KIEMING: STRUCTUUR VAN EEN ZAADJE, PROCES, SOORTEN - BIOLOGIE - 2026

De kieming is het proces waarbij het embryo-gehalte in de zaden van spermatofytplanten zich ontwikkelt tot een nieuwe plant, en wordt gekenmerkt door het uitsteken van de wortel naar buiten toe testa of zaadvacht.

In het plantenrijk zijn spermatofyten de groep planten die bekend staat als "hogere planten", die als bepalende eigenschap de productie van zaden hebben als resultaat van hun seksuele voortplanting, waaraan het zijn naam ontleent, aangezien "sperma" in het Grieks betekent zaad.

Kieming van een tweezaadlobbige plant (Bron: MAKY.OREL via Wikimedia Commons)

De groep spermatofyten bestaat uit bloeiende planten of angiospermen en niet-bloeiende planten of gymnospermen, die zaden produceren die zijn omsloten door een structuur die respectievelijk "eierstok" of kale zaden wordt genoemd.

De ontkieming van een zaadje, ongeacht het type, kan worden opgevat als de reeks opeenvolgende stappen die ervoor zorgen dat een rustgevend of slapend zaadje, met een laag watergehalte, een toename van zijn algemene metabolische activiteit vertoont en de vorming van een zaad begint. zaailing van het embryo binnenin.

Het exacte moment waarop de kieming eindigt en de groei begint, is erg moeilijk te bepalen, aangezien kieming specifiek is gedefinieerd als het scheuren van de zaadbedekking die op zichzelf al het resultaat is van groei (celdeling en verlenging). .

Er zijn meerdere factoren die het kiemproces beïnvloeden, veel van hen zijn endogeen (levensvatbaarheid, mate van ontwikkeling van het embryo, enz.) En exogeen (bijvoorbeeld beschikbaarheid van water, temperatuur en atmosferische samenstelling).

Zaadstructuur

Angiospermplanten hebben zaden met een relatief eenvoudige structuur, omdat ze bestaan ​​uit een embryo (product van de bevruchting van de eicel door de stuifmeelkorrel) dat wordt omgeven door een omhulsel dat bekend staat als de "embryozak", die ook voortkomt uit het bevruchtingsproces.

De zaadvacht staat bekend als de testa en is het product van de ontwikkeling van de interne integumenten van de zaadknop. Het embryo voedt zich met een stof waarin het is ondergedompeld, het endosperm, dat ook een rudimentair weefsel kan worden in die planten met zaadlobben.

Cotyledons zijn primaire bladeren die voedingsfuncties voor het embryo kunnen vervullen en kunnen zorgen voor de fotosynthese van de zaailing die ontstaat wanneer het zaadje ontkiemt.

De hoeveelheid reservestof is zeer variabel onder de zaden, vooral wat betreft de samenstelling van eiwitten, vetten en koolhydraten die ze hebben. De belangrijkste opslagstof in de zaden is echter, in meer of mindere mate, meestal zetmeel.

Het embryo is de fundamentele structuur van een zaadje. Het kan worden gezien als een "miniatuurplant" en bestaat uit een kiemwortel, een pluim of epicotyl (boven waar de zaadlobben zijn), een of meer zaadlobben en een hypocotyl (onder de zaadlobben).

Uit de kiemwortel wordt vervolgens de wortel gevormd, het ondergrondse deel van een plant; de epicotyl zal later de hoofdas van de stengel zijn, in het luchtgedeelte; terwijl de hypocotyl het deel van het embryo is dat de kiemwortel met de pluim of epicotyl verenigt, dat wil zeggen dat de stengel met de wortel in de volwassen plant verenigt.

Het is belangrijk op te merken dat er een grote diversiteit aan zaden in de natuur is, vooral wat betreft grootte, vorm, kleur en algemene structuur, afgezien van hun intrinsieke fysiologische kenmerken.

Proces (fasen)

Alle volwassen zaden bevinden zich in een toestand die bekend staat als rust, waardoor deze voortplantingsstructuren langdurige perioden kunnen doorstaan ​​waarin de gunstige omstandigheden die nodig zijn voor ontkieming niet aanwezig zijn.

De rust van een zaadje wordt omgekeerd in aanwezigheid van water, van een geschikte atmosferische samenstelling en temperatuur (uiteraard afhankelijk van het soort zaadje).

