Jaké podmínky jsou nutné pro klíčení semen fazolí?

Kvetoucí rostlina začíná svůj život jako semeno. Semena rostlin se liší tvarem, barvou, velikostí, hmotností, ale všechna mají podobnou strukturu.

Pšeničné zrno není semeno, ale ovoce. Ovocná tkáň v zrnu je reprezentována pouze filmovou vnější vrstvou, nazývanou plodová membrána. Zbytek zrna tvoří semeno.

Strukturu jednoděložného semene lze jasně vidět na příkladu pšenice. U pšenice jsou zrna plody – obilky obsahující pouze jedno semeno. Většinu zrna zabírá endosperm, speciální zásobní tkáň obsahující organické látky. Embryo se nachází na straně endospermu. Skládá se z embryonálního kořene, embryonálního stonku, embryonálního pupenu a modifikovaného děložního lístku umístěného na hranici s endospermem. Během klíčení semen tento kotyledon usnadňuje tok živin z endospermu do embrya.

Struktura semene jednoděložné (pšenice)

Struktura semene dvouděložné rostliny

Strukturu semene dvouděložné rostliny lze snáze zvážit na příkladu fazolu, který se skládá z embrya a obalu semen. Po odstranění semenného obalu se obnaží zárodek, který se skládá z zárodečného kořene, zárodečné stopky, dvou mohutných kotyledonů a pupenu uzavřeného mezi nimi. Kotyledony jsou první upravené listy embrya. Ve fazolích a mnoha dalších rostlinách obsahují zásobu živin, které jsou následně využity ke krmení sazenice a plní i ochrannou funkci ve vztahu k pupenu.

Struktura semene dvouděložné rostliny (fazole)

Stanovení anorganických látek v semenech

Účel: identifikovat anorganické látky v semenech.

Co děláme: na dno zkumavky dejte pár suchých semínek (pšenice) a zahřejte je nad ohněm. Podmínka: zkumavka musí být držena vodorovně nad ohněm tak, aby její horní část zůstala studená.

Co vidíme: Brzy jsou na vnitřních stěnách ve studené části zkumavky vidět kapky vody.

Výsledek: kapky vody jsou výsledkem ochlazení vodní páry uvolněné ze semen.

Co děláme: Pokračujeme v zahřívání zkumavky.

Co vidíme: objevují se hnědé plyny. Semena jsou zuhelnatělá.

Výsledek: Když jsou semínka úplně spálená, zůstane jen trochu popela. V semenech ho není mnoho – od 1,5 do 5 % sušiny.

Závěr: semena obsahují hořlavý organický a nehořlavý minerál (popel).

Stanovení organické hmoty v semenech

Je známo, že mouka se získává mletím pšeničných zrn v mlýně.

Účel: Pojďme zjistit složení organických látek obsažených v semenech pšenice.

Co děláme: Vezmeme trochu pšeničné mouky, přidáme k ní vodu a vypracujeme malou hrudku těsta. Hroudu těsta zabalte do gázy a důkladně opláchněte v nádobě s vodou.

Co vidíme: voda v nádobě se zakalila a v gáze zůstala malá lepkavá hrudka.

Co děláme: kápněte 1-2 kapky roztoku jódu do sklenice vody.

Co vidíme: kapalina v nádobě zmodrala.

Výsledek: Testovaná voda zmodrá, což znamená, že je v ní škrob.

Na gáze, ve které bylo těsto, zůstala viskózní lepkavá hmota – lepek, neboli rostlinná bílkovina.

Závěr: Semena obsahují rostlinné bílkoviny a škrob – to jsou organické látky. Organické látky se ukládají především v semenech. Různé rostliny je mají v různém množství.

Stanovení rostlinných tuků v semenech rostlin

Kromě bílkovin a škrobu z organických látek obsahují semínka také rostlinné tuky.

Účel: prokázat, že semena obsahují rostlinné tuky.

Co děláme: Umístěte slunečnicové semínko mezi dva listy bílého papíru (obr. 1). Poté přitiskněte tupý konec tužky na semínko (obr. 2).

Co vidíme: na papíře se objevila mastná skvrna (obr. 3).

Obecný závěr: organické látky se tvoří v těle a při zahřátí se zuhelnatí a následně spálí, čímž se změní na plynné látky. Anorganické látky, ze kterých se semeno skládá, se nespálí ani nespálí.

Životní procesy klíčícího semene

Klíčení semen

Klíčivost semen je důležitým ukazatelem kvality samotných semen. Není těžké to definovat.

Účel: naučit se určovat klíčivost semen.

To, co dělají: vypočítejte 100 semen v řadě ze semenného materiálu, bez volby, položte je na vlhký filtrační papír nebo na navlhčený písek (nebo na mokrý hadřík).

