การงอก: โครงสร้างของเมล็ดพันธุ์กระบวนการประเภท - ชีววิทยา - 2026

การงอกเป็นกระบวนการที่ปริมาณเอ็มบริโอในเมล็ดของพืชสเปิร์มโตไฟต์พัฒนาขึ้นเพื่อให้เกิดพืชใหม่และมีลักษณะการยื่นออกมาของรากออกไปด้านนอกเทสตาหรือเสื้อคลุมเมล็ด

ในอาณาจักรพืชสเปิร์มโตไฟต์เป็นกลุ่มของพืชที่เรียกว่า "พืชที่สูงขึ้น" ซึ่งมีลักษณะเฉพาะของการผลิตเมล็ดอันเป็นผลมาจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศซึ่งเป็นที่มาของชื่อเนื่องจาก "สเปิร์ม" ในภาษากรีกหมายถึง เมล็ดพันธุ์

การงอกของพืชใบเลี้ยงเดี่ยว (ที่มา: MAKY.OREL ผ่าน Wikimedia Commons)

กลุ่มของสเปิร์มโตไฟต์ประกอบด้วยพืชดอกหรือพืชแองจิโอสเปิร์มและพืชที่ไม่ออกดอกหรือยิมโนสเปิร์มซึ่งผลิตเมล็ดที่ล้อมรอบโครงสร้างที่เรียกว่า "รังไข่" หรือเมล็ดเปล่าตามลำดับ

การงอกของเมล็ดพันธุ์ไม่ว่าจะเป็นชนิดใดสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นชุดของขั้นตอนที่ต่อเนื่องกันซึ่งทำให้เมล็ดที่หยุดนิ่งหรืออยู่เฉยๆโดยมีปริมาณน้ำต่ำแสดงถึงการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมการเผาผลาญโดยทั่วไปและเริ่มการก่อตัวของ ต้นกล้าจากตัวอ่อนภายใน

ช่วงเวลาที่แน่นอนที่การงอกสิ้นสุดลงและการเติบโตเริ่มขึ้นนั้นยากที่จะระบุได้เนื่องจากการงอกได้รับการกำหนดโดยเฉพาะว่าเป็นการแตกของฝาปิดน้ำเชื้อซึ่งโดยตัวมันเองเป็นผลมาจากการเจริญเติบโต (การแบ่งเซลล์และการยืดตัว) .

มีปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อกระบวนการงอกหลายปัจจัยจากภายนอก (ความมีชีวิตระดับการพัฒนาของตัวอ่อน ฯลฯ ) และจากภายนอก (ความพร้อมของน้ำอุณหภูมิและองค์ประกอบของบรรยากาศเป็นต้น)

โครงสร้างเมล็ด

พืชแองจิโอสเปิร์มมีเมล็ดที่มีโครงสร้างค่อนข้างเรียบง่ายเนื่องจากประกอบด้วยเอ็มบริโอ (ผลิตภัณฑ์จากการปฏิสนธิของไข่โดยเมล็ดเรณู) ที่ล้อมรอบด้วยสิ่งปกคลุมที่เรียกว่า "ถุงเอ็มบริโอ" ซึ่งเกิดจากกระบวนการปฏิสนธิเช่นกัน

เยื่อหุ้มเมล็ดเป็นที่รู้จักกันในชื่อเทสตาและเป็นผลมาจากการพัฒนาส่วนประกอบภายในของรังไข่ เอ็มบริโอกินสารที่แช่อยู่คือเอนโดสเปิร์มซึ่งสามารถกลายเป็นเนื้อเยื่อพื้นฐานในพืชเหล่านั้นที่มีใบเลี้ยงได้

ใบเลี้ยงเป็นใบหลักที่สามารถทำหน้าที่ทางโภชนาการให้กับตัวอ่อนและสามารถทำหน้าที่ในการสังเคราะห์แสงของต้นอ่อนที่เกิดขึ้นเมื่อเมล็ดงอก

ปริมาณของสารสำรองมีความแปรปรวนอย่างมากในเมล็ดพืชโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับองค์ประกอบของโปรตีนไขมันและคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่ อย่างไรก็ตามสารจัดเก็บหลักในเมล็ดในระดับมากหรือน้อยมักเป็นแป้ง

