فيزيولوژي بذر
دانه ها يك منبع عمده غذايي در اغلب نقاط دنيا هستند. استفاده از گندم براي نان و كشت برنج به وسيله تمدن هاي قديمي انجام مي گرفت. كشت جو،يولاف و چاودار به زمان هاي قديم بر مي گردد. امروز، هم غلات يكي از مهم ترين مواد در رژيم غذايي بشر مي باشد.در حال حاضر بذر نه تنها منبع غذايي مهم مي باشد بلكه به صورت دارو و برخي توليدات تجارتي به كار مي رود.
از برخي بذرها مثل نارگيل- پنبه دانه- ذرت- كتان- كرچك- بادام زميني روغن استخراج مي شود. در حقيقت بذرها بيش از هر قسمت ديگر بوسيله بشر بكار مي روند.
فيزيولوژي دانان گياهي دانه ها را به منظور مطالعه تاثير عوامل مختلف محيطي مانند درجه حرارت، رطوبت، اكسيژن، نور و ساير عوامل موثر در رويش آنها و ظهور نشا مورد استفاده قرار مي دهند.
تا زماني كه گياهچه قادر به زندگي مستقل و حالت اتوتروف باشد از ذخيره هاي غذايي به عنوان يك منبع اوليه براي رشد جنين استفاده مي كند. قبل از اينكه گياه گلدار تشكيل دانه دهد، وقايع متعددي رخ مي دهد.
دانه از تخمك ايجاد مي شود. تخمك در نهاندانگان درون محفظه مسدود تخمدان قرار دارد. در سلول مادر مگاسپور در داخل تخمك يك تقسيم ميوز انجام ميدهد و چهار مگاسپور ايجاد مي شود كه هر يك حاوي يك دسته كروموزوم ها پلوئيدند(n). معمولاٌ يكي از آنها مانده تا منجر به تشكيل كيسه جنين شود. هسته داخل كيسه جنيني 3 تقسيم پي در پي انجام مي دهد و در نتيجه آن 8 دسته پديد مي آيد، يك هسته تخمزا، 2 هسته قرينه، 3 هسته متقاطر و 2 هسته قطبي.
دربافت پرچم سلول مادر ميكروسپور يك تقسيم ميوز انجام مي دهد و چهار ميكروسپور ها پلوئيد ايجاد مي شود كه تبديل به دانه هاي گرده مي شود. دانه هاي گرده روي كلاهه مادگي قرار ميگيرند و در آنجا مي رويند و لوله هاي گرده را ايجاد مي كنند كه رشد مي نمايد و وارد يك كيسه جنيني مي شوند.
در ضمن رويش لوله گرده سلول زاينده تقسيم بندي مي شود و در هسته اسپرم ايجاد مي شود. پس از نفوذ به داخل كيسه جنيني يكي از هسته هاي اسپرم با هسته تخمزا تركيب مي شود و زيگوت ايجاد مي شود. در حالي كه هسته اسپرم ديگر با دو هسته قطبي در داخل كيسه جنيني، متداخل و تركيب مي شود و يك هسته تريپلوئيد (n3) را بوجود مي آورد.
غذاي ذخيره شده بذر ممكن است به شكل آندوسپرم يا كاملاٌ در جنين ، غالباٌ در لپه ها باشد. در بخي بذرها اندوسپرم در بذر موجود نمي باشد و جنين قبل از اينكه بذر برسد آن راكاملاٌ جذب كرده است . اين حالت در لگوم ها ديده مي شود. در غلات و گراس ها غذا غالباٌ در بافت آندوسپرم ذخيره شده و به وسيله جنين مصرف نمي شود تا اينكاه جوانه زني آغاز شود.
غذاهاي ذخيره شده در بذور شامل كربوهيدرات ها، چربي ها، و پروتئين ها هستند كه در هر گونه درصد متفاوتي را به خود اختصاص مي دهند. كربوهيدرات ها ممكن است به شكل نشاسته يافت شود. نشاسته در لپه هاي بذر لگوم و اندوسپرم غلات يافت مي شود.
غلات از لحاظ نشاسته غني هستند. نشاسته ذرت ، نشاسته گندم نمونه هايي از اين نوع اند.
چربي ها معمولاٌ به فرم ذرات كروي كوچك روغن وجود دارند. از نظر توليد انرژي در واحد وزن برابر، چربي ها انرژي بيشتري نسبت به كربوهيدراتها آزاد مي كنند. در غلات اكثر چربي در جنين وجود دارد. در برخي گياهان چربي در اندوسپرم نيز موجود است. بذر گياهاني مانند: سوژا، كرچك، بادام زميني،آفتاب گردان مملو از چربي مي باشد.
پروتئين ها در تمام بذرها وجود دارند. اما برخي مثل لگوم ها بيشتر از ديگر بذور غني از پروتئين هستند. در غلات پروتئين هاي ذخيره به صورت گرانول هاي كوچك به نام دانه هاي آلورون وجود دارند. از آنجائيكه پروتئين غذاهاي مهمي در ساختن پروتوپلاسم مي باشد، در طي جوانه زني بذر براي جنين ضروري هستند.
