Семя фасоли: рассмотрим строение, особенности посадки и прорастания

Подробности образования семян

Фасоль относится к теплолюбивым бобовым, во время цветения можно увидеть красивые цветы, большинство садоводов сравнивают их с бабочкой, крылья которой аккуратно сложены. Пестик находится внутри своеобразного бутона, и именно там начинает формироваться початок, спрятанный в мешочке. Семя образуется в результате оплодотворения двумя сперматозоидами, компоненты, как видно в первичной форме:

1. Прорастать.
2. Два котиледона.
3. Покрытие в виде кожи.

Не менее интересно и то, что запас органических соединений, необходимых для быстрого роста и немедленного развития, всегда достаточен. Центральная клетка состоит из яйцеклетки и диплоидной структуры, которую можно рассмотреть в мельчайших подробностях под увеличением с помощью специального оборудования.

Двудольные растения

У фасоли есть некоторые отличия, а именно котиледоны, во время формирования плода все части цветка необходимы для размножения, этот процесс включает:

1. Каликс.
2. Королла.
3. Андроцеле.
4. Пестик.

Подобные семена и их строение изучаются с детьми в школе, в VI классе. Ботаника представляет большой интерес для молодых учеников; эта отрасль биологии считается довольно популярной. Рассматриваемое тело имеет эллиптическую форму; на первый взгляд объем семени может показаться внушительным, особенно если принять во внимание площадь его поверхности.

Благодаря такой структуре контакт с окружающей средой сведен к минимуму, а медики даже могут услышать своеобразное сравнение почки с фасолью пинто. Внутри изогнутой части можно увидеть небольшой рубец, именно здесь он прикрепляется к высушенным листьям урожая. Возраст семьи насчитывает более 12 000 лет, что заслуживает особого упоминания. Фасоль стоит в одном ряду с такими рекордсменами по содержанию белка, как соя, горох и чечевица, если рассматривать растительную среду.

Что представляют собой семена двудольных растений

У всех цветковых растений, имеющих две чашелистики, в результате оплодотворения образуются плоды с семенами. В их образовании большую роль играют все части цветкового растения: чашечка, венчик с лепестками, андроциты с тычинками и, конечно же, пестик с семенами. Строение семени фасоли изучается в 6 классе, при изучении биологии, например, ботаники. Бобы имеют эллиптическую форму, что позволяет сочетать внушительный объем семян с относительно небольшой площадью поверхности.

Эта особенность сводит к минимуму контакт семян с окружающей средой. Внешнее строение семени фасоли напоминает главный орган выделительной системы млекопитающих. В анатомии человека даже есть определение почки в форме боба. На внутренней, вогнутой стороне находится рубец, в котором семена бобов прикрепляются к высушенным долькам плода, называемым бобами. Отсюда и название семейства растений — бобовые. Семейство бобовых насчитывает более 12 000 видов. Большинство его представителей — травянистые формы, но есть также кустарники и деревья. Среди бобовых назовем рекордсменов по содержанию ценного растительного белка: это соя, горох, фасоль и чечевица.

Определение неорганических веществ в семени

Цель: определить неорганические вещества в семенах.

Что делать: положите немного сухих семян (пшеницы) на дно пробирки и нагрейте их на огне. Условие: трубку необходимо держать горизонтально над огнем, чтобы верх оставался холодным.

Что вы видите: Вскоре на внутренних стенках в холодной части трубки можно увидеть капли воды.

Результат: Капельки воды образуются в результате охлаждения водяного пара, выделяемого из семян.

Что делать: Продолжайте нагревать пробирку.

Что вы наблюдаете: появляются коричневые газы. Семена обугливаются.

Результат: когда семена полностью сгорят, останется лишь немного пепла. Семена не содержат много золы — от 1,5 до 5% от их сухого веса.

Вывод: семена содержат горючие органические вещества и негорючие минеральные вещества (золу).

Структуры семени с фото и их значение

Семена образуются после оплодотворения из яйцевой клетки и несут в себе зародыш. Зародыш содержит два зародышевых котиледона или листа, зародышевый корень и зародышевый побег. Зародыш защищен кутикулой от высыхания и повреждений. Давайте подробнее рассмотрим строение зародыша семени фасоли.