เอ็มบริโอเป็นโครงสร้างพื้นฐานของเมล็ดพันธุ์ มันสามารถมองเห็นได้ว่าเป็น "พืชจิ๋ว" และประกอบด้วยเรดิเคิลขนนกหรืออีโคติล (ด้านบนที่มีใบเลี้ยงอยู่) ใบเลี้ยงอย่างน้อยหนึ่งใบและไฮโปโคทิล (ใต้ใบเลี้ยง)

จาก radicle รากจะถูกสร้างขึ้นในภายหลังซึ่งเป็นส่วนใต้ดินของพืช ต่อมา epicotyl จะเป็นแกนหลักของลำต้นในส่วนทางอากาศ ในขณะที่ hypocotyl เป็นส่วนของตัวอ่อนที่รวม radicle กับขนนกหรือ epicotyl นั่นคือการรวมลำต้นกับรากในพืชที่โตเต็มวัย

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ามีความหลากหลายของเมล็ดในธรรมชาติโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องขนาดรูปร่างสีและโครงสร้างทั่วไปโดยไม่นับรวมถึงลักษณะทางสรีรวิทยาที่แท้จริง

กระบวนการ (ขั้นตอน)

เมล็ดที่โตเต็มที่ทั้งหมดอยู่ในสภาพที่เรียกว่า quiescence โดยโครงสร้างการขยายพันธุ์เหล่านี้สามารถทนต่อช่วงเวลาที่ยาวนานซึ่งไม่ได้อยู่ในสภาพที่เอื้ออำนวยต่อการงอก

ความนิ่งของเมล็ดจะกลับด้านเมื่อมีน้ำองค์ประกอบและอุณหภูมิในบรรยากาศที่เหมาะสม (แน่นอนขึ้นอยู่กับชนิดของเมล็ดพันธุ์)

การงอกเมื่อผ่านพ้นไปแล้วจะรวมถึงกระบวนการที่พบได้ทั่วไปในสรีรวิทยาของพืช:

- การหายใจ

- ดูดซึมน้ำ

- การเปลี่ยน "อาหาร" เป็นสารที่ละลายน้ำได้

- การสังเคราะห์เอนไซม์และฮอร์โมน

- การเผาผลาญไนโตรเจนและฟอสฟอรัส

- การเคลื่อนย้ายของคาร์โบไฮเดรตฮอร์โมนน้ำและแร่ธาตุไปสู่เนื้อสัตว์และ

- การก่อตัวของเนื้อเยื่อ

อย่างไรก็ตามนักสรีรวิทยาของพืชได้กำหนดขั้นตอนเฉพาะไว้สามขั้นตอน ได้แก่ การดูดซึมการยืดตัวของเซลล์และการเพิ่มจำนวนของเซลล์ (การแบ่งเซลล์) โดยขึ้นอยู่กับเหตุการณ์ทางพันธุกรรมและโมเลกุลที่แตกต่างกัน

ดูด

ปริมาณน้ำในเมล็ดที่โตเต็มที่อยู่ในระดับต่ำมากซึ่งจะช่วยกระตุ้นการเผาผลาญของเนื้อเยื่อภายใน ดังนั้นขั้นตอนแรกในการงอกของเมล็ดคือการดูดซึมน้ำซึ่งเรียกว่าการดูดซึม

การดูดซึมจะคืนค่า turgor ของเซลล์เอ็มบริโอซึ่งก่อนหน้านี้เป็นพลาสโมไลซ์เนื่องจากขนาดเล็กของแวคิวโอลที่แทบจะว่างเปล่า

ในช่วงชั่วโมงแรกของขั้นตอนนี้จะไม่พบการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเมล็ดรวมทั้งกิจกรรมประเภทใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการยืดตัวหรือการยืดตัวของผนังเซลล์เป็นต้น

ไม่นานหลังจากนั้นความชุ่มชื้นของเนื้อเยื่อ (ภายใต้สภาพบรรยากาศและอุณหภูมิที่เอื้ออำนวย) ทำให้เกิดการกระตุ้นของออร์แกเนลล์และเอนไซม์ในเซลล์โดยเฉพาะไมโทคอนเดรีย การกระตุ้นนี้ยังส่งเสริมการสังเคราะห์ฮอร์โมนและโปรตีนซึ่งจำเป็นสำหรับเหตุการณ์ต่อ ๆ ไป