Co vidíme: Po 3-4 dnech spočítejte počet naklíčených semen a uvidíte, jak dobře semena klíčí.

Po 7-10 dnech se opět spočítá počet naklíčených semen a sleduje se konečná klíčivost.

Klíčivost se posuzuje v procentech, přičemž se vypočítá počet procent klíčivosti ze 100 zasetých.

Závěr: Čím vyšší je počet naklíčených semen, tím lepší je kvalita semenného materiálu.

Klíčení semen

Existují semena, která vyklíčením vynesou listy děložních listů na povrch půdy (fazole, okurka, dýně, řepa, bříza, javor, astra, měsíčky) – jedná se o nadzemní klíčení semene.

U ostatních rostlin se při klíčení nedostanou na povrch půdy (hrách, lichořeřišnice, fava fazole, dub, kaštanovník);

Podmínky nutné pro klíčení semen

Chcete-li to provést, můžete provést malý experiment.

Účel: Jaké podmínky jsou nutné pro to, aby semena začala klíčit?

Co děláme: Vezmeme tři sklenice a na dno každé dáme pár zrnek pšenice. V té první necháme semínka tak jak jsou (bude v ní jen vzduch). Do druhého nalijte tolik vody, aby semena pouze smáčela, ale nezakrývala úplně. Třetí sklenici naplňte do poloviny. Všechny tři sklenice přikryjeme sklem a necháme na světle. Toto je začátek naší zkušenosti.

Zhruba za 4-5 dní zanalyzujeme výsledek.

Co vidíme: v prvním zůstala semena nezměněna, ve druhém nabobtnala a vyklíčila a ve třetím pouze nabobtnala, ale nevyklíčila.

Výsledek: zkušenosti ukazují, že semena snadno absorbují vodu a bobtnají a zvětšují svůj objem. V tomto případě se organické látky (bílkoviny a škrob) stávají rozpustnými. Semínko tedy začíná aktivní život z klidového stavu. Pokud však jako ve třetí sklenici nemá k semenům přístup vzduch, pak sice nabobtnají, ale nevyklíčí. Semena klíčila až ve druhé sklenici, kde měla přístup jak k vodě, tak ke vzduchu. V první sklenici nedošlo k žádným změnám, protože k semenům se nedostala žádná vlhkost.

Závěr: Semena potřebují ke klíčení vlhkost a vzduch.

Vliv teploty na klíčení semen

Účel: Pokusme se potvrdit, že kromě vlhkosti a kyslíku ovlivňují klíčení semen také teplotní podmínky.

Co děláme: několik semen fazolí (stejné množství) dejte do dvou sklenic a zalijte vodou tak, aby semena pouze navlhčila, ale nezakrývala je úplně. Sklenice zakryjte sklem. Jednu sklenici necháme v místnosti při teplotě +18-19ºС a druhou dáme do chladu (lednice), kde teplota není vyšší než +3-4ºС.

Za 4-5 dní zkontrolujeme výsledky.

Výsledek: semena klíčila pouze ve sklenici, která stála v místnosti.

Závěr: proto je pro klíčení semen také nutná určitá okolní teplota.

Dýchací semena

Potřeba vzduchu se vysvětluje tím, že semena dýchají, to znamená, že absorbují kyslík ze vzduchu a uvolňují oxid uhličitý do prostředí.

Účel: experimentálně prokázat, že rostliny absorbují kyslík ze vzduchu a uvolňují oxid uhličitý.

Co děláme: Vezmeme dvě skleněné baňky. Do jedné vložte malé množství nabobtnalých semen hrachu a druhé nechte prázdné. Obě baňky zakryjte sklem.

Po dni vezměte hořící třísku a přeneste ji do prázdné baňky.

Co vidíme: tříska dál hoří. Vložte do baňky se semínky. Světlo zhaslo.

Je vědecky dokázáno, že kyslík ve vzduchu podporuje spalování a je absorbován při dýchání. Oxid uhličitý nepodporuje hoření a uvolňuje se při dýchání.

Závěr: zkušenosti ukázaly, že klíčící semena (jako živý organismus) absorbovala kyslík (O₂) ze vzduchu, který byl v baňce, a oxidu uhličitého (CO₂). Ujistěte se, že semena dýchají.

Suchá semena, pokud jsou živá, také dýchají, ale pro ně je tento proces velmi slabý.

Transformace látek v klíčícím semeni

Klíčení semen je doprovázeno složitými biochemickými a anatomickými a fyziologickými procesy. Jakmile do semen začne proudit voda, prudce se v nich zvýší dýchání a aktivují se enzymy. Pod jejich vlivem dochází k hydrolýze rezervních živin, které se mění v mobilní, lehce stravitelnou formu. Tuky a škrob se přeměňují na organické kyseliny a cukry, bílkoviny na aminokyseliny. Živiny, které se do embrya přesouvají ze zásobních orgánů, se stávají substrátem pro procesy syntézy, které v něm začínají, především nové nukleové kyseliny a enzymatické proteiny nezbytné pro začátek růstu. Celkové množství dusíkatých látek zůstává na stejné úrovni i při energetickém štěpení bílkovin, protože se hromadí aminokyseliny a aspargin.

Obsah škrobu prudce klesá, ale množství rozpustných cukrů se nezvyšuje. Cukr se spotřebovává na proces dýchání, který v klíčícím semenu probíhá velmi energicky. V důsledku dýchání vznikají energeticky bohaté sloučeniny – ADP a ATP, uvolňuje se oxid uhličitý, voda a tepelná energie. Část cukrů se vynakládá na tvorbu vlákniny a hemicelulóz nezbytných pro stavbu nových buněčných membrán.

Významné množství minerálních látek přítomných v semenech zůstává během klíčení konstantní. Kationty nacházející se v semenech regulují koloidní chemické procesy a osmotický tlak v nových buňkách.

Vliv zásob živin v osivu na vývoj sadby

K růstu embrya a jeho přeměně na semenáč dochází v důsledku dělení a růstu jeho buněk. Čím větší semena, tím více rezervních látek obsahují a tím lépe sazenice rostou.

Účel: Experimentálně určete, zda velikost semen ovlivňuje růst sazenic.

Co děláme: Největší semena hrachu vysejte do jedné nádoby se zeminou a malá do druhé. Po nějaké době porovnejte sazenice.

Závěr: Z velkých semen se vyvinou silnější rostliny, které produkují nejvyšší výnos. Buňky přijímají živiny, rostou a znovu se dělí.

Účel: Empiricky otestujme tvrzení, že k růstu, zvláště zpočátku, sazenice využívají látky uložené v samotných semenech.

Co děláme: Vezmeme stejně velká nabobtnalá semena fazolu a z jednoho semene odebereme jeden děložní list (1), z druhého 1,5 děložního listu (2) a ze třetího necháme oba dělohy (3) pro kontrolu.

Všechny umístíme do nádob, jak je znázorněno na obrázku.

Co vidíme: Je patrné, že semenáček se dvěma děložními lístky se ukázal být větší a silnější než semenáček s jedním děložním lístkem nebo semenáček s polovinou děložního lístku.

Závěr: Vysoká kvalita osiva je tedy nezbytnou podmínkou pro získání dobré sklizně.

Období vegetačního klidu rostlin

Doba vegetačního klidu je nezbytnou podmínkou pro klíčení semen. Dormance může být vynucená kvůli nedostatku podmínek nezbytných pro klíčení (teplota, vlhkost). Příkladem dormance semen jsou suchá semena.

Organická dormance je dána vlastnostmi samotného semene. Termín „mír“ má podmíněný význam. Ve většině případů v takových semenech probíhají metabolické procesy (respirace, někdy růst embryí), ale klíčení je inhibováno. Semena, která jsou v organickém klidu, i v podmínkách příznivých pro klíčení neklíčí vůbec nebo klíčí špatně.

Schopnost semen být v nucené nebo organické dormanci byla vyvinuta u rostlin v procesu evoluce jako prostředek k přežití sezóny nepříznivé pro růst semenáčků. V půdě se tak vytvoří zásoba semen.

Hlavní důvody, které brání klíčení semen:

• vodotěsnost kůry, v důsledku přítomnosti palisádové vrstvy tlustostěnných buněk, kutikuly (vodotěsný voskový film);
• přítomnost látek, které inhibují (zpomalují) klíčení v oplodí;
• nedostatečný vývoj embrya;
• fyziologický mechanismus inhibice klíčení.

Doba setí a hloubka uložení osiva

Hloubka uložení semen závisí na jejich velikosti. Čím větší jsou semena, tím hlouběji se vysévají. Velká semena mají více rezervních živin a stačí k vývoji a růstu sazenic při vzcházení z velkých hloubek.

Malá semena se vysévají do hloubky – až 2 cm, střední – od 2 do 4 cm a velká semena – od 4 do 6 cm.

Hloubka uložení osiva závisí také na vlastnostech půdy. Semena se vysazují hlouběji do písčitých půd než do jílovitých půd. Svrchní vrstvy kyprých písčitých půd rychle vysychají a při mělké výsadbě semena nedostávají dostatek vláhy. Na hustých jílovitých půdách je dostatek vláhy v horních vrstvách, ale ve spodních je málo vzduchu. Při hlubokém zasazení se semena dusí, protože jim chybí kyslík.