Зародышевый побег двудольного растения

Прорастающий побег состоит из гипокотиля и почки.

Бутон имеет конус роста и несколько листовых почек. Из этих органов развивается главный побег растения.

Субфлоральный локоть расположен между котиледонарным узлом, из которого выходят котиледоны, и зачаточным корнем. Она похожа на стебель.

При благоприятных условиях гипокотиль начинает расти первым и выталкивает зародышевый корень из семени. Затем, активно увеличивая свою длину, он выгибается дугой и появляется на поверхности почвы. Затем росток выпрямляется и прорастает котиледонами и зародышевой почкой.

Зародышевый корешок

Зародышевая почка состоит из комка клеток, способных к интенсивному делению, покрытых корневой оболочкой. Он первым появляется вне семени, закрепляется в почве и начинает впитывать влагу и питательные вещества.

Из эмбрионального корня развивается первичный (первого порядка) корень. По мере разветвления главного корня бобы развивают стержневую многолетнюю корневую систему.

Семядоли

В процессе созревания семян питательные вещества, необходимые для развития проростков, накапливаются в котиледонах. Оказавшись на поверхности почвы, зародышевые листья зеленеют и начинают фотосинтез, позволяя основному побегу вырасти из почки.

Когда первые листья достаточно развиты, котиледоны увядают и отпадают.

Определение растительных жиров в семенах растений

Помимо белка и крахмала, семена содержат растительные жиры, полученные из органических веществ.

Цель: доказать, что семена содержат растительные жиры.

Что делать: поместите семечко подсолнечника между двумя листами белой бумаги (фото 1). Затем нажмите на семя тупым концом карандаша (рисунок 2).

Что вы наблюдаете: на бумаге появляется маслянистое пятно (рисунок 3).

Общий вывод: в организме образуются органические вещества, которые при нагревании карбонизируются, а затем сгорают, превращаясь в газообразные вещества. Неорганические вещества, содержащиеся в семенах, не горят и не карбонизируются.

Особенности зародыша

Развитие многоклеточного образования происходит только у цветковых растений; за этот процесс отвечает яйцеклетка. Фактически, эмбрион должен быть разделен на несколько частей:

1. Позвоночник.
2. Преследовать.
3. Бутон.

Чтобы понять все моменты строения, необходимо обратить внимание на внутреннюю часть плода. Важный элемент для дальнейшей жизни скрыт между семенами, это связано с нежной и чувствительной структурой.

Строение семян двудольных и однодольных растений

Строение семени двудольного растения.

Семена фасоли являются хорошим примером для изучения семян двудольных растений (рис. 2). Полностью созревшее семя покрыто семенной оболочкой и имеет две завязи и зародыш. Семена фасоли по форме напоминают почку животного.

Структура семени фасоли (продольный разрез)

На внутреннем изгибе семени фасоли — месте прикрепления семени к стенке плода — имеется шрам. Рядом с рубцом находится небольшое отверстие, через которое в семя попадают воздух и вода.

Кожура семян толстая и твердая, с гладкой глянцевой поверхностью и разнообразной окраской. Он защищает семена от высыхания, преждевременного прорастания, повреждения и гниения. Если снять кожуру (она легко снимается с набухшего в воде семени), то внутри можно различить 2 семени.

У двудольных растений (подсолнечник, дыня, арбуз, тыква, огурец, дуб, томат и т.д.) питательные вещества, необходимые ростку, хранятся в завязи. Если отделить яйцеклетки друг от друга, то на одной из них появится росток.

Эмбрион состоит из первичного корня (зародыша), первичного стебля (зародыша) и почки.

Строение семени однодольного растения.

В качестве семени однодольного растения рассмотрим предварительно замоченное (набухшее) зерно пшеницы.

Ядро, как и семя фасоли, покрыто снаружи толстой кожицей. По мере созревания ядра тонкая стенка плотно прилегает к семенной кожуре и не отделяется от нее, как бы долго ядро ни вымачивалось. Поскольку кожица снимается не так легко, как у фасоли, ядро разрезают вдоль на две части. Большую часть ядра занимает эндосперм.

