Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης Δοµή σπέρµατος ικοτυλήδονα περίβληµα ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Δοµή και βλάστηση των σπερµάτων» Διδάσκων: Χρήστος Χατζησαββίδης κοτυληδόνα επικοτύλιο υποκοτύλιο Μονοκοτυλήδονα κοτυληδόνα Έµβρυο περίβληµα ενδοσπέρµιο επικοτύλιο Ορεστιάδα 2015 ριζίδιο Σπέρµα Δοµή και βλάστηση σπερµάτων το προϊόν της γονιµοποιηµένης & διαφοροποιηµένης βλάστης είτε περιβάλλεται από περικάρπιο (πχ αγγειόσπερµα) είτε όχι (πχ γυµνόσπερµα) περιέχει συµπυκνωµένες αποταµιευµένες θρεπτικές ουσίες: - στις κοτυληδόνες (δικότυλα) - στο ενδοσπέρµιο (Αγροστώδη Αγροστώδη) -στο περισπέρµιο (πχ µερικά Liliaceae) Χαµηλή περιεκτικότητα σπερµάτων σε νερό µακροβιότητα + σπερµάτων Ανθεκτικό περίβληµα σπέρµατος Βλάστηση σπερµάτων Σειρά µορφογενετικών γεγονότων που αρχίζουν Περίβληµα Έµβρυο Κοτυληδόνα Δοµή σπέρµατος ριζίδιο πτερίδιο µονοκότυλα φυτά δικότυλα µε την ενυδάτωση των σπερµάτων και καταλήγει µε το µετασχηµατισµό του εµβρύου σε αρτίβλαστο (νεαρό φυτό) 1
Στάδια βλάστησης Βλάστηση σπερµάτων 1. Έντονη πρόσληψη νερού 2.Μείωση οσµωτικού δυναµικού σπερµάτων, σταθερή πρόσληψη νερού, ενεργοποιήσεις ενζυµικών µηχανισµών 3.Έναρξη επιµήκυνσης εµβρύου, έντονη πρόσληψη νερού, διάσπαση αποταµιευµένων ουσιών Κολεόπτιλο καλύπτει το επικοτύλιο (πχ σιτάρι, καλαµπόκι) Υπόγεια βλάστηση Οι κοτυληδόνες παραµένουν µέσα στο έδαφος Φυσιολογία της βλάστησης Μεταβολικές διεργασίες που ενεργοποιούνται µε τη βλάστηση των σπερµάτων: Ενυδάτωση σπερµάτων Αύξηση κυτταρικής διαίρεσης & επιµήκυνσης Αύξηση αναπνοής Ενεργοποίηση ενζύµων Αύξηση νουκλεϊνικών οξέων & Αποικοδόµηση αποθηκευµένων θρεπτικών ουσιών & µεταφορά των αποικοδοµηµένων προϊόντων στο έµβρυο όπου συντίθενται κυτταρικά τοιχώµατα Επίγεια βλάστηση Οι κοτυληδόνες εµφανίζονται επάνω από το επίπεδο του εδάφους Ενυδάτωση Κυτταρική διαίρεση, επιµήκυνση αυξανόµενων µερών, απελευθέρωση ορµονών που διεγείρουν τη σύνθεση ή ενεργοποίηση ενζύµων, µαλάκωµα περιβληµάτων σπέρµατος, διόγκωση εµβρύου Αναπνοή Περιλαµβάνει την οξειδωτική διάσπαση των οργανικών αποταµιευτικών συστατικών του σπέρµατος (αµυλόκοκκοι, σάκχαρα, οργ. oξέα, τριγλυκερίδια) παράγονται µεγάλα ποσά ενέργειας υπό τη µορφή του ΑΤΡ 2
Η ενυδάτωση των σπόρων ευνοεί την είσοδο του οξυγόνου Αποικοδόµηση αποταµιευµένων θρεπτικών ουσιών Θρεπτικές αποταµιευµένες ουσίες (υδατάνθρακες, λιπίδια, πρωτεΐνες) αδιάλυτες στο νερό και δεν µπορούν να µεταφερθούν στο αρτίβλαστο Με την ενυδάτωση διασπώνται τα µακροµόρια σε µικρότερα µόρια: υδατάνθρακες γλυκόζη πρωτεΐνες αµινοξέα λίπη λιπαρά οξέα Η ενυδάτωση των σπόρων προκαλεί έντονη ενζυµική ενεργοποίηση [φωσφορική αδενοσίνη] αναπνευστική δραστηριότητα Είδη Χηµικά συστατικά σπερµάτων (% ξο) αποταµ.. ιστός υδατάνθρ.. λιπίδια πρωτεΐνες Καλαµπόκι ενδοσπέρµιο 50-75 5 10 Σιτάρι >> 60-75 2 13 Ρύζι >> 65-70 2 10 Κουκί κοτυληδόνες 57 2 36 Ηλιόσπορος >> 2 45-50 50 25 Σόγια >> 14 17 37 Φιστίκι >> 12-33 40-50 20-30 Μπιζέλι >> 34-4646 2 20 Νουκλεϊνικά οξέα Κατά την επιµήκυνση του εµβρύου έντονη πρωτεϊνοσύνθεση συγκέντρωση νουκλεϊνικών οξέων αµυλάση µαλτάση Άµυλο ----------- µαλτόζη -------------- γλυκόζη --------- σακχαρόζη (ενέργεια, κυτταρίνη, ηµικυτταρίνη, πηκτινικά προϊόντα) Επίδραση µε 1) Ψύξη Διακοπή 2) GA 3 λήθαργου Αύξηση νουκλ. οξέων (DNA, RNA ) φωσφατάση Άµυλο ------------------ φωσφορυλιωµένα σάκχαρα (αναπνοή) 3
