Оплодотворение у растений

Оплодотворение – процесс слияния двух половых клеток (мужской и женской). Вследствие оплодотворения образуется зигота , которая дает начало новому организму. Пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает и с помощью пыльцевой трубки достигает завязи и семенного зачатка. При этом оболочка зародышевого мешка растворяется посте контакта с кончиком пыльцевой трубки, которая тоже разрывается, и из нее выходят два спермия . Один спермий сливается с яйцеклеткой – и образуется диплоидная зигота , из которой затем развивается зародыш семени. Другой, сливаясь со вторичным ядром центральной клетки, образует триплоидную клетку , из которой развивается эндосперм семени (его, в отличие от эндосперма голосеменных, называют вторичным). Происходит так называемое двойное оплодотворение . Именно такое оплодотворение является характерной особенностью покрытосеменных растений. Открыто профессором С.Г. Навашиным в 1898 г. У голосеменных оплодотворяется только одна яйцеклетка и эндосперм имеет гаплоидный набор хромосом.

СЕМЯ

Семя формируется из семенного зачатка в результате процесса двойного оплодотворения. Оно состоит из зародыша и запасных питательных веществ, защищенных семенной кожурой. Зародыш развивается из зиготы и является продуктом полового процесса. По форме он может быть прямым, согнутым, спиральным, подковообразным. В основном зародыш состоит из образовательных тканей. В нем различают зародышевый корешок и стебелек, к которому прикрепляются семядоли - первые зародышевые листья. Верхушка стебелька заканчивается почечкой. Запасные питательные вещества откладываются в разных частях семени, например, у злаков – в эндосперме, у бобовых – в семядолях. Семенная кожура формируется из интегументов (часть семяпочки у семенных растений, окружающая нуцеллус (центральная часть семяпочки)) семенного зачатка, бывает – одно- , дву- и многослойной. Главная функция семенной кожуры – защита зародыша от повреждений, проникновения микроорганизмов, чрезмерного высыхания и преждевременного прорастания. Снаружи на семени заметны рубчик (место отсоединения семени от семенной ножки) и семявход (микропилярное отверстие).

Семя цветковых растений различается по форме, характеру поверхности, окраске, размерам.

Строение семени одно- и двудольных растений неодинаково. Главным отличием является наличие двух семядолей в зародыше двудольных растений и одной – у однодольных.

Химический состав семени:

Вода – 12-14% массы сухого вещества; в процессе созревания семени содержание воды постепенно уменьшается;

Органические вещества – 82-84%; белки, жиры, углеводы (в семени злаков преобладают углеводы, у бобовых больше белков, а семена подсолнечника, льна или мака характеризуются высоким содержанием масла);

Минеральные вещества- 1,5-5,5%;

Химический состав семени зависит от условий среды: плодородия почвы, увлажнения, количества тепла.

ПЛОД

Плод имеет околоплодник, в котором могут быть одно или несколько семян. Он защищает семя от механических повреждений, высыхания, действия высоких и низких температур. После созревания плода у большинства растений околоплодник раскрывается и семена разбрасываются. По этому признаку различают раскрывающиеся и нераскрывающиеся плоды.

Околоплодник состоит из трех слоев. Внешний слой – экзокарпий , образуется из эпидермы завязи. Его поверхность часто покрыта кутикулой, волосками разных типов. Внутренний слой околоплодника – эндокарпий у косточковых пород (слива, персик, вишня и др.) превращается в массивное толстостенное образование (косточку). Средний слой – мезокарпий – часто разрастается, становится мясистым и сочным, и формируются сочные плоды, мякоть которых содержит много растворимых сахаров (слива, виноград) или масла (маслина). Все три слоя иногда вместе называют перикарпием . У сухих плодов слои околоплодника в основном срастаются в одно целое.

Характерным признаком хлорофиллоносных клеток экзокарпия сочных плодов является постепенное превращение одних типов пластид в другие, что можно наблюдать, например, у помидоров, рябины и у плодов других растений, когда они из зеленых становятся сначала беловатыми (хлоропласты превращаются в лейкопласты) и при созревании приобретают оранжевый или красный цвет (образуются хромопласты). У других растений цвет плодов изменяется вследствие синтеза других пигментов (антоцианы, флавоноиды).

Разнообразие плодов: плоды сочные и сухие, простые и сборные, соплодия.

По содержанию воды в околоплоднике различают плоды сухие и сочные, а по количеству семян в них – односемянные и многосемянные. Кроме того, плоды различаются по их происхождению. Простым является плод, который развивается из цветка с одним пестиком. Сборный (сложный) плод формируется из цветка с несколькими пестиками. Соплодие образуется из соцветия.

Многосемянные сухие плоды (боб, стручок, стручочек, коробочка) при созревании раскрываются – раскрывающиеся , чем обеспечивают лучшее разбрасывание семян.

Боб (фасоль, горох, дереза) – одногнездный плод, раскрывается от вершка до основания двумя корками по двум швам. Семена в нем прикрепляются к чешуйкам возле брюