Klíčení semen je přechod semen rostlin z dormance do aktivního života, počáteční fáze ontogeneze rostliny , ve které se tvoří klíček . Vyskytuje se při zajištění vlhkosti a kyslíku, vhodné teploty a světelných podmínek. V procesu klíčení se metabolismus v embryu a endospermu zvyšuje ; semena bobtnají ve vodě, škrob, tuky a bílkoviny se rozkládají na cukr, mastné kyseliny a aminokyseliny . Obvykle nejprve klíčí kořen, poté hypokotyl nebo epikotyl (u různých rostlin) [1] .
V případě nedostatku kyslíku se hromadí látky škodlivé pro embryo - ethylalkohol , kyselina mléčná , amoniak ; při nedostatku teploty se snižuje průtok vody do semen a aktivace metabolismu , je narušen poměr různých regulátorů růstu. Některá semena za vhodných podmínek neklíčí kvůli tvrdosti obalů a nevychází z dormance; v tomto případě je možné mechanické poškození krytů [1] .
Doba klíčení se skládá z po sobě jdoucích fází - fází klíčení. Každá fáze má určitou dobu trvání, určité biochemické a morfologické změny probíhající v semeni a také určité požadavky na podmínky prostředí.
Fáze klíčení semen:
Fáze absorpce vody
Suchá semena v klidu absorbují vodu ze vzduchu (je-li jeho relativní vlhkost vyšší než 75 %) nebo z jakéhokoli substrátu, dokud nenastane kritická vlhkost, což je pro každou plodinu přesně definovaná hodnota. Přicházející voda je absorbována hydrofilními koloidy semene. Voda je obsažena v obsahu buňky, kde se váže se svými různými sloučeninami, a proto není patrná aktivace biochemických procesů v semenech a nejsou pozorovány žádné změny v morfologii. Absorpce vody může poněkud zvýšit intenzitu dýchání semen (2–3krát do konce fáze), ale její celková úroveň zůstává velmi nízká.
Základem fáze absorpce vody je fyzikálně-chemický jev, sorpce .
Délka fáze závisí na stavu semen, teplotě a vlhkosti substrátu, se kterým semeno přichází do styku. Poměrně dlouhé trvání, pokud vlhkost pochází ze vzduchu, velmi krátké, pokud jsou semena ve vodě. V druhém případě však trvá rovnoměrné nasycení buněk ještě nějaký čas a teprve po takovém rozložení vlhkosti začíná druhá fáze.
Fáze bobtnání semen
Začíná to s výskytem volné vlhkosti v semenech. Aktivuje vitální aktivitu buněk, zvyšuje hydrolytické procesy, uvádí enzymový systém do aktivního stavu a vede k restrukturalizaci koloidů. V tomto případě se respirační koeficient zvyšuje stokrát a dokonce tisíckrát. Fáze končí klováním.
Molekuly vody pronikají do prostředí makromolekulárních sloučenin a roztlačují jednotlivé články řetězce jejich molekul. To vše způsobuje nejen oslabení řetězců samotných molekul, ale je také doprovázeno hydrolýzou molekul, což vede k zintenzivnění všech životních procesů. V procesu bobtnání semen získávají jejich skořápky pružnost a samotné semeno zvětšuje svůj objem.
Proces bobtnání semen lze charakterizovat dvěma ukazateli: 1) stupeň bobtnání je množství vody v gramech absorbované semeny ve fázi bobtnání v přepočtu na 1 g sušiny; 2) číslo bobtnání - množství vody v mililitrech, které absorbuje 1 ml sušiny semene.
Někdy je proces otoku charakterizován tlakem, ke kterému dochází v důsledku zvětšení objemu při otoku. Tento takzvaný bobtnací tlak dosahuje několika set atmosfér a je také charakteristický pro každý druh. Váhový přírůstek v důsledku vstřebávání vody a nabírání objemu se nezvyšují stejným tempem – obvykle je nárůst objemu rychlejší a končí dříve než přibývání na váze.
Fáze bobtnání končí vstřebáním určitého množství vody, která zajišťuje proudění všech životně důležitých procesů spojených s klíčením. V závislosti na chemickém složení semen a jejich povaze je k oloupání semen potřeba různé množství vody. Podle Hoffmanových údajů, které získal ve srovnávacím experimentu, semena různých plodin absorbovala vodu v procesu bobtnání v následujícím množství:
| kultura | Absorbovaná voda | kultura | Absorbovaná voda |
|---|---|---|---|
| Pšenice | 45.6 | Čočka | 93,3 |
| Ječmen | 48,2 | Hrách | 106,8 |
| Žito | 57,7 | fazole | 104,0 |
| oves | 59,8 | fazole | 106,8 |
| Pohanka | 46.9 | Vika | 75,4 |
| Kukuřice | 44,0 | krmná řepa | 62,5 |
| Proso | 25.0 | Cukrovka | 120,5 |
| Konopí | 43,9 | Slunečnice | 56,5 |
| Znásilnění | 51,0 | Mák | 91,0 |
Bobtnání se zastaví v důsledku úplného nasycení buněk nebo v důsledku nástupu rovnováhy mezi přítokem vody do semen a difúzí rozpustných látek z ní. Pro normální průběh této fáze je potřeba určitá teplota, vlhkost a kyslík. Když semena, která se vylíhla, uschnou, je možné se vrátit do předchozí fáze, té původní.