πεπτιδάσες πεπτιδάσες Πρωτεΐνες ----------- πολυπεπτίδια -------- +ΝΗ 3 αµινοξέα αµίνες Πρωτεΐνες (δοµικές, ενζυµικές) Τριγλυκερίδια Διγλυκερίδια + Λιπ. Οξέα Επίδραση των ορµονών στη βλάστηση των σπερµάτων Μονογλυκερίδια+2(Λ.Ο.) Γλυκερίνη + 3(Λ.Ο.) Φωσφολιπίδια, γλυκολιπίδια συστατικά της κυτταρικής µεµβράνης Επίδραση των ορµονών στη βλάστηση των σπερµάτων πρώτο φύλλο κολεόπτιλο επάκριο µερίστωµα βλαστού 1. Οι GAs συντίθενται από το έµβρυο και απελευθερώνονται στο αµυλώδες ενδοσπέρµιο µέσω του ασπιδίου 2. Οι GAs διαχέονται στο στρώµα αλευρώνης διαλυµένες ουσίες Υδρολυτικά ένζυµα περικάρπιο στρώµα αλευρώνης αµυλώδες ενδοσπέρµιο κύτταρα αλευρώνης 3. Επάγεται η α-αµυλάση και άλλες υδρολάσες στο ενδοσπέρµιο από τα κύτταρα του στρώµατος αλευρώνης ασπίδιο ρίζα 4. Το άµυλο και άλλα µακροµόρια αποικοδοµούνται σε µικρότερα µόρια http://5e.plantphys.net 4
Λήθαργος σπερµάτων Η Η αδυναµία βλάστησης των σπερµάτων, κάτω από πρόωρα ευνοϊκές συνθήκες περιβάλλοντος 2. Αδιαπερατότητα περιβλήµατος σπερµάτων (πχ κριθάρι) Μεθωρίµανση το χρονικό διάστηµα ξηρής διατήρησης των σπερµάτων, ώστε να γίνουν µερικές απαραίτητες αλλαγές στα σπέρµατα πριν βλαστήσουν (παραπέρα ανάπτυξη εµβρύου ή βιοχηµικές αλλαγές) βελτιώνεται ποσοτικά η ικανότητα για βλάστηση Εφησυχασµός (quiescence) ή οικολήθαργος η αναστολή της φύτρωσης που οφείλεται σε δυσµενείς συνθήκες περιβάλλοντος Α. Εσωτερικά αίτια 1. Ανωριµότητα εµβρύου (πχ φουντουκιά) 3. Μηχανική αντίσταση περιβληµάτων (πχ ελιά) Σκαριφικάρισµα 4. Αναστολείς βλάστησης Πχ. Πικραµύγδαλα αµυγδαλίνη Τοµάτα φαινόλες Ήρα (Lolium) ABA 5
1. Θερµοκρασία Επίδραση ψύχους + υγρασίας Ηµερήσιες εναλλαγές θ ο C Θερµικός συντελεστής Q10 Ταχύτητα αντίδρασης σε t+10 o C Q10 = ----------------------------------------- Ταχύτητα αντίδρασης σε t o C 1. Θερµοκρασία Άριστη θερµοκρασία εκείνη που δίνει το µεγαλύτερο % βλάστησης σπερµάτων στο βραχύτερο χρονικό διάστηµα 2. Νερό 5-10% του ξ.β.. των σπερµάτων Ενυδάτωση διόγκωση Επιµήκυνση κυττάρων Επανενεργοποίηση του κυτοπλάσµατος Πλήρωση χυµοτοπίων Μεταφορά ουσιών Άναµµα σπερµάτων 6
3. Οξυγόνο Β. Εξωτερικά ή περιβαλλοντικά Φωτοµετατρεψιµότητα στη διακοπή του λήθαργου σπερµάτων µαρουλιού Φωτισµός % Βλαστικότητα Σκοτάδι 4 Ε 98 Υ 3 Ε,Υ 2 Ε,Υ,Ε 97 Ε,Υ,Ε,Υ 0 Ε,Υ,Ε,Υ,Ε 95 Ε,Υ,Ε,Υ,Ε,Υ 1. 4. Φως Φυτόχρωµα (υδατοδιαλυτή πρωτεΐνη) Ερυθρό φως (660nm) P r Yπέρυθρο φως (730nm) P fr Βλάστηση Επαναφορά κατά το σκοτάδι 4. Φως Τύποι επίδρασης του φωτός πάνω στη βλάστηση των σπερµάτων Βλάστηση που προωθείται µε το φως Αναστολή βλάστησης από το φως Βλάστηση αδιάφορη στο φως ή στο σκοτάδι Ενεργές περιοχές φάσµατος Κυανή (450nm) αναστολέας της αύξησης Ερυθρή (660nm) διακόπτει το λήθαργο, προάγει τη βλάστηση Υπέρυθρη (730nm) 4. Φως Ρολ= Pr + Pfr Φωτοϊσορροπία (φ= Pfr/ Poλ= 2-81%) 7
Βιολογική & οικονοµική σηµασία λήθαργου Επιβίωση και διαιώνιση φυτικών ειδών Γεωγραφική εξάπλωση φυτικών ειδών Εξοικονόµηση τροφής (σπέρµατα) για τον άνθρωπο Ευκολότερος χειρισµός σπερµάτων µε λήθαργο 4. Φως Το φως µέσω της φυτοχρωµικής δράσης ενεργοποιεί ή καταστέλλει ορισµένα γονίδια Γονίδιο ανενεργό -----(P 730 )------ Γονίδιο ενεργό ------(µεταγραφή)-------- mrna -- --(µετάφραση)---- ένζυµο----- ενεργός ουσία (πχ ανθοκυανίνη) 8