Germinația semințelor, creșterea plantulelor, absorbția apei și a compușilor chimici

CAPITOLUL 1

CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND GERMINAȚIA SEMINȚELOR, CREȘTEREA PLANTULELOR, ABSORBȚIA APEI ȘI A COMPUȘILOR CHIMICI

1.1. Fiziologia germinației semințelor

Germinația sau încolțirea semințelor este unul dintre cele mai importante procese fiziologice care se petrec în viața plantelor cromofite.

Când semințele mature întâlnesc factorii de mediu prielnici încolțirii, ele trec printr-o înlănțuire de fenomene fiziologice complexe cum ar fi absorbția apei și a substanțelor în semințe, imbibiția coloizilor și a pereților celulari, intensificarea respirației aerobe, activarea enzimelor ce hidrolizează substanțele de rezervă (amidon, proteine, lipide), sinteză de noi substanțe (se intensifică activitatea acizilor ribonucleici și proteosinteza), diviziunea și creșterea celulelor, migrarea elementelor chimice (N2, Mg, P, K) spre celulele nou formate, toate acestea finalizându-se cu creșterea embrionului.

Embrionul se dezvoltă pe baza utilizării materialelor nutritive din țesuturile de rezervă ale seminței.

Germinația semințelor este deci procesul fiziologic prin care sămânța trece de la viața latentă, la viața activă și cuprinde totalitatea modificărilor fiziologice și biochimice petrecute în embrion, până la creșterea primelor frunze (primele organe cu clorofilă). Acest proces marchează trecerea planulei de la nutriția heterotrofă, la nutriția autotrofă, moment în care plantula devine independentă din punct de vedere trofic.

Biositezele activate în cursul germinației determină modificări în ultrastructura celulelor embrionare, celule aflate în curs de creștere și de multiplicare. Astfel, organitele celulare se evidențiază mai bine, se extinde reticulul endoplasmatic, se formează un număr mare de dictiozomi și crește numărul mitocondriilor. Toate acestea determină formarea din rădăcinița embrionului a rădăcinii, ca prin organ al plantei, respectiv a plantulei.

Încolțirea poate avea loc în anumite condiții de mediu, proprii fiecărei specii de plante.

Dintre factorii interni care asigură vitalitatea embrionului și a plantulei subliniem, îndeosebi, importanța rezervelor nutritive ale acestuia.

S-au efectuat experiențe de rezectare a unor fragmente din țesuturile de rezervă a embrionului (Barton, 2014) și s-a constatat o puternică afectare a creșterii embrionilor și transformarea lor în plantule, în funcție de proporția de țesut de rezervă de care au fost private embrionii. Îndepărtarea pațială sau totală a cotiledoanelor a dus la privarea embrionului de substanțele plastice sau energetice, precum și de unele substanțe active (vitamine, hormoni, enzime), pe care restul plantulei nu este capabilă să le sintetizeze.

Plantulele se dezvoltă cu ajutorul substanțelor depozitate sau acumulate de către cotiledoane, începând de la elemente minerale până la compuși organici simpli sau complecși. Creșterea și diferențierea plantulei este un rezultat al interdependenței și conlucrării dintre cotiledoane și restul embrionului sau dintre embrion și endosperm.

Cotiledoanele plantulelor dicotiledonate îndeplinesc funcția de țesut de acumulare a substanțelor de rezervă (de exemplu la fasole, mazăre, bob). După poziția pe care o ocupă cotiledoanele față de nivelul solului (ca urmare a creșterii plantulei), germinația poate fi epigee, de exemplu la fasole, (caz în care axa hipocotilă crește până deasupra solului) și hipogee, de exemplu la mazăre, bob (când axa hipocotilă nu se înalță deasupra nivelului solului, cotiledoanele rămân la pământ).

La dicotiledonate, pe măsura consumării substanțelor de rezervă din cotiledoane de către embrionul în creștere, cotiledoanele se pot transforma în: a.) organe aasimilatoare (numindu-se frunze cotiledonare); b.) pot rămâne aparent nemodificate o perioadă mai îndelungată de exemplu la bob, mazăre, c.) pot să se zbârcească și să cadă de exemplu la fasole. Unul din procesele care condiționează încolțirea semințelor este acela al absorbției. Acesta se găsește, astfel, într-o strânsă corelație cu toate fenomenele fiziologice amintite mai sus, imbibiție, respirație, metabolism, multiplicare celulară, creștere și diferențiere celulară și tiselară.

Germinarea semințelor începe cu absorbția apei. În urma accederii apei în sămânță, într-o primă fază asistăm la imbibarea coloizilor celulari și a membranelor pectocelulozice. În urma imbibiției cu apă, coloizii din embrion și endosperm își măresc volumul, celulele devin tugescente, iar pentru activitatea lor necesită oxigen și o anumită temperatură optimă, care variază în funcție de specie, temperatură cu rol în menținerea proceselor metabolice, a acelora de multiplicare și de creștere celulară la parametrii optimi.

La semințele uscate de graminee și leguminoase (mazăre, soia, lupin), forța de imbibiție este foarte mare, de 1000-1300 atmosfere, în funcție de concentrația coloizilor hidrofili ai semințelor. La leguminoase se absorb cantitățile cele mai mari de apă (185% la mazăre). La unele specii curba imbibiției semințelor crește rapid în primele ore, după care creșterea este lentă, și urmată de o nouă intensificare a absorbției de apă, când începe alungirea radiculei (fasole, mazăre, muștar).

Sunt semințe la care imbibiția la început se face încet și mai spre sfârșitul perioadei de imbibiție hidratatea este mai rapidă, de exemplu la morcov, pătrunjel și la sfeclă.

Trecerea semințelor de la viața latentă, la viața activă de după finalizarea proceselor de germinație, respectiv de hidratare a biostructurilor, se trece la un proces metabolic extrem de intens și acesta, ca -de altfel- toate celelalte procese fiziologice de multiplicare și creștere celulară se află sub incidența factorilor externi, pe lângă aprovizionarea cu apă și temperatura ambientală, aprovizionarea semințelor cu oxigen.