A magok csírázása a növényi magvak átmenete a nyugalmi állapotból az aktív életbe, a növény ontogenezisének kezdeti szakasza , amikor a csíra kialakul . Akkor fordul elő, ha nedvességgel és oxigénnel, megfelelő hőmérsékleti és fényviszonyokkal látják el. A csírázási folyamat során az embrióban és az endospermiumban az anyagcsere fokozódik ; A magvak vízben megduzzadnak, a keményítő, a zsírok és fehérjék cukorrá, zsírsavakra és aminosavakra bomlanak le . Általában először a gyökér csírázik ki, majd a hipokotil vagy epikotil (különböző növényekben) [1] .
Oxigénhiány esetén felhalmozódnak az embrióra káros anyagok - etil-alkohol , tejsav , ammónia ; a hőmérséklet hiányában csökken a magvakba jutó víz és az anyagcsere aktiválódása , a különböző növekedésszabályozók aránya megzavarodik. A magvak egy része nem csírázik megfelelő körülmények között, a borítók keménysége miatt, és nem jön ki a nyugalmi állapotból; ebben az esetben a burkolatok mechanikai sérülése lehetséges [1] .
A csírázási időszak egymást követő szakaszokból áll - csírázási fázisokból. Minden fázisnak van egy bizonyos időtartama, bizonyos biokémiai és morfológiai változások a vetőmagban, valamint bizonyos környezeti feltételekkel kapcsolatos követelmények.
A vetőmag csírázási fázisai:
Vízabszorpciós fázis
A száraz magvak nyugalmi állapotban felszívják a vizet a levegőből (ha relatív páratartalma meghaladja a 75%-ot), vagy bármilyen szubsztrátumról a kritikus páratartalom eléréséig, ami minden növénynél szigorúan meghatározott érték. A beáramló vizet a mag hidrofil kolloidjai abszorbeálják. A víz benne van a sejt tartalmában, ahol megköti a különféle vegyületeit, ezért a magban nem észlelhető a biokémiai folyamatok aktiválódása és a morfológiai változás sem. A vízfelvétel némileg növelheti a maglégzés intenzitását (a fázis végére 2-3-szorosára), de általános szintje továbbra is nagyon alacsony.
A vízfelvételi fázis alapja egy fizikai-kémiai jelenség, a szorpció .
A fázis időtartama a magvak állapotától, az aljzat hőmérsékletétől és páratartalmától függ, amellyel a mag érintkezik. Elég hosszú ideig tart, ha a nedvesség a levegőből jön, nagyon rövid, ha a magok vízben vannak. Ez utóbbi esetben azonban még némi időbe telik, hogy egyenletesen telítsék a sejteket, és csak a nedvesség ilyen eloszlása után kezdődik a második fázis.
A vetőmag duzzadási fázisa
A szabad nedvesség megjelenésével kezdődik a magokban. Aktiválja a sejtek élettevékenységét, fokozza a hidrolitikus folyamatokat, aktív állapotba hozza az enzimrendszert, és a kolloidok átstrukturálódásához vezet. Ebben az esetben a légzési együttható több száz, sőt ezerszeresére nő. A fázis csípéssel zárul.
A vízmolekulák behatolnak a makromolekuláris vegyületek közegébe, és szétszorítják molekuláik láncában az egyes láncszemeket. Mindez nemcsak maguknak a molekuláknak a láncolatának gyengülését okozza, hanem ez utóbbiak hidrolízisével is együtt jár, ami minden életfolyamat felerősödéséhez vezet. A magvak duzzadása során a héjuk rugalmassá válik, és maga a mag térfogata nő.
A magok duzzadási folyamata két mutatóval jellemezhető: 1) a duzzadás mértéke a magvak által a duzzadási fázisban felvett víz mennyisége grammban 1 g szárazanyagra vonatkoztatva; 2) duzzadási szám - a víz mennyisége milliliterben, amelyet a mag 1 ml szárazanyaga felszív.
Néha a duzzanat folyamatát nyomás jellemzi, amely a duzzanat során fellépő térfogatnövekedés eredményeként következik be. Ez az úgynevezett duzzadási nyomás több száz atmoszférát is elér, és az egyes fajokra is jellemző. A vízfelvétel miatti súlygyarapodás és a térfogatnövekedés nem egyforma ütemben növekszik – általában a térfogatnövekedés gyorsabb, és hamarabb véget ér, mint a súlygyarapodás.
A duzzadási szakasz bizonyos mennyiségű víz felszívódásával zárul, ami biztosítja a csírázással kapcsolatos összes létfontosságú folyamat áramlását. A magvak kémiai összetételétől és természetüktől függően különböző mennyiségű víz szükséges a magvak csípéséhez. Hoffman összehasonlító kísérletben szerzett adatai szerint a különböző növények magjai a következő mennyiségben vették fel a vizet a duzzadás során:
A magvak által a duzzadási folyamat során felvett, csíráztatásukhoz szükséges vízmennyiség (a magok légszáraz tömegének %-ában)| kultúra | Felszívódott víz | kultúra | Felszívódott víz |
|---|---|---|---|
| Búza | 45.6 | Lencse | 93.3 |
| Árpa | 48.2 | Borsó | 106.8 |
| Rozs | 57.7 | Bab | 104,0 |
| zab | 59.8 | bab | 106.8 |
| Hajdina | 46.9 | Vika | 75.4 |
| Kukorica | 44,0 | takarmányrépa | 62.5 |
| Köles | 25.0 | Cukorrépa | 120,5 |
| Kender | 43.9 | Napraforgó | 56.5 |
| Erőszak | 51,0 | Mák | 91,0 |
A duzzanat leáll a sejtek teljes telítődése miatt, vagy a magvakba való víz beáramlása és az oldható anyagok diffúziója közötti egyensúly kialakulása miatt. Ennek a fázisnak a normál lefolyásához bizonyos hőmérséklet, páratartalom és oxigén szükséges. Amikor a kikelt magvak kiszáradtak, vissza lehet térni az előző fázisba, az eredetibe.
