KEIMUNG: STRUKTUR EINES SAMENS, PROZESS, ARTEN - BIOLOGIE - 2025

Die Keimung ist der Prozess, durch den sich der Embryonengehalt in den Samen von Spermatophytenpflanzen entwickelt, um eine neue Pflanze zu erhalten, und ist durch das Herausragen der Wurzel nach außen oder des Samenmantels gekennzeichnet.

Im Pflanzenreich sind Spermatophyten die Gruppe der als "höhere Pflanzen" bekannten Pflanzen, die als bestimmendes Merkmal die Produktion von Samen aufgrund ihrer sexuellen Fortpflanzung haben, von der sie ihren Namen ableiten, da "Sperma" im Griechischen bedeutet Samen.

Keimung einer dikotylen Pflanze (Quelle: MAKY.OREL über Wikimedia Commons)

Die Spermatophytengruppe besteht aus Blütenpflanzen oder Angiospermen und nicht blühenden Pflanzen oder Gymnospermen, die Samen produzieren, die in einer Struktur eingeschlossen sind, die als "Eierstock" bzw. nackte Samen bezeichnet wird.

Die Keimung eines Samens, unabhängig von seiner Art, kann als eine Reihe aufeinanderfolgender Schritte verstanden werden, bei denen ein ruhender oder ruhender Samen mit einem niedrigen Wassergehalt eine Zunahme seiner allgemeinen Stoffwechselaktivität zeigt und mit der Bildung von a beginnt Sämling aus dem Embryo im Inneren.

Der genaue Zeitpunkt, zu dem die Keimung endet und das Wachstum beginnt, ist sehr schwer zu definieren, da die Keimung speziell als Bruch der Samendecke definiert wurde, die an sich bereits das Ergebnis des Wachstums ist (Zellteilung und Dehnung). .

Es gibt mehrere Faktoren, die den Keimungsprozess beeinflussen, von denen viele endogen (Lebensfähigkeit, Entwicklungsgrad des Embryos usw.) und exogen (z. B. Verfügbarkeit von Wasser, Temperatur und atmosphärische Zusammensetzung) sind.

Samenstruktur

Angiospermenpflanzen haben Samen mit einer relativ einfachen Struktur, da sie aus einem Embryo (Produkt der Befruchtung der Eizelle durch das Pollenkorn) bestehen, der von einer Hülle umgeben ist, die als „Embryosack“ bekannt ist und ebenfalls aus dem Befruchtungsprozess stammt.

Die Samenschale ist als Testa bekannt und das Produkt der Entwicklung der inneren Integumente der Eizelle. Der Embryo ernährt sich von einer Substanz, in die er eingetaucht ist, dem Endosperm, das bei Pflanzen mit Keimblättern auch zu einem rudimentären Gewebe werden kann.

Keimblätter sind Primärblätter, die Ernährungsfunktionen für den Embryo erfüllen und für die Photosynthese des Keimlings sorgen können, der beim Keimen des Samens entsteht.

Die Menge an Reservesubstanz ist bei den Samen sehr unterschiedlich, insbesondere hinsichtlich der Zusammensetzung der Proteine, Fette und Kohlenhydrate, die sie enthalten. Die Hauptspeichersubstanz in den Samen ist jedoch mehr oder weniger stark Stärke.

Der Embryo ist die Grundstruktur eines Samens. Es kann als "Miniaturpflanze" angesehen werden und besteht aus einem Keimwurzel, einer Plumule oder einem Epikotyl (oberhalb der Keimblätter), einem oder mehreren Keimblättern und einem Hypokotyl (unterhalb der Keimblätter).

Aus dem Keimwurzel wird anschließend die Wurzel gebildet, die der unterirdische Teil einer Pflanze ist; Das Epikotyl wird später die Hauptachse des Stiels im Luftbereich sein. während das Hypokotyl der Teil des Embryos ist, der die Keimwurzel mit der Plumule oder dem Epikotyl verbindet, dh den Stamm mit der Wurzel in der erwachsenen Pflanze verbindet.

Es ist wichtig anzumerken, dass es in der Natur eine große Vielfalt an Samen gibt, insbesondere in Bezug auf Größe, Form, Farbe und allgemeine Struktur, ohne Berücksichtigung ihrer physiologischen Eigenschaften.

Prozess (Stufen)

Alle reifen Samen befinden sich in einem Zustand, der als Ruhe bekannt ist, wobei diese Vermehrungsstrukturen längeren Zeiträumen standhalten können, in denen die für die Keimung erforderlichen günstigen Bedingungen nicht gegeben sind.

