ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΒΛΑΣΤΗΣΗ ΤΩΝ ΣΠΕΡΜΑΤΩΝ Θερινό εξάμηνο 2011
ΣΠΕΡΜΑΤΟΦΥΤΑ Τα πιο διαδεδομένα είδη της γήινης βλάστησης βάση διατροφής & οικονομίας Σπέρμα: προϊόν της γονιμοποιημένης και διαφοροποιημένης σπερματικής βλάστης πρώτο στάδιο νέας γενιάς Περιέχει θρεπτικές ουσίες σε συμπυκνωμένη μορφή συντηρούν το νέο φυτό μέχρι να γίνει αυτάρκης οργανισμός Χαμηλές μεταβολικές δραστηριότητες διατηρούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Αγγειόσπερμα - γυμνόσπερμα Όταν υπάρχει περικάρπιο (διαφοροποιημένα τοιχώματα της ωοθήκης) αγγειόσπερμα (π.χ. δρυς) Όταν δεν υπάρχει περικάρπιο, τότε έχουμε γυμνόσπερμα (π.χ. κυπαρίσσι)
Δομή σπέρματος Μεγάλη ποικιλία σε μέγεθος, σχήμα, χρώμα και δομή πτερύγια, τρίχες, αγκάθια. Αποτελείται από: έμβρυο, αποταμιευτικό ιστό και περίβλημα. Έμβρυο: πτερίδιο και ριζίδιο Μονοκότυλα (π.χ. καλαμπόκι) και δικότυλα (π.χ. δασικά) φυτά Θρεπτικός ιστός: συνήθως ενδοσπέρμιο ή και περισπέρμιο
Δομή σπέρματος
Δομή σπέρματος
Βλάστηση σπέρματος Το πρώτο στάδιο της ανάπτυξης ενός φυτού. Μια σειρά μορφογενετικών διεργασιών από τη διάρρηξη του περιβλήματος μέχρι το σχηματισμό του αρτίβλαστου. Αύξηση του εμβρύου με διαίρεση και επιμήκυνση των κυττάρων. Στάδια βλάστησης: α) έντονη πρόσληψη νερού, β) ενεργοποίηση ενζύμων και γ) έναρξη επιμήκυνσης του εμβρύου, με διάσπαση αποταμιευτικών ουσιών και νέα πρόσληψη νερού
Βλάστηση σπέρματος
Υπόγεια βλάστηση
Υπέργεια βλάστηση
Φυσιολογία της βλάστησης Λειτουργικές διαδικασίες της βλάστησης: Ενυδάτωση των σπερμάτων Αύξηση κυτταροδιαίρεσης και επιμήκυνσης Αύξηση αναπνοής Ενεργοποίηση ενζύμων Αύξηση νουκλεϊνικών οξέων και Αποικοδόμηση αποταμιευμένων ουσιών
Ενυδάτωση των σπερμάτων
Αναπνοή Κατανάλωση Ο2 και παραγωγή CO2 Δυνατή όταν τα σπέρματα ενυδατώνονται και το Ο2 διαπερνά τις υγρές μεμβράνες Περιλαμβάνει την οξειδωτική διάσπαση των οργανικών αποταμιευτικών συστατικών του σπέρματος παράγονται μεγάλα ποσά ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ απαραίτητα για τη σύνθεση των ενζύμων και την οικοδόμηση των νέων κυττάρων
Ενεργοποίηση ενζύμων Στα σπέρματα υπάρχουν ένζυμα, που όμως είναι κατά κύριο λόγο ανενεργά. Με τη βλάστηση δραστηριοποιούνται τα ένζυμα και παράγονται νέα. Με την απορρόφηση του νερού απελευθερώνονται ορμόνες (π.χ. γιββεριλλίνες), που με τη σειρά τους προκαλούν σύνθεση ενζύμων.
Νουκλεϊνικά οξέα Για την ενεργοποίηση των ενζύμων αυξάνει η έκφραση των γονιδίων (DNA) και όχι οι κυτταρικές διαιρέσεις. Στο τρίτο στάδιο της βλάστησης απαιτείται όμως η επιμήκυνση του εμβρύου, οπότε χρειάζονται νέα κύτταρα και πρωτεΐνες DNA αυξάνει
Αποικοδόμηση θρεπτικών ουσιών Στα σπέρματα περιέχονται: υδατάνθρακες, λιπίδια και πρωτεΐνες. Οι ουσίες αυτές είναι αδιάλυτες στο νερό και δεν μπορούν να μεταφερθούν στα νέα φυτά πρέπει να διασπαστούν. Με την ενυδάτωση διασπώνται τα μακρομόρια σε μικρότερα μόρια: υδατάνθρακες γλυκόζη, πρωτεϊνες αμινοξέα, λίπη λιπαρά οξέα.
Αποικοδόμηση θρεπτικών ουσιών Τα απλά πλέον μόρια αποτελούν καύσιμα για τη δημιουργία ενέργειας (μέσω της αναπνοής) και πρώτων υλών για την οικοδόμηση νέων κυττάρων.