Az elsődleges gyökerek növekedési szakasza
Az elsődleges gyökér sejtosztódásának pillanatától kezdődik, de morfológiailag egy kicsit később rögzíthető - amikor az elsődleges gyökér megjelenik a maghéj felett. Ebben a fázisban a biokémiai folyamatok új minőségi átstrukturálódása is megtörténik, amely előkészíti a feltételeket a sarjadzás lehetőségéhez (a gyökerekben szintetizálódnak a vitaminok stb.). A normál biokémiai átrendeződéshez és a gyökérnövekedéshez más hidrotermális rezsim szükséges, mint a többi fázis áramlásához. A fázis azzal ér véget, hogy a mag készen áll a csíra kialakulására.
A legtöbb kultúrnövény esetében ebben a fázisban még meg lehet állítani a magok csírázását, és vissza lehet állítani eredeti állapotukba (nyugalmi állapotukba), bár egyes növényeknél az ilyen átmenet már a csírázás fiziológiájának és morfológiájának megsértésével jár.
A csírafejlődés fázisa
A hajtás megjelenésével kezdődik, és a hajtás autotróf táplálkozásra való átmenetével ér véget. A gyökerek további növekedése folytatódik, de már minden lehetőség megvan a szintén intenzíven növekvő csíra fejlődésére. De itt már más táplálkozási feltételek és a külső környezet is szükséges.
Ebből a fázisból nincs visszatérés a nyugalmi állapotba, és amikor a fejlődő mag kiszárad, elhal. A fázis kalászosokban a palántában kialakult koleoptilis megjelenésével, más kultúrnövényeknél pedig rügyképződéssel zárul.
Ebben a fázisban a mag csírázási folyamata véget ér, de a fiatal palánta még mindig a magkutatás tárgya. A fejlődő palánta a környezeti feltételektől összetett függésben van, de a fő tápanyagot és néhány speciális vegyületet továbbra is a magból kapja.
Csíráztatott magvaknak csak azokat kell tekinteni, amelyeknek kialakult csírája van (elsődleges gyökerekkel rendelkező csíra megjelenése), ha nincs csíra, akkor a gyökerek hosszától függetlenül a magvakat nem nevezhetjük csírázottnak, hanem csak csírázónak ( vagyis a csírázás különböző fázisaiban lévén). Minden más növény esetében csíráztatott magnak számítanak azok, amelyek gyökere legalább a mag hosszával egyenlő, kerek magok esetében pedig nem kisebb, mint a mag átmérője.
A mag csírázásának első látható morfológiai jele a csípés, majd a gyökér megjelenése. A gyökér hossza megnő annak a ténynek köszönhetően, hogy a végén gyorsan osztódnak a sejtek, amelyek a gyökér növekedési zónáját alkotják (coleorrhiza), és a gyökér hegyét gyökérsapka borítja - különböző formájú megvastagodás. amely védelmi funkciókat lát el.
Amint a fejlődő gyökér eléri a magházat, a mikropila közelében elszakítja és kijön. Ha a mag be van zárva a gyümölcshéjba, akkor a gyökér is átszúrja. Az endospermiummal rendelkező magvakban a gyökér általában nagyon vékony, más magvakban viszonylag vastagabb. Általában minden kultúrának egy gyökere van, de a gabonafélékben a fő gyökér mellett nagyon hamar mellékgyökerek vagy járulékos gyökerek fejlődnek ki a járulékos rügyekből. A szántóföldi növények magjai a következő gyökérszámmal rendelkeznek: őszi búza 2-6 (a durva szemű fajtákban több a gyökér, a finom szeműben kevesebb); tavaszi búza 3-tól 7-ig (átlagosan 5-6); őszi rozs 4-től 9-ig (átlag 5-6); árpa hatsoros 5-6, kétsoros 7-8; zab 2-6 (átlag 3-4). A köles, a mogar és a chumiza kukorica csak egy gyökérrel csírázik.
A csíragyökerek száma jellemezheti a magok minőségét. Bizonyítékok támasztják alá, hogy az elsődleges gyökerek óriási szerepet játszanak a növény vízellátásában és a termés alakításában, ezért a vetőmagkutatóknak nagy figyelmet kell fordítaniuk az embrionális gyökerek vizsgálatára. A gyökereket a kalaptól a magig vagy a hipokotilig (hüvelyesekben) számos szőr borítja, amelyek vízzel és tápanyagokkal látják el a gyökeret. A gyökér normális fejlődésének jele a friss szőrszálak jelenléte és a geotropizmus megnyilvánulása, vagyis a gerinc hajlítása.
A kétszikű kultúrákban a csíragyökér megjelenése után a hypocotyl nemzetség (hypocotyl) nő ki, amely az embrió szikleveleit a közöttük elhelyezkedő rügyekkel együtt a talajfelszínre viszi (3. ábra). Ebből a rügyből szár és első levelek képződnek, amelyekről gyakran felismerik a fajokat (különösen a keresztesvirágúaknál). A borsóban, bükkönyben, lóbabban és néhány más hüvelyes növényben a gyökér megjelenése után a szuprasziklevél (ekotil) kinő, a sziklevelek a talajban maradnak (4. ábra).