Fáze růstu primárních kořenů
Začíná od okamžiku buněčného dělení primárního kořene, ale morfologicky může být fixován o něco později - když se primární kořen objeví nad obalem semene. V této fázi také probíhá nová kvalitativní restrukturalizace biochemických procesů, která připravuje podmínky pro možnost růstu klíčků (v kořenech se syntetizují vitamíny apod.). Pro normální biochemické přeskupení a růst kořenů je nutný jiný hydrotermální režim než pro proudění jiných fází. Fáze končí připraveností semene k vývoji klíčku.
U většiny plodin je ještě v této fázi možné zastavit klíčení semen a vrátit je do původního stavu (klidového stavu), i když u některých plodin je takový přechod již spojen s porušením fyziologie a morfologie klíčení.
Fáze vývoje klíčku
Začíná to objevením se klíčku a končí přechodem klíčku do autotrofní výživy. Další růst kořenů pokračuje, ale již existují všechny možnosti pro vývoj klíčku, který také intenzivně roste. Ale zde jsou již vyžadovány jiné podmínky výživy a vnějšího prostředí.
Z této fáze již není návratu do klidového stavu, a když vyvíjející se semeno vyschne, zemře. Fáze končí objevením se vytvořeného koleoptilu v semenáčku u obilnin nebo vytvořením pupenu u jiných plodin.
V této fázi proces klíčení semen končí, ale mladá sazenice je stále předmětem výzkumu osiva. Vyvíjející se sadba je ve složité závislosti na podmínkách prostředí, ale hlavní výživu a některé specifické sloučeniny stále přijímá ze semene.
Za klíčivá semena by měla být považována pouze ta, která mají vytvořený klíček (vzhled klíčku s primárními kořeny), pokud není klíček, pak bez ohledu na délku kořenů nelze semena nazývat klíčící, ale pouze klíčící ( to znamená být v různých fázích klíčení). U všech ostatních plodin jsou klíčivá semena ta, která mají kořen rovný alespoň délce semene a pro kulatá semena - ne menší než průměr semene.
Prvním viditelným morfologickým znakem klíčení semen je klování a poté vzhled kořene. Kořen roste do délky díky tomu, že na jeho konci dochází k rychlému dělení buněk, které tvoří růstovou zónu kořene (coleorrhiza), a špička kořene je pokryta kořenovým uzávěrem - ztluštěním různých tvarů který plní ochranné funkce.
Jakmile vyvíjející se kořen dosáhne obalu semene , roztrhne jej v blízkosti mikropylu a vyjde ven. Pokud je semeno navíc uzavřeno ve skořápce plodu, pak je kořen prorazí také. U semen s endospermem bývá kořen velmi tenký, u ostatních semen je poměrně tlustší. Všechny kultury mají zpravidla jeden kořen, ale u obilnin se kromě hlavního kořene velmi brzy z adventivních pupenů vyvinou kořeny boční nebo adventivní. Semena polních plodin mají následující počet kořenů: ozimá pšenice od 2 do 6 (více kořenů je u hrubozrnných odrůd a méně u jemnozrnných); jarní pšenice od 3 do 7 (průměr 5–6); ozimé žito od 4 do 9 (průměr 5–6); ječmen šestiřadý 5-6, dvouřadý 7-8; oves od 2 do 6 (průměrně 3-4). Proso, mogar a chumiza kukuřice klíčí pouze jedním kořenem.
Počet klíčních kořenů může charakterizovat kvalitu semen. Existují důkazy ukazující obrovskou roli primárních kořenů při zásobování rostlin vodou a při utváření výnosu, takže vědci osiva by měli věnovat velkou pozornost studiu embryonálních kořenů. Kořeny od klobouku k semenu nebo k hypokotylu (u luštěnin) jsou pokryty četnými chloupky, které zásobují kořen vodou a živinami. Známkou normálního vývoje kořene je přítomnost čerstvých chloupků a projev geotropismu, tedy ohybu páteře.
U dvouděložných plodin po objevení se zárodečného kořene roste rod hypokotyl (hypokotyl), který vynáší děložní lístky embrya spolu s pupenem umístěným mezi nimi na povrch půdy (obr. 3). Z tohoto pupenu se tvoří stonek a první listy, podle kterých se často rozeznávají druhy (zejména u brukvovitých). U hrachu, vikve, bobu koňského a některých dalších nahosemenných rostlin po objevení kořene vyroste nadoček (ekotyl) a děložní listy zůstávají v půdě (obr. 4).