Λήθαργος σπερμάτων Τα σπέρματα βλαστάνουν κάποια συγκεκριμένη περίοδο και κάτω από συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η αδυναμία βλάστησης των σπερμάτων κάτω από πρόωρα ευνοϊκές συνθήκες λέγεται λήθαργος Μεγάλη ποικιλία στο χρόνο λήθαργου, ακόμα και μέσα στο ίδιο φυτό Μεθωρίμανση = το απαραίτητο χρονικό διάστημα για να επιτευχθούν οι άριστες προϋποθέσεις βλάστησης ενός σπέρματος
Λήθαργος σπερμάτων Αίτια ληθάργου: Εσωτερικά: ανωριμότητα εμβρύου (Fraxinus excelsior)
Λήθαργος σπερμάτων Αδιαπερατότητα του περιβλήματος των σπερμάτων (Xanthium, μήλο, κριθάρι, ρύζι) Μηχανική αντίσταση του περιβλήματος (ελιά)
Λήθαργος σπερμάτων Αναστολείς βλάστησης (υδροκυάνιο, φαινόλες και αψιζινικό οξύ - ΑΒΑ), π.χ. Lolium
Λήθαργος σπερμάτων Εξωτερικοί παράγοντες Το σπέρμα πρέπει να βλαστήσει στις άριστες συνθήκες και στο συντομότερο χρονικό διάστημα που επιτυγχάνονται οι συνθήκες αυτές αποφυγή βιολογικών και τυχαίων παραγόντων. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν σημαντικά τη βλάστηση των σπερμάτων.
Λήθαργος σπερμάτων Θερμοκρασία: καμπύλη αρίστου Ως άριστη θερμοκρασία θεωρείται εκείνη που δίνει το μεγαλύτερο ποσοστό βλάστησης των σπερμάτων στο βραχύτερο δυνατό χρονικό διάστημα. Η μέγιστη και η ελάχιστη θερμοκρασία θέτουν τα όρια πέρα από τα οποία δεν πραγματοποιείται βλάστηση. Σημαντική η θερμοκρασία για την βέλτιστη λειτουργία των ενζύμων.
Λήθαργος σπερμάτων Τα σπέρματα της μηλιάς, της αχλαδιάς και των ειδών Festuca χρειάζονται παραμονή σε χαμηλή θερμοκρασία αφού απορροφήσουν νερό για να βλαστήσουν
Λήθαργος σπερμάτων Μόλις φτάσει στο έδαφος το σπέρμα αρχίζει να απορροφά νερό. Δεν αρκεί όμως από μόνο του για να προκαλέσει βλάστηση. Πραγματοποιείται αύξηση του όγκου του σπέρματος και επιμήκυνση του εμβρύου. Επανενεργοποιείται το κυτόπλασμα και το νερό διευκολύνει πλέον και τη μεταφορά ουσιών.
Λήθαργος σπερμάτων Η ύπαρξη / ή έλλειψη οξυγόνου επηρεάζει σημαντικά την αναπνοή και άρα την παραγωγή ενέργειας που είναι χρήσιμη για την αύξηση του εμβρύου.
Λήθαργος σπερμάτων Η βλάστηση των σπερμάτων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό και από την έκθεση στο φως: Βλάστηση που προωθείται με το φως Αναστολή της βλάστησης από το φως Βλάστηση αδιάφορη προς το φως Μεγάλη πολυπλοκότητα ως προς τις ανάγκες φωτισμού και τις συνθήκες που επιτρέπουν τη βλάστηση Η ερυθρή ακτινοβολία (660nm) προάγει τη βλάστηση η κυανή (450nm) και η υπέρυθρη την αναστέλλουν (730nm)
Λήθαργος σπερμάτων Η αντίδραση των σπερμάτων στο φως οφείλεται σε μια χρωστική που λέγεται φυτόχρωμα. Φυτόχρωμα: υδατοδιαλυτή πρωτεΐνη που υπάρχει σε όλα τα φυτά σε όλα τα όργανα και τμήματα του φυτού. Δύο μορφές «φωτοαλληλομετατρέψιμες»: Pr (660nm) και Pfr (730nm). Αφού απορροφήσουν αντίστοιχα το ερυθρό και το υπέρυθρο αλλάζουν μορφή
Λήθαργος σπερμάτων Κατά τη διάρκεια της νύχτας, το Pfr μεταβάλλεται σε Pr. Το Pfr είναι η ενεργός μορφή φυτοχρώματος και η Pr η ανενεργός
Λήθαργος σπερμάτων Pολ = Pr + Pfr Φωτοισορροπία: φ = Pfr / Ρολ Η αναλογία της φυσιολογικά ενεργού μορφής φυτοχρώματος προς το σύνολο. Η ερυθρά περιοχή του ηλιακού φωτός προκαλεί σχηματισμό Pfr και συμβάλλει στη βλάστηση και αύξηση. Όργωμα και ζιζάνια Ερυθρό ηλιακό φως και βλάστηση σε συστάδα δάσους