразу под семенной кожурой. Функционально перисперм – аналог эндосперма.

Семена без эндосперма с периспермом можно встретить у звездчатки, свеклы, лебеды. В этом случае эндосперм в зрелом семени поглощается полностью и в качестве запасающей ткани остается один перисперм.

Семена без эндосперма и перисперма встречаются у бобовых, тыквенных, сложноцветных, лещины, цитрусовых. В этом случае под плотной кожурой находится плоский зародыш с крупными семядолями, а эндосперм в процессе созревания семени оказывается полностью поглощенным растущим зародышем. На семядолях зародыша часто бывает заметно зачаточное жилкование.

Существуют также семена с недоразвитым и редуцированным зародышем. У таких семян зародыш сильно увеличивается перед прорастанием (у многих пальм и лилейных).

У паразитических цветковых растений редуцированный зародыш рано выходит из семени. Его органы закладываются после прикрепления к растению-хозяину (у заразиховых, повиликовых, некоторых орхидных).