Семена

Семена - воспроизводящая структура высших растений (покрытосеменных и голосеменных). Развивается из оплодотворенного яйца и состоит из зародыша и запаса питания, которые окружены и защищены от внешней среды семенной кожурой, которая называется теста. Запас питания содержится или в специальной питательной ткани - эндосперме, или, как в двудольных, в самом зародыше. Семена покрытосеменных находится внутри плода, в то время как у голосеменных оно ничем не защищено и находится на женской шишке. Прорастание семян дает жизнь новому растению.

Образование и созревания семян

После оплодотворения зигота определенное время (от нескольких часов до нескольких суток) находится в латентном состоянии, в течение которого она увеличивается в объеме, в ней усиливается синтез РНК и новых белков. В это время происходит интенсивное деление вторичного (триплоидного) ядра и ткань эндосперма быстро заполняет зародышевый мешок. Сначала образуется большое количество ядер, а затем между ними возникают перегородки, образуя клетки, продолжающиеся делиться. У одних растений эндосперм полностью расходуется при формировании зародыша (бобовые, тыквенные), а в других - сохраняется в зрелых семенах (злаковые). Для развития эндосперма необходимые ауксины и цитокинины, поступающих из нуцелуса. После накопления определенного количества питательных веществ в эндосперме, начинает свое развитие зигота, давая начало зародышу семени.
Зародыш проходит ряд последовательных фаз развития. Для большинства двудольных это следующие этапы: проембрио, глобулярная, сердцевидные, торпедовидна (торпедо) и созревания.
Формирования зародыша начинается с деления зиготы поперек к продольной оси зародышевого мешка. Верхняя клетка, лежит ближе к пилковходу, образует подвесок, который отодвигает нижнюю клетку в середину к эндосперма. Подвесок в одних видов растений остается одноклеточным, у других - делится в поясницу и становится многоклеточным, все больше отодвигая нижнюю клетку в эндосперм. Нижняя клетка разрастается в передзародок семян, имеет шарообразную форму. Он делится на четыре клетки двумя перпендикулярными перегородками, затем каждая из них делится еще на две. Сначала клетки более или менее однородны. По мере дальнейшего деления происходит дифференциация клеток в зародышевый корешок, зачаточное стебель, зародышевые листки (семядоли) и зародышевую почку. В настоящее время семенной зародыш превращается в семя, его покровы и остатки эндосперма образуют корку семени.
Итак, зигота растет путем многократного митотического деления, превращаясь в многоклеточный зародыш, который состоит из первичного побега или плюмулы, первичного корня и одной (у однодольных) или двух (в двудольных) семядолей. Плюмула состоит из стебля, первой пары настоящих листочков и терминальной почки. Если запасной тканью служат семядоли, то они растут за счет эндосперма, который может при этом вовсе исчезнуть.
После оплодотворения семенной зачаток уже называют семенем, а завязь - плодом. По мере развития семян завязь превращается в зрелый плод и его стенки называют перикарпием. Остальные части цветка увядают, отмирают и опадают. Сложившаяся семечко - типичный продукт полового размножения у покрытосеменных растений. Такое размножение обеспечивает преимущества определенному виду, которые связаны с генетической изменчивостью.
В семени, развивающийся, рост зародыша, а иногда и эндосперма происходит в зародышевом мешке. При этом окружающий его нуцелус разрушается, поставляя зародыше питательные вещества. Порой питательные вещества (крахмал, реже жиры) откладываются в перисперм. Перисперм подобен эндосперма, но образуется из нуцелусу и имеет диплоидный набор хромосом. В дальнейшем поставки питательных веществ обеспечивает проводящий пучок фуникулуса - ножки семенного зачатка, которая оставляет на поверхности зрелой семени следует - рубчик. Микропиле сохраняется в виде маленькой поры в кожуре семени, через него поступает кислород и вода при будущем росте семени. Семенная кожура (теста) - это тонкий защитный слой, который образуется из интегументив.
Для разных растений установлено, что семена, которое развивается, является центром синтеза ауксина, гиббереллина, цитокининов, абсцизовой кислоты, этилена и бразиностероидив. Некоторые гормоны поставляются с матернальнои ткани флоэмных потоком или активным транспортом. Растительные гормоны регулируют различные физиологические процессы в семенах. Ауксины, цитокинины и брассиностероиды контролируют клеточное деление и пластические клеточной стенки. Гиббереллин в координации с Абсцизины уравновешивает процессы семенного покоя и пробуждения. Кроме гормонов, в плодах и семенах обнаружены и другие биологически активные вещества,: салициловую, феруловая, п-кумаровая кислоты.
Гистохимические и биохимические исследования показывают, что процессы опыления и оплодотворения вызывают значительный подъем физиологической активности, ускоряет поступление многих пластических и физиологически активных веществ в репродуктивных органов. Процесс созревания характеризуется как внешними - морфологическими, так и глубоко внутренними физиолого-биохимическими изменениями и преобразованиями в растительном организме.
Так, во время созревания злаков в их семенах постепенно снижается содержание воды и возрастает количество сухого вещества. Процесс созревания зерновых у злаков охватывает следующие этапы зрелости: молочная, восковая и полная с соответствующим содержимым воды в зерновках: 50-65%, 25-40% и 13-15%. За время созревания проходит отток пластических веществ из стеблей и листьев, в зерновках увеличивается содержание углеводов, белков и общий вес сухого вещества зерна.
Параллельно с процессом перегруппировки и перестройки органических веществ между определенными частями растительного организма, наблюдаются и морфологические изменения: зеленая окраска постепенно меняется, сначала приобретает сероватый, а дальше желтеет, переходя в золотисто-желтый.
В семенах однодольных и двудольных растений, в эндосперме и семядолях непрерывно возрастает абсолютный и относительный содержание белков, полисахаридов, запасных жиров потеря воды обусловливает снижение гидрофильности коллоидов, абсолютный вес зерновых возрастает в 2,5-3 раза по сравнению с восковой.
Итак, во время созревания семян преобладают синтетические процессы и постепенное их обезвоживания. На завершающих стадиях созревания семян содержание воды в нем уменьшается до 10-15%. Это сопровождается снижением метаболитичнои активности и является шагом для перехода семян к состоянию покоя.
Созревшее семена, как правило, сразу же не может прорасти. На протяжении одного-двух месяцев, а у некоторых растений и 5-6 месяцев в семенах проходят процессы физиологического (послеуборочной) созревания. Это происходит при прохождении состояния физиологического покоя.
Таким образом, из оплодотворенной диплоидной яйцеклетки формируется зародыш семени, а из вторичного триплоиднои клетки - питательная ткань (эндосперм), покровы семенного зачатка превращаются в покровы семени, а стенка завязи, разрастаясь, образует оплодень.