การยืดตัวและการเพิ่มจำนวนของเซลล์ (การแบ่งตัว)

หลังจากผ่านไปสองสามชั่วโมงของการดูดซึม (ขึ้นอยู่กับระดับของการผึ่งให้แห้งของเมล็ด) การยืดตัวของเซลล์ที่เป็นของ radicle สามารถชื่นชมได้ซึ่งทำให้โครงสร้างนี้สามารถขยายและโผล่ออกมาจากพื้นผิวที่ปกคลุมได้

การแบ่งเซลล์ครั้งแรกเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อรากในเวลาที่ radicle "ทำลาย" เนื้อเยื่อที่ปกคลุมมัน ในขณะนี้มีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางเซลล์วิทยาบางอย่างเช่นลักษณะของนิวเคลียสของแต่ละเซลล์ที่เด่นชัดขึ้น

ขั้นตอนในการงอกของเมล็ด A. thaliana (ที่มา: Alena Kravchenko จาก Wikimedia Commons)

เยื่อหุ้มเมล็ดหรือเทสตาถูกเคลื่อนผ่านหรือแตกออกโดยรากหลักซึ่งแสดงโดย radicle หลังจากนั้นแกน hypocotyledonous จะดำเนินกระบวนการยืดตัวต่อไป ใบเลี้ยงยังคงอยู่ภายในเทสตาในระหว่างกระบวนการนี้ไม่ว่าจะงอกแบบใดก็ตาม

ในขณะที่กระบวนการนี้กำลังดำเนินอยู่โภชนาการของเซลล์ตัวอ่อนจะขึ้นอยู่กับการทำงานของเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตและไขมันสำรองในเอนโดสเปิร์มและ / หรือใบเลี้ยงกิจกรรมทั้งหมดขึ้นอยู่กับกระบวนการดูดซึมก่อนหน้านี้

ประเภทของการงอก

ประเภทของการงอกได้รับการกำหนดตามชะตากรรมของใบเลี้ยงเมื่อต้นกล้าเกิดจากตัวอ่อน สองประเภทที่รู้จักกันดีคือการงอกแบบ epigeal และการงอกแบบ hypogeal

แผนผังกระบวนการงอกของเมล็ดถั่ว (ที่มา: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992derivative work: Begoonderivative work: Begoon via Wikimedia commons)

การงอกของ Epigeal

มันเกิดขึ้นในไม้ยืนต้นหลายชนิดรวมถึงยิมโนสเปิร์มและมีลักษณะเฉพาะคือใบเลี้ยงที่โผล่ขึ้นมาจากดินโดยเอพิโคทิลที่ยืดออกมา "ผลัก"

การงอกของไฮโปเจล

มันเกิดขึ้นเมื่อใบเลี้ยงยังคงอยู่ในส่วนใต้ดินในขณะที่เอพิโคทิลเติบโตขึ้นและใบสังเคราะห์แสงจะพัฒนาจากมัน เป็นเรื่องปกติสำหรับพืชหลายชนิดเช่นต้นเมเปิ้ลเกาลัดและต้นยางพารา

อ้างอิง

1. บิวลีย์, JD (1997). การงอกของเมล็ดและการพักตัว เซลล์พืช, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO และ McDonald, MF (2012) หลักวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเมล็ดพันธุ์. Springer Science & Business Media
3. Nabors, MW (2004). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์ (เลขที่ 580 N117i) เพียร์สัน
4. Srivastava, LM (2545). การงอกของเมล็ดการระดมอาหารสำรองและการพักตัวของเมล็ดพันธุ์ การเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช: ฮอร์โมนและสิ่งแวดล้อม. สำนักพิมพ์วิชาการ: Cambridge, MA, 447-471
5. Taiz, L. , Zeiger, E. , Møller, IM, & Murphy, A. (2015). สรีรวิทยาและพัฒนาการของพืช
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956) สรีรวิทยาของการงอกของเมล็ด. การทบทวนสรีรวิทยาของพืชประจำปี, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M. , Nguyen, TN, Park, S. , & Ayele, BT (2019). กลไกระดับโมเลกุลของการงอกของเมล็ด ในเมล็ดพืชแตกหน่อ (หน้า 1-24) AACC International Press.