SPIRE: STRUKTUR AF ET FRØ, PROCES, TYPER - BIOLOGI - 2025

Den spiringen er den proces, hvorigennem embryonet indholdet i frøene fra spermatofytplanter udvikler at resultere i et nyt anlæg, og er kendetegnet ved fremspringet af roden udad testa eller seedcoat.

I planteriget er spermatofytter den gruppe af planter, der er kendt som "højere planter", som har et definerende kendetegn produktionen af ​​frø som et resultat af deres seksuelle reproduktion, hvorfra det henter sit navn, da "sperma" på græsk betyder frø.

Spire af en dikotyledonøs plante (Kilde: MAKY.OREL via Wikimedia Commons)

Gruppen af ​​spermatofytter er sammensat af blomstrende planter eller angiospermer og ikke-blomstrende planter eller gymnospermer, der producerer frø indkapslet i en struktur kaldet henholdsvis "æggestokk" eller bare frø.

Spire af et frø, uanset dets type, kan forstås som sættet af på hinanden følgende trin, der får et hvilende eller sovende frø med et lavt vandindhold, viser en stigning i dets almindelige metaboliske aktivitet og begynder dannelsen af ​​en frøplante fra embryoet inde.

Det nøjagtige øjeblik, hvor spiringen slutter og væksten begynder, er meget vanskeligt at definere, da spiring specifikt er defineret som brud på sæddækningen, der i sig selv allerede er resultatet af vækst (celledeling og forlængelse).

Der er flere faktorer, der påvirker spiringsprocessen, mange af dem endogene (levedygtighed, graden af ​​udvikling af embryoet osv.) Og eksogen (tilgængelighed af vand, temperatur og atmosfærisk sammensætning, for eksempel).

Frøstruktur

Angiospermplanter har frø med en relativt enkel struktur, da de består af et embryo (produkt fra befrugtning af æg ved pollenkorn), der er omgivet af en belægning kendt som ”embryosækken”, som også stammer fra befrugtningsprocessen.

Frøbelægningen er kendt som testaen og er produktet af udviklingen af ​​de indre heltal i ægløsningen. Embryoet lever af et stof, hvori det er nedsænket, endospermen, som også kan blive et rudimentært væv i de planter med cotyledoner.

Cotyledons er primære blade, der kan udføre ernæringsfunktioner for embryoet og kan være ansvarlige for fotosyntesen af ​​frøplanten, der dannes, når frøet spirer.

Mængden af ​​reservestof er meget varierende blandt frøene, især hvad angår sammensætningen af ​​proteiner, fedt og kulhydrater, de har. Imidlertid er hovedopbevaringsstoffet i frøene i større eller mindre grad stivelse.

Embryoet er den grundlæggende struktur af et frø. Det kan ses som en "miniatyrplante" og består af en radikel, en plumule eller epicotyl (ovenfor hvor cotyledonerne er), en eller flere cotyledoner og en hypocotyl (under cotyledonerne).

Fra radikalen dannes derefter roden, som er den underjordiske del af en plante; epicotyl vil senere være hovedaksen for stammen i den antenne del; mens hypocotyl er den del af embryoet, der forener radiklen med plumule eller epicotyl, det vil sige, der forener stammen med roden i den voksne plante.

Det er vigtigt at bemærke, at der er en stor mangfoldighed af frø i naturen, især med hensyn til størrelse, form, farve og generel struktur, ikke med hensyn til deres iboende fysiologiske egenskaber.

Process (stadier)

Alle modne frø er i en tilstand, der er kendt som ro, hvorved disse formeringsstrukturer kan modstå langvarige perioder, hvor de gunstige betingelser, der er nødvendige for spiring, ikke er på plads.

Et frøs stillhed reverseres i nærværelse af vand, med en passende atmosfærisk sammensætning og temperatur (afhængig af naturligvis frøtypen).

Spiring inkluderer, når roen er gået, processer, der er almindelige i planternes fysiologi:

- vejrtrækningen

- vandabsorption

- omdannelse af "mad" til opløselige stoffer

- syntese af enzymer og hormoner

- nitrogen- og fosformetabolisme

- omfordeling af kulhydrater, hormoner, vand og mineraler til meristeme og

- dannelse af væv.