Рис.3 Структура зерна пшеницы (продольный разрез)

В его клетках накапливаются крахмал, белки и жиры. В нижней части ядра находится зародыш, отделенный от эндосперма котиледоном (у злаков котиледон также называется диском). В котиледоне (который можно почувствовать как полосатый клубень на поверхности целого зерна) нет питательных веществ. Он защищает зародышевую почку. Через него питательные вещества из эндосперма поступают к эмбриону.

Монокотиледонные растения могут иметь ярко окрашенные цветки (орхидеи, ирисы) или мелкие и гладкие цветки, часто без околоцветника (травы, осоки).

Все цветковые растения делятся на два класса: двудольные и однодольные. Зародыш двудольных имеет 2 котиледона, а зародыш однодольных — 1 котиледон. Струпья — это место, где семя прилипает к стенке плода. Парша защищает семена от увядания, преждевременного прорастания, повреждения и гниения.

Двудольные растения имеют 2 завязи, в которых хранятся питательные вещества, необходимые эмбриону. У однодольных растений большую часть занимает эндосперм. В котиледоне нет питательных веществ. Он защищает зародышевую почку. Через него питательные вещества поступают из эндосперма в эмбрион.

Отличия однодольных и двудольных растений

В чем разница между зародышами двудольных и однодольных растений? Начнем с того, что во время развития зародыша сравнение между однодольными и двудольными растениями бессмысленно: структура семян двудольных растений ничем не отличается от структуры семян однодольных растений.

Структура семени в начале развития отличается симметричными образованиями, но разница между однодольными и двудольными растениями появляется на стадии дифференциации. В это время структура семян двудольных растений характеризуется моносимметричными образованиями, а структура семян однодольных растений — асимметричными образованиями. Точнее, их зародыш принадлежит к таким образованиям.

Разница между однодольными и двудольными растениями на этой стадии определяется конусом роста стебля растения. У двудольных растений конус роста занимает терминальное положение, у однодольных — латеральное.

Строение семени двудольных растений

У двудольных растений семена (точнее, зародыш) имеют две завязи. Они расположены симметрично. Конус роста зародышевого стебля располагается между семенами. В некоторых случаях зачаточные листья формируются в самом зародыше.

Почка образует конус роста с листовыми почками. Бутон — это завязь главного побега.

Структура семян двудольных растений также характеризуется наличием зародышевого корешка. На вершине эмбриональной оси находится почка и 2 яичника. Внешняя часть семени покрыта эпидермисом, а внутри эпидермиса хранятся питательные вещества, благодаря которым семя прорастает.

Семядоли и их роль в жизнеобеспечении проростка

Чтобы семя проросло, ему необходим запас питательных веществ: сахаров, аминокислот, жиров. У двудольных растений эти питательные вещества хранятся в котиледонах. В начале прорастания органические вещества преобразуются в растворенную форму, наиболее доступную для усвоения клетками. У проростков двудольных растений котиледоны начинают выполнять роль первых наземных листьев, так называемых эмбриональных листьев. Однако они способны к фотосинтезу и обеспечивают молодое растение всеми необходимыми пластическими веществами.

Зародышевый корешок

Подавляющее большинство наземных растений имеют хорошо развитую корневую систему: главную, боковую или придаточную. Травы, кустарники и древесные породы могут образовывать два типа подземных структур, которые в ботанике называются корневой системой и мочковатой корневой системой. Похоже, что они начинают свое развитие из одной и той же части — эмбрионального корня. Начало деления его клеток в физиологии растений является основным критерием, по которому определяется пусковой механизм, например, прорастание семян. Фасоль, томаты, горох и другие теплолюбивые и теплочувствительные растения требуют оптимального сочетания различных факторов окружающей среды, чтобы процесс завершился появлением нового молодого растения.

Роль семядоли в развитии

Для хорошего роста сельскохозяйственные культуры нуждаются в достаточном количестве сахаров, аминокислот и жиров. Именно этими полезными элементами насыщены котиледоны; двудольные растения способны накапливать перенос между важными компонентами. Для максимального усвоения вещества переводятся в жидкую форму и становятся доступными для эмбриона. Когда потомство растет, котиледоны также выполняют роль первых лепестков, осуществляют фотосинтез и полностью обеспечивают незрелый боб пластическими веществами.

Оптимальные условия, необходимые для прорастания

Прорастание семян и формирование проростков — важные процессы онтогенеза, требующие ряда благоприятных условий.

