KIEŁKOWANIE NASION

Nasiona dwuliścienne

Nasiona
jednoliścienne

Warunki umożliwiające

kiełkowanie nasion

:

- dobra jakość nasion

(

wysoka żywotność

)

- odpowiednia dostępność wody
- wystarczająca dostępność tlenu
- odpowiednia temperatura
- ochrona przeciwko patogenom

Przechowywanie nasion

warunkujące brak utraty jakości nasion (

żywotności

)

- niska temperatura (-30

o

C, a nawet w ciekłym azocie

-196

o

C)

- ograniczona wilgotność

Warunki przeciwstawne do warunków umożliwiających

kiełkowania nasion.

Zawartość wody w dojrzałych nasionach:

■ większość nasion (ortodox seeds)

5-8% s.m

.

■ nasiona nie znoszące dehydratacji (recalcitrant seeds) –

20% s.m

.

np. dąb, orzech, leszczyna, kasztanowiec, rośliny

wodna

Jakość nasion

charakteryzuje

żywotność i wigor nasion tj.

- zdolność kiełkowania (%)
- szybkość kiełkowania
- szybkość wzrostu siewek

w temperaturze standardowej 20-25

o

C

oraz
w szerokim zakresie temperatur (tj. w
temperaturach ekstremalnych 5-35

o

C)

Kinetyka pobierania wody przez kiełkujące nasiona

Bewley & Black
(1994)

Zmiany uwodnienia i intensywności oddychania

nasienia w trakcie kiełkowania są podobne

Spoczynek i kiełkowanie nasion jest

regulowane przez

czynniki endogenne

-

hormony roślinne

Aktywacja zarodka

GA,

ETYLEN

ABA

Spoczynek nasion

– przewaga inhibitorów (ABA) na stymulatorami

(GA, etylen)

Stratyfikacja spadek inhibitorów (ABA),

indukcja syntezy stymulatorów (GA, etylen)

Kiełkowanie nasion

– przewaga stymulatorów (GA, etylen) nad

inhibitora (ABA)

Hormonalna regulacja ustępowania

spoczynku i kiełkowania nasion

tytoniu

Ustępowanie spoczynku –

1- „zmiękczenie” okrywy nasiennej,

2 -

spadek ABA

,

wzrost wrażliwości na GA

Kiełkowanie jest 2 etapowe: 1 –

wzrost syntezy GA (+ światło -

fitochrom)

i etylenu

2 – rozluźnienie bielma

(aktywacja β-glukanazy)

Procesy biochemiczne

przebiegające podczas kiełkowania

nasion

faza imbibicji

Produkcja RFT !!

Inicjacja cyklu komórkowego
Rozluźnianie ścian komórkowych

Mobilizacja materiałów zapasowych

faza kataboliczna

faza anaboliczna

m e t a b o l i c z n a

a k t y w a c j a z a r o d k a

Auto-oksydacja

dojrzewające nasienie

spoczynkowe

nasienie (przechowywanie)

Kiełkowanie

siewka

Embriogeneza

Spadek oddychania

Desykacja

Wzrost oddychania

ß-oksydacja

Hydratacja

RFT

H

2

O

RFT w nasionach

Szkodliwe skutki działania

RFT

DNA

–

utlenianie

(8-oxo-guanina)

Lipidy

–

peroksydacja

kwasów tłuszczowych m. in. w

błonach komórkowych

Białka

–

utlenienie białek

(powstawanie grup

karbonylowych w

niektórych aminokwasach:

lizyna, arginina, prolina,

tyrozyna).

Skutki działania RFT nie zawsze są

szkodliwe

korzystne podczas dojrzewania nasion

• utleniają białka zapasowe zakumulowane w nasieniu,

które stają się podatne na proteolizę podczas kiełkowania

korzystne podczas kiełkowania

:

• utleniają niektóre białka, co powoduje wzrost/utratę ich

aktywności jako enzymów

• modyfikują ekspresję genów

w kiełkujących nasionach

Kiełkowanie nasion związane

jest z

kontrolowaną (!) produkcją RFT

PĘCZNIENIE

KIEŁKOWANIE

Reaktywacja metabolizmu
(oddychanie)

Reaktywacja metabolizmu
(oddychanie)

RFT

Detoksykacja

Rozluźnianie bielma

Wzrost elongacyjny

(De)aktywacja białek

Czynniki transkrypcyjne

Ekspresja genów

System antyoksydacyjny

Homeostaza

Uszkodzenia

Kiełkowanie

Obrona przed patogenami

Stres oksydacyjny

Podsumowanie

Funkcje RFT w nasionach:

• podczas dojrzewania nasion

– powodują

utlenienie białek zapasowych i łatwiejszą ich

mobilizację (proteolizę) w trakcie procesu

kiełkowania

• podczas kiełkowania nasion

– powodują

utlenienie niektórych białek enzymatycznych,

co prowadzi do ich aktywacji (?)

• podczas starzenia

nasion

– stopniowo

nagromadzają się i powodują utlenianie DNA,

białek i peroksydację lipidów, nieodwracalne

uszkodzenia i spadek wigoru nasion.

Podsumowanie

Kiełkowanie i wzrost siewek

Kiełkowanie I w

Kiełkowanie I w

zrost siewki:

zrost siewki:

a. Nadziemne (epigeiczne) - po
pojawieniu się korzonka
zarodkowego następuje wydłużenie
hipokotyla, co powoduje

wyniesienie

liścieni

nad powierzchnię

gleby (fasola, rzodkiewka, cebula);

b. i c. Podziemne (hipogeniczne) -
wydłuża się epikotyl, a

liścienie

pozostają pod ziemią

(groch, dąb,

zboża);

Czynniki egzogenne

wpływające na

kiełkowanie nasion

• temperatura

(maksymalna, optymalna, minimalna)

• światło

:

-

nasiona niefotoblastyczne

(niewrażliwe na światło)

np. zboża, rośliny motylkowe, len

-

nasiona fotoblastyczne

(wrażliwe na światło)

■

dodatnio (światło stymuluje kiełkowanie) np. tytoń,

sałata Grand Rapids, jemioła

■ ujemne (światło hamuje kiełkowanie): czarnuszka, facelia

•

tlen

(niektóre nasiona znoszą hypoksję (np. pałka

szerokolistna, cynodon dactylon), a nawet anoksję (np. ryż) we
wczesnych

fazach kiełkowanie

• CO

2

–

zwiększenie stężenia do ok. 1% ogranicza kiełkowanie,

a

poniżej 15% - całkowicie hamuje kiełkowanie nasion.