Die Ruhe eines Samens wird in Gegenwart von Wasser mit einer geeigneten atmosphärischen Zusammensetzung und Temperatur umgekehrt (natürlich abhängig von der Art des Samens).

Die Keimung umfasst nach Ablauf der Ruheprozesse Prozesse, die in der Physiologie von Pflanzen üblich sind:

- das Atmen

- Wasseraufnahme

- die Umwandlung von "Lebensmitteln" in lösliche Substanzen

- die Synthese von Enzymen und Hormonen

- Stickstoff- und Phosphorstoffwechsel

- die Verlagerung von Kohlenhydraten, Hormonen, Wasser und Mineralien in Richtung Meristeme und

- die Bildung von Geweben.

Pflanzenphysiologen haben jedoch drei spezifische Stadien definiert: Aufnahme, Zellverlängerung und Zunahme der Zellzahl (Zellteilung), wobei letztere von verschiedenen genetischen und molekularen Ereignissen abhängen.

Imbibition

Der Wassergehalt in einem reifen Samen ist beträchtlich niedrig, was die metabolische Lethargie der darin enthaltenen Gewebe begünstigt. Der erste Schritt bei der Keimung eines Samens ist daher die Absorption von Wasser, die als Aufnahme bekannt ist.

Die Aufnahme stellt den Turgor der Embryozellen wieder her, die zuvor aufgrund der geringen Größe ihrer fast leeren Vakuolen plasmolysiert wurden.

Während der ersten Stunden dieses Stadiums werden keine chemischen Veränderungen in den Samen sowie irgendeine Art von Aktivität beobachtet, die mit der Verlängerung oder Verlängerung der Zellwände usw. verbunden ist.

Kurz darauf ermöglicht die Hydratation des Gewebes (unter günstigen Bedingungen von Atmosphäre und Temperatur) die Aktivierung von Organellen und zellulären Enzymen, insbesondere der Mitochondrien. Diese Aktivierung fördert auch die Synthese von Hormonen und Proteinen, die für nachfolgende Ereignisse notwendig sind.

Verlängerung und Erhöhung der Zellzahl (Teilung)

Nach einigen Stunden des Aufsaugens (abhängig vom Austrocknungsgrad der Samen) kann die Dehnung der zum Radikel gehörenden Zellen erkannt werden, wodurch sich diese Struktur ausdehnen und aus der Oberfläche austreten kann, die sie bedeckt.

Die ersten Zellteilungen finden im Wurzelmeristem statt, genau zu dem Zeitpunkt, zu dem der Keimwurzel das Gewebe, das ihn bedeckt, "bricht". Zu diesem Zeitpunkt werden einige zytologische Veränderungen beobachtet, wie beispielsweise das deutlichere Erscheinungsbild des Zellkerns jeder Zelle.

Stadien der Keimung eines A. thaliana-Samens (Quelle: Alena Kravchenko über Wikimedia Commons)

Die Samenschale oder der Testa wird von der Primärwurzel durchquert oder gebrochen, die durch die Keimwurzel dargestellt wird. Danach setzt die hypokotyle Achse den Dehnungsprozess fort. Die Keimblätter verbleiben während dieses Vorgangs unabhängig von der Art der Keimung im Testa.

Während dieses Prozesses hängt die Ernährung der embryonalen Zellen von der Aktivität der Enzyme ab, die für den Abbau von Kohlenhydraten und Reservefetten im Endosperm und / oder den Keimblättern verantwortlich sind. Die Aktivität hängt vollständig vom vorherigen Aufnahmevorgang ab.

Arten der Keimung

Die Arten der Keimung wurden gemäß dem Schicksal der Keimblätter definiert, wenn der Keimling aus dem Embryo gebildet wird. Die beiden bekanntesten Arten sind die epigeale Keimung und die hypogeale Keimung.

Diagramm des Keimungsprozesses eines Erbsensamens (Quelle: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992derivative Arbeit: Begoonderivative Arbeit: Begoon via Wikimedia commons)

Epigeale Keimung

Es kommt in vielen Holzpflanzen vor, einschließlich Gymnospermen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Keimblätter aus dem Boden austreten und vom länglichen Epikotyl "geschoben" werden.

Hypogeale Keimung

Es tritt auf, wenn die Keimblätter im unterirdischen Teil verbleiben, während das Epikotyl aufrecht wächst und sich daraus photosynthetische Blätter entwickeln. Es ist für viele Pflanzenarten üblich, beispielsweise für Ahorn-, Kastanien- und Gummibäume.

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