Kieming, zodra de rust voorbij is, omvat processen die gebruikelijk zijn in de fysiologie van planten:

- de ademhaling

- waterabsorptie

- de omzetting van "voedsel" in oplosbare stoffen

- de synthese van enzymen en hormonen

- metabolisme van stikstof en fosfor

- de translocatie van koolhydraten, hormonen, water en mineralen naar de meristemen en

- de vorming van weefsels.

Plantenfysiologen hebben echter drie specifieke stadia gedefinieerd, namelijk: imbibitie, celverlenging en toename van het aantal cellen (celdeling), de laatste afhankelijk van verschillende genetische en moleculaire gebeurtenissen.

Imbibitie

Het watergehalte in een volwassen zaadje is aanzienlijk laag, wat de metabolische lethargie van de weefsels binnenin bevordert. De eerste stap bij het ontkiemen van een zaadje is dus de opname van water, dat bekend staat als imbibitie.

De imbibitie herstelt de turgor van de embryocellen, die eerder waren plasmolyseerde vanwege de kleine omvang van hun bijna lege vacuolen.

Tijdens de eerste uren van deze fase worden geen chemische veranderingen in de zaden waargenomen, noch enige activiteit geassocieerd met de verlenging of verlenging van de celwanden, enz.

Kort daarna maakt de hydratatie van de weefsels (onder gunstige omstandigheden van atmosfeer en temperatuur) de activering van organellen en cellulaire enzymen mogelijk, vooral mitochondriën. Deze activering bevordert ook de synthese van hormonen en eiwitten, nodig voor volgende gebeurtenissen.

Verlenging en toename van het aantal cellen (deling)

Na enkele uren imbibitie (afhankelijk van de mate van uitdroging van de zaden), kan de verlenging van de cellen die tot de kiemwortel behoren worden gewaardeerd, waardoor deze structuur zich kan uitstrekken en tevoorschijn komt van het oppervlak dat het bedekt.

De eerste celdelingen vinden plaats in het wortelmeristeem, net op het moment dat de kiemwortel het weefsel dat het bedekt "breekt". Op dit moment worden enkele cytologische veranderingen waargenomen, zoals de meer prominente verschijning van de kern van elke cel.

Stadia in de ontkieming van een A. thaliana-zaadje (Bron: Alena Kravchenko via Wikimedia Commons)

De zaadvacht of testa wordt doorkruist of gebroken door de primaire wortel, die wordt voorgesteld door de kiemwortel, waarna de hypocotyle as het proces van verlenging voortzet. De zaadlobben blijven tijdens dit proces in de testa, ongeacht het type kieming.

Terwijl dit proces aan de gang is, hangt de voeding van de embryonale cellen af ​​van de activiteit van de enzymen die verantwoordelijk zijn voor de afbraak van koolhydraten en reservevetten in het endosperm en / of zaadlobben, activiteit die volledig afhankelijk is van het vorige imbibitieproces.

Soorten kieming

De soorten kieming zijn gedefinieerd in overeenstemming met het lot van de zaadlobben wanneer de zaailing wordt gevormd uit het embryo. De twee bekendste soorten zijn epigeale kieming en hypogeale kieming.

Diagram van het ontkiemingsproces van een erwtenzaadje (Bron: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992 afgeleide werk: Begoonderivatieve werk: Begoon via Wikimedia commons)

Epigeale kieming

Het komt voor in veel houtachtige planten, waaronder gymnospermen, en wordt gekenmerkt door de zaadlobben die uit de grond komen als "geduwd" door het langwerpige epicotyl.

Hypogeale kieming

Het treedt op wanneer de zaadlobben in het ondergrondse gedeelte blijven, terwijl de epicotylus rechtop groeit en er fotosynthetische bladeren uit ontstaan. Het komt veel voor bij veel plantensoorten, zoals de esdoorn-, kastanje- en rubberboomvoorbeelden.

Referenties

1. Bewley, JD (1997). Zaadkieming en kiemrust. De plantencel, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO en McDonald, MF (2012). Principes van zaadwetenschap en -technologie. Springer Science & Business Media.
3. Nabors, MW (2004). Inleiding tot de plantkunde (nr. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Zaadkieming, mobilisatie van voedselreserves en kiemrust. Plantengroei en -ontwikkeling: hormonen en milieu. Academic Press: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Plantenfysiologie en ontwikkeling.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956). Fysiologie van zaadkieming. Jaaroverzicht van plantenfysiologie, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Moleculaire mechanismen van zaadkieming. In gekiemde granen (pp. 1-24). AACC International Press.