1. Влажность. Поглощение питательных веществ невозможно без воды, в которой все питательные вещества растворены. Избыток влаги также нежелателен, поскольку он перекрывает доступ кислорода.
2. Кислород. Вторая предпосылка, поскольку начальные стадии развития половых клеток происходят при его поглощении. Во время этого процесса выделяется углекислый газ.
3. Качественный посевной материал. Пока гипокотиль не выйдет на поверхность и не начнет участвовать в фотосинтезе, развитие зародыша зависит от запасов питательных веществ боба (эндосперма).
4. Освещение. Есть растения, которые могут прорастать в полной темноте. Свет необходим фасоли с первых дней появления всходов. Недостаток света приводит к прорастанию и гибели растения после появления всходов.
5. Температура. Для каждого вида растений существует своя температура прорастания. По этому признаку их делят на холодоустойчивые и теплоустойчивые растения. К последним относится фасоль обыкновенная, которая способна прорастать при температуре выше +10ºC. Оптимальная температура для роста и развития растений составляет 20-22 градуса.
6. Глубина посева. Чем крупнее семена растения, тем глубже они посажены в землю. Слишком глубокая посадка приводит к истощению питательных веществ на ранних стадиях развития, что негативно сказывается на росте растения. Фасоль следует сажать на глубину 4-5 см.

Период покоя

После созревания плодов, называемых бобами, семена бобов, собранные с грядки, могут прорасти не сразу. Не только для растений семейства бобовых, но и для других групп, таких как томаты, баклажаны или огурцы, требуется время, чтобы их семена прошли послеуборочный период. Он характеризуется тем, что в это время обмен веществ в репродуктивных клетках находится на очень низком уровне. Дыхание семян практически отсутствует, а содержание воды в них составляет менее одной шестой от их общего веса.

Следовательно, семена имеют минимальную энергию прорастания, недостаточную для перевода органических веществ котиледонов в растворимую форму. Как внешняя, так и внутренняя структура семян фасоли в латентный период не отличается от таковой в период вегетации, когда их готовят к посеву в грунт. Различия в основном касаются скорости метаболических реакций в клетках зародыша, которая очень низка в период покоя семян.

Как образуются семена фасоли

Семена образуются в результате опыления, которое является важным этапом в размножении растений. Пыльца, содержащая мужские половые клетки, достигает зародыша семени (женские половые клетки). У разных видов это происходит по-разному: самооплодотворение, ветер, водные потоки, насекомые и даже птицы, летучие мыши и мелкие млекопитающие. У фасоли тычинки и завязи находятся в одном цветке. Оплодотворение происходит независимо. Возможно перекрестное опыление между разными цветами.

Как только пыльца достигает пестика матки, при наличии подходящих условий, пыльца начинает прорастать. От рыльца к рецептору проходит трубка, по которой мужская клетка достигает завязи с семенным бутоном. Цветок кустовой фасоли имеет 2-3 дня для образования ростка. Период цветения куста составляет до двух недель. Процесс оплодотворения может занять до месяца для одного растения и до трех месяцев для видов спаржи.

У бобов мунг (Phaséolus vulgáris) пыльца начинает созревать, когда лепестки еще не раскрылись, а само оплодотворение происходит за несколько часов до раскрытия. В результате сложного биохимического процесса формируется яичник. Плод содержит от двух до восьми семян, каждое из которых имеет защитную оболочку и вместилище питательных веществ. Проще говоря, каждое семя из стручка — это начало нового растения.

Жизненные процессы прорастающего семени

Всхожесть семян

Всхожесть семян является важным показателем качества семян. Определить это несложно.

Цель: научиться определять всхожесть семян.

Что делать: отсчитать 100 семян в ряд от семени, без отбора, и разложить их на влажной фильтровальной бумаге или влажном песке (можно на влажной ткани).

За чем наблюдать: через 3-4 дня подсчитайте количество проросших семян и посмотрите, насколько хорошо они прорастают.

Через 7-10 дней снова подсчитайте количество проросших семян и посмотрите окончательную всхожесть.

Всхожесть оценивается в процентах путем подсчета количества проросших процентов на 100 посеянных семян.

Чем больше количество проросших семян, тем выше качество семян.

Прорастание семян

Некоторые растения (фасоль, огурец, тыква, свекла, береза, клен, астры, ноготки) прорастают из земли — это надземное прорастание.