براي رويش دانه معيارهاي زير بايد وجود داشته باشد:
- دانه بايد قادر به زيست باشد يعني جنين زنده باشد و قادر به رويش باشد.
- شرايط محيطي مناسب مانند آب قابل دسترس، دماي مناسب، اكسيژن و نور موجود باشد.
- خواب ابتدايي در دانه برطرف شود.
جوانه زني و رشد گياه
در اغلب موارد اولين نشانه قابل ديدن رويش دانه، ظهور ريشچه از پوشش دانه مي باشد. در موارد خاص ممكن است اولين علامت قابل ملاحظه ساقه باشد مانند دانه هاي علف شوره
به دنبال ظهور ريشچه دانه رست به عنوان موجود زنده زيرزميني كه هنوز قادر به فتوسنتز نيست رشد مي كند. هنگامي كه دانه رست از خاك ظاهر شد، فتوسنتز و رشد فعال آغاز مي شود.
مراحل جواني زني بذر
جذب آب در طول مرحله جذب آب دو عامل بخودي خود رخ مي دهد، جذب آب و تغيير در تنفس در پديده جوانه زني دانه ها . جذب آب از الگوي سه مرحله اي كه در شكل 3 نشان داده شده پيروي مي كند. پتانسيل آب دانه خشك بالغ متجاوز از 100- مگاپاسكال بر اثر پتانسيل ماتريكس مي باشد كه جذب سريع آب را در طول اولين فاز جذب تقويت مي كند.
اين مرحله جذب در دانه هاي زنده و مرده به طور برابر رخ مي دهد. پس مستقل از فعاليتهاي متابوليكي است. سرعت جذب وابسته به بافت محيط جوانه زني، در جه تراكم خاك و ارتباط خاك با دانه مي باشد. هنگامي كه دانه رطوبت را از خاك منتقل مي كند، محيط مجاور دانه خشك شده و بايد به وسيله آب منافذ مجاور دوباره پر شود. پس اين خيلي مهم است كه يك بافت خوب مستحكم در ارتباط نزديك با دانه به منظور نگهداري آب مورد نياز ثابت در طول دوره جوانه زني باشد.
در طول مرحله دوم يك سطح هموار در جذب آب وجود دارد زيرا پتانسيل ماتريكس نقش مهمي ايفاد مي كند و پتانسيل آب دانه عمدتاٌ بر اثر پتانسيل اسمزي منفي (غلظت محلول) ديواره سلولي در دانه پتانسيل فشار(تورگور) ديواره سلولي كه مثبت است مي باشد. اگرچه آب جذب شده كمي در طول اين مرحله وجود دارد اما يك فاز متابوليسم فعال(سنتز آنزيم) در آماده سازي براي جوانه زني در دانه هاي غير دورمانت يا متابوليسم فعال در دانه هاي دورمانت يا اينرسي در دانه هاي مرده مي باشد.
مرحله سوم ظهور ناگهاني ثانويه در جذب آب در دانه هاي بدون دورمانت باظهور ريشچه و طويل شده در نتيجه بزرگ شدن سلولها بيش از تقسيم سلولي، متمايز مي شو ند. اين امر به وسيله كاهش در پتانسيل آب در دانه بر اثر هيدروليز ذخاير كه منجر به كاهش پتانسيل اسمزي مي شود را ترويج مي دهد.
شكل6-3- الگوي سه مرحله اي جذب آب در جوانه زني دانه ها
تغييرات در تنفس
اولين تغيير متابوليكي فابل مشاهده، افزايش سريع در تنفس كه كمي بعد از قرار گرفتن دانه در آب رخ مي دهد. در طول جذب آب 4 مرحله تنفسي وجود دارد. افزايش ابتدايي سريع در فاز 1 رخ مي دهد كه باعث فعال سازي و تركيب با آب آنزيم هاي ميتوكندريايي مي شود. در مرحله 2 سطح همواري در تنفس ديده مي شود كه نتيجه وجود كم اكسيژن در دانه كه به وسيله پوشش دانه حركات هوا از خارج محصور كرده، بنابراين تنفس بي هوازي را ترويج مي هد. در مرحله 3 يك حركت تند ناگهاني ثاونويه وجود دارد. و تهيه اكسيژن افزايش مي يابد و آنزيم هاي ميتوكندري و تنفسي جديدي در سلولهاي تقسيم شده در نتيجه تنفس هوازي كربوهيدراتها ساخته مي شود.
در طول فاز 4 كاهش تنفس بواسطه ظهور دانه رست از ميان سطح خاك و در نتيجه انجام فتوسنتز ديده مي شود
متابوليسم محصولات ذخيره اي و انتقال آنها
دومين تغييري كه به آساني در طول جوانه زني قابل مشاهده است، تجزيه مواد ذخيره به وسيله آنزيم هاي دانه است. سه نمونه تغييرات در طول فرآيند جوانه زني روي مي دهد:
- تجزيه مواد ذخيره در دانه.
- انتقال محصولات تجزيه شده از يك قسمت به قسمت ديگر دانه
- سنتز مواد جديد از محصولات تجزيه شده.
- قبلی
- بعدی >>