В растительном мире можно выделить две формы размножения: бесполое и половое. К первому виду относят такие способы передачи наследственной информации, как прямое деление клетки, вегетативное - с помощью группы соматических клеток, и размножение специализированными гаплоидными клетками – спорами. Вторая, более прогрессивная форма – это половое размножение, приводящее к образованию семян. Она встречается в жизненном цикле голосеменных и цветковых растений, называемых еще покрытосеменными. В этой работе мы рассмотрим внешнее строение семени фасоли, выясним условия, необходимые для его прорастания, а также определим, какие преимущества имеют растения, способные к семенному размножению.
Из чего и как образуются семена?
Фасоль – теплолюбивая однолетняя культура семейства Бобовые, она имеет цветки характерной формы, напоминающие парусник или бабочку, сидящую со сложенными крыльями. Внутри цветка, в особой его части, названной пестиком, расположен семенной зачаток, спрятавший под своими оболочками зародышевый мешок. В нем находится яйцеклетка и диплоидная структура, именуемая центральной клеткой. Их последовательно оплодотворяют два спермия, в результате чего и появляется семя фасоли. Оно имеет зародыш, запас органических соединений для роста и развития, две семядоли, а также покровы, названные семенной кожурой.
Что представляют собой семена двудольных растений
У всех цветковых растений с двумя семядолями в результате оплодотворения формируются плоды с семенами, в образовании которых главную роль играют все части цветка: чашечка, венчик с лепестками, андроцей, состоящий из тычинок и, конечно же, пестик с семенными зачатками. Строение семени фасоли изучают в 6-м классе, знакомясь с таким разделом биологии, как ботаника. Оно имеет эллипсоидную форму, благодаря которой внушительный объем семени сочетается со сравнительно небольшой площадью поверхности.
Эта особенность сводит к минимуму контакт семени с окружающей средой. Внешнее строение семени фасоли напоминает главный орган выделительной системы млекопитающих. В анатомии человека существует даже определение - бобовидная форма почки. С внутренней, вогнутой стороны расположен рубец – место, которым семя фасоли прикрепляется к сухим створкам плода, именуемого бобом. Отсюда и название семейства растений - Бобовые. Оно насчитывает более 12 тыс. видов. Большинство его представителей - травянистые формы, но есть также кустарники и деревья. Среди бобовых культур назовем рекордсменов по содержанию ценного растительного белка: это соя, горох, фасоль, чечевица.
Структуры семени и их значение
Продолжим рассматривать строение семени фасоли. Рисунок, представленный ниже, наглядно показывает наличие ранее указанных частей, а именно: семенной кожуры, двух семядолей и зародыша, находящегося между ними.
Как было установлено, наружная часть - кожица семени - является производной покровов семенного зачатка (интегументов). Она выполняет функцию защиты от высыхания, неблагоприятных температур и других негативных абиотических факторов. Конечно же, главной семенной структурой является зародыш. Почему это именно так, давайте разберемся в следующем разделе.
Зародыш двудольного растения
Как мы помним, в процессе двойного оплодотворения, присущего только цветковым растениям, из оплодотворенной яйцеклетки - зиготы - развивается многоклеточное образование. Оно получило название зародыша и имеет три части: зародышевый корешок, стебелек и почечку. Обратим внимание на внутреннее строение семени фасоли. Схема, расположенная далее, наглядно показывает, что зародыш, надежно скрытый между семядолями, является не только самой важной, но и наиболее нежной и уязвимой структурой. Далее мы ответим на вопрос, какие же функции присущи основным компонентам зародыша.
Зародышевый корешок
Подавляющее количество наземных растений имеют хорошо развитую систему корней: главного, боковых или придаточных. Травы, кустарники и древесные виды могут формировать два типа подземных структур, которые в ботанике называются стержневой и мочковатой корневыми системами. Как оказалось, они начинают свое развитие из одной и той же части – зародышевого корешка. Начало деления его клеток в физиологии растений является главным критерием, по которому определяют запуск такого механизма, как прорастание семени. Фасоли, томатам, гороху и другим теплолюбивым и отзывчивым на обильный полив культурам требуется оптимальное сочетание различных факторов внешней среды, чтобы данный процесс завершился появлением нового молодого растения.
Семядоли и их роль в жизнеобеспечении проростка
Для того чтобы семя смогло прорасти, необходим запас питательных соединений: сахаров, аминокислот, жиров. У двудольных растений он аккумулирован в семядолях. В начале прорастания зародыша органические вещества переходят в растворенную форму, наиболее доступную для усвоения клетками. У проростков двудольных растений семядоли начинают выполнять функции первых наземных, так называемых зародышевых листьев. Тем не менее они способны осуществлять фотосинтез и обеспечивать молодое растение всеми необходимыми пластическими веществами.
Что такое прорастание семени?
Это физиологический процесс, в основе которого лежит механизм перехода от латентного периода в жизни семени в стадию активного роста частей зародыша: корешка и стебелька с листочками. В результате сначала появляется проросток, а затем формируется молодое растение. Какой же вид имеет прорастающее семя фасоли? Фото, представленное ниже, наглядно показывает, что первым начинает развиваться зародышевый корешок, затем стебелек выносит над поверхностью земли семядольные листочки. Через некоторое время из конуса нарастания стебля, состоящего из верхушечной образовательной ткани – меристемы - образуются настоящие листья растения фасоли.
Период покоя
После созревания плодов, именуемых бобами, семена фасоли, собранные с грядки, не способны сразу же прорасти. Не только для растений семейства Бобовые, но и для представителей других групп, например томатов, баклажанов, огурцов, необходимо время, чтобы их семена прошли послеуборочное дозревание. Оно характеризуется прежде всего тем, что в это время в клетках зародыша обмен веществ осуществляется на очень низком уровне. Дыхание семян практически не осуществляется, содержание воды составляет менее шестой части от всей массы.
Как следствие – семена имеют минимальную энергию прорастания, недостаточную для перехода органических веществ семядолей в растворимую форму. Как внешнее, так и внутреннее строение семени фасоли в латентный период ничем не отличается от такового в вегетационный интервал, когда их готовят к посеву в грунт. Отличия же касаются прежде всего скорости протекания метаболических реакций в клетках зародыша, которая очень низка в период покоя семян.
Что необходимо для прорастания зародыша
В агрономии можно выделить следующие условия, обеспечивающие качественное прорастание посевного материала и появление дружных всходов: наличие воды, благоприятную температуру, наличие кислорода, оптимальную освещенность. Рассмотрим эти факторы подробнее. Первое место в нашем перечне абиотических условий занимает вода. Она необходима для набухания клеток, которое сопровождается усилением их дыхания.
Изучая строение семени фасоли, мы выяснили, что питание зародыша возможно только в том случае, если органические вещества, находящиеся в семядолях, перейдут в растворенную форму. Это и происходит благодаря молекулам воды, проникающим в их запасающую паренхиму. Являясь теплолюбивой культурой, фасоль неплохо всходит в хорошо прогретой солнцем почве. А вот освещение не влияет на энергию прорастания. Для искусственного выведения семян из латентного состояния их обрабатывают стимуляторами, например фитогормонами.
Также проводят прием скарификации, то есть механически нарушают целостность кожуры, не повреждая структур, входящих во внутреннее строение семени фасоли, в особенности его семядолей и зародыша. Таким образом, все вышеперечисленные агротехнические приемы ускоряют процесс прорастания посевов.