У других растений (горох, настурция, фасоль, дуб, каштан) прорастающие семенные почки не выходят из земли.

Условия необходимые для прорастания семян

Давайте проведем небольшой эксперимент.

Цель: Какие условия необходимы для того, чтобы семена начали прорастать?

Возьмите три стакана и положите на дно каждого несколько зерен пшеницы. В первом случае оставьте семена как есть (в них будет только воздух). Во второй налейте столько воды, чтобы она только смочила семена, но не покрыла их полностью. Наполните третий стакан наполовину. Накройте все три стакана стеклом и оставьте на свету. Это начало нашего эксперимента.

Примерно через 4-5 дней мы проанализируем результат.

Что мы наблюдаем: в первом случае семена остались неизменными, во втором — набухли и проросли, а в третьем — только набухли, но не проросли.

Результат: эксперимент показал, что семена легко впитывают воду и набухают, увеличивая свой объем. Это делает органические вещества (белки и крахмал) растворимыми. Таким образом, семя из своего спящего состояния начинает активную жизнь. Однако если, как в третьей чашке, воздух не может достичь семени, это означает, что семя набухло, но не проросло. Семена прорастали только во втором стакане, где у них был доступ к воде и воздуху. В первом стакане не произошло никаких изменений, потому что влага не попала на семена.

Вывод: семенам для прорастания необходимы влага и воздух.

Влияние температуры на прорастание семени

Цель: экспериментально доказать, что, помимо влаги и кислорода, температурные условия также влияют на прорастание семян.

Что делать: положите семена фасоли (равное количество) в два стакана и залейте водой так, чтобы она только увлажняла семена, но не покрывала их полностью. Накройте стаканы стеклом. Оставьте один стакан в комнате с температурой 18-19 ºС, а другой поставьте в холод (холодильник), где температура не выше +3-4 ºС.

Через 4-5 дней проверьте результаты.

Результат: Семена прорастали только в стекле, которое находилось в комнате.

Вывод: Таким образом, для прорастания семян необходима определенная температура окружающей среды.

Дыхание семян

Семенам нужен воздух, потому что они дышат, то есть берут кислород из воздуха и выделяют углекислый газ в окружающую среду.

Цель: экспериментально доказать, что растения берут кислород из воздуха и выделяют углекислый газ.

Что делать: Возьмите две стеклянные колбы. Поместите в одну из них небольшое количество набухших семян гороха, а другую оставьте пустой. Накройте обе колбы стеклом.

По истечении суток возьмите горящую щепку и поместите ее в пустую колбу.

Что мы видим: осколок все еще горит. Мы помещаем его в колбу с семенами. Заноза выходит.

Научно доказано, что кислород в воздухе поддерживает горение и усваивается при дыхании. Углекислый газ, с другой стороны, не поддерживает горение и выделяется во время дыхания.

Вывод: эксперимент показал, что прорастающие семена (как живой организм) поглощали кислород (O2) из воздуха в колбе и выделяли углекислый газ (CO2). Вы проверили, что семена дышат.

Сухие семена, если они живые, тоже дышат, но очень слабо.

Превращение веществ в прорастающем семени

Прорастание семян сопровождается сложными биохимическими и анатомо-физиологическими процессами. Как только вода попадает в семя, активизируется дыхание и ферменты. Под их воздействием запасенные питательные вещества гидролизуются в подвижную, легко усваиваемую форму. Жиры и крахмал преобразуются в органические кислоты и сахара, белки — в аминокислоты. Поступая в эмбрион из хрящевых органов, питательные вещества становятся субстратом для процессов синтеза, которые начинаются в эмбрионе, прежде всего новых нуклеиновых кислот и ферментативных белков, необходимых для начала роста. Общее количество азотистых веществ остается неизменным даже при энергичном расщеплении белков, поскольку накапливаются аминокислоты и аспарагин.

Происходит резкое снижение содержания крахмала, но не увеличивается количество растворимых сахаров. Сахара расходуются на дыхание, которое происходит очень интенсивно в прорастающем семени. В результате дыхания образуются богатые энергией соединения, такие как АДФ и АТФ, и выделяются углекислый газ, вода и тепловая энергия. Некоторые сахара используются для образования целлюлозы и гемицеллюлозы, которые необходимы для строительства новых клеточных мембран.