Imidlertid har plantefysiologer defineret tre specifikke stadier, som er: imbibition, celleforlængelse og stigning i antallet af celler (celledeling), hvor sidstnævnte afhænger af forskellige genetiske og molekylære begivenheder.

opsugning

Vandindholdet i et modent frø er betydeligt lavt, hvilket favoriserer den metabolske sløvhed i vævene inden i. Således er det første trin i spiringen af ​​et frø absorption af vand, der er kendt som imbibition.

Imbibitionen gendanner turgoren for embryocellerne, som tidligere blev plasmolyseret på grund af den lille størrelse på deres næsten tomme vakuoler.

I løbet af de første timer på dette trin observeres ingen kemiske ændringer i frøene samt nogen form for aktivitet, der er forbundet med forlængelse eller forlængelse af cellevæggene osv.

Kort efter tillader hydratisering af vævene (under gunstige betingelser for atmosfære og temperatur) aktivering af organeller og cellulære enzymer, især mitokondrierne. Denne aktivering fremmer også syntesen af ​​hormoner og proteiner, der er nødvendige til efterfølgende begivenheder.

Forlængelse og stigning i antallet af celler (opdeling)

Efter et par timers opblødning (afhængig af graden af ​​udtørring af frøene) kan man forlænge de forlængelse af cellerne, der hører til radiklen, hvilket tillader denne struktur at strække sig og komme ud fra overfladen, der dækker den.

De første celledelinger forekommer i rodmeristemet, lige på det tidspunkt, hvor radiklen "bryder" det væv, der dækker det. På dette tidspunkt observeres nogle cytologiske ændringer, såsom det mere fremtrædende udseende af kernen i hver celle.

Stadier i spiringen af ​​et A. thaliana frø (Kilde: Alena Kravchenko via Wikimedia Commons)

Frøbelægningen eller testaen krydses eller knækkes af den primære rod, der er repræsenteret af radiklen, hvorefter den hypocotyledone akse fortsætter forlængelsesprocessen. Cotyledonerne forbliver inde i testaen under denne proces, uanset hvilken type spiring der er.

Mens denne proces finder sted, afhænger ernæring af de embryonale celler af aktiviteten af ​​enzymerne, der er ansvarlige for nedbrydning af kulhydrater og reservefedt i endospermen og / eller cotyledoner, aktivitet helt afhængig af den foregående imbibitionsproces.

Typer af spiring

Spaltningstyperne er blevet defineret i henhold til skæbnen for cotyledonerne, når frøplantningen dannes fra embryoet. De to mest kendte typer er epigeal spiring og hypogeal spiring.

Diagram over en ærfrøs spiringsproces (Kilde: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992derivativt arbejde: Begoonderivative arbejde: Begoon via Wikimedia commons)

Epigeal spiring

Det forekommer i mange træagtige planter, inklusive gymnospermer, og er kendetegnet ved, at cotyledonerne kommer ud fra jorden som "skubbet" af det langstrakte epicotyl.

Hypogeal spiring

Det forekommer, når cotyledonerne forbliver i den underjordiske del, i mellemtiden vokser epicotylen oprejst, og der udvikles fotosyntetiske blade fra det. Det er almindeligt for mange plantearter, der er eksempler på ahorn, kastanje og gummitræ.

Referencer

1. Bewley, JD (1997). Frø spiring og dvale. Plantecellen, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO, & McDonald, MF (2012). Principper for såvidenskab og teknologi. Springer Science & Business Media.
3. Nabors, MW (2004). Introduktion til botanik (nr. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Frø spiring, mobilisering af fødevarereserver og sovsvul. Plantevækst og udvikling: Hormoner og miljø. Academic Press: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Plantefysiologi og udvikling.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956). Fysiologi af frø spiring. Årlig gennemgang af plantefysiologi, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Molekylære mekanismer til frø spiring. I spirede korn (s. 1-24). AACC International Press.