Значительная часть минералов, присутствующих в семенах, остается неизменной во время прорастания. Катионы в семенах регулируют коллоидно-химические процессы и осмотическое давление в новых клетках.

Влияние запасов питательных веществ в семени на развитие проростков

Рост эмбриона и его превращение в проросток происходит путем деления и роста клеток. Чем крупнее семя, тем больше в нем запасенных питательных веществ и тем лучше растет рассада.

Цель: выяснить опытным путем, влияет ли размер семян на рост проростков.

Что делать: посеять самые крупные семена гороха в один контейнер с почвой, а самые мелкие — в другой. Через некоторое время сравните рассаду.

Результат очевиден.

Вывод: более крупные семена дают более энергичные растения с самыми высокими урожаями. Клетки становятся все больше и больше, поскольку они получают питательные вещества, растут и снова делятся.

Цель: экспериментально проверить утверждение о том, что для роста, особенно вначале, проростки используют вещества, хранящиеся в самих семенах.

Что делать: возьмите похожие по размеру, набухшие семена фасоли и удалите один котиледон из одного (1), 1,5 котиледона из другого (2), и оставьте оба котиледона (3) для контроля.

Поместите их в контейнеры, как показано на рисунке.

Через 8-10 дней.

Что вы можете видеть: росток с двумя семенами явно больше и сильнее, чем росток с одним семенем или росток с половиной семени.

Вывод: Таким образом, высокое качество семян является предпосылкой для получения хорошего урожая.

Период покоя растения

Период покоя является необходимым условием для прорастания семян. Это может быть вынужденный период покоя из-за отсутствия подходящих условий (температура, влажность). Сухие семена являются примером спячки семян.

Органическое покояние определяется свойствами самого семени. Термин «бездействие» в данном случае имеет условное значение. В большинстве случаев в таких семенах происходят метаболические процессы (дыхание, иногда рост зародыша), но прорастание подавлено. Семена в состоянии органического покоя, даже в условиях, благоприятных для прорастания, не прорастают вообще или прорастают плохо.

Способность семян находиться в состоянии вынужденного или органического покоя развилась у растений в процессе эволюции как способ пережить неблагоприятный период года для роста проростков. Таким образом, семена сохраняются в почве.

Основными причинами, препятствующими прорастанию семян, являются.

• Водонепроницаемость кутикулы обусловлена наличием палисадного слоя, состоящего из толстостенных клеток, кутикулы (водонепроницаемого воскового слоя);
• наличие в околоплоднике веществ, которые ингибируют (подавляют) прорастание;
• недоразвитие эмбриона;
• Физиологический механизм ингибирования прорастания.

Как происходит развитие

Этот процесс называется физиологическим и основан на латентном периоде и переходе к активной стадии развития. Постепенно образуется стебель и зеленая масса, после чего при надлежащем уходе получают семена бобовых. Все начинается с маленького ростка, и благодаря тщательному поливу формируется молодое растение. Наблюдая за процессом после посадки, можно заметить, что зародышевый корень первым вступает в контакт с окружающей средой, после чего, выравнивая стебель, появляются семенные почки, из которых распускаются листья. Как только рассада окрепнет, зеленая масса будет хорошо видна.

Определение органических веществ в семени

Известно, что мука производится путем измельчения зерен пшеницы на мельнице.

Цель: выяснить состав органических веществ в семенах пшеницы.

Что делать: возьмите пшеничную муку, добавьте в нее воду и сделайте небольшой комок теста. Заверните комок теста в марлю и тщательно промойте его в емкости с водой.

Что мы наблюдаем: вода в емкости помутнела, а на марле остался маленький липкий комочек.

Что мы делаем: капните 1-2 капли раствора йода в стакан воды.

Что мы наблюдаем: жидкость в пробирке становится синей.

Результат: вода для анализа стала синей, что означает наличие в ней крахмала.

На марле, где было тесто, осталась липкая, клейкая масса — глютен, или растительный белок.

Вывод: семена содержат растительный белок и крахмал, которые являются органическими веществами. Органические вещества в основном откладываются в семенах. Разные растения содержат его в разных количествах.

Читайте также: Типы питания микроорганизмов и основные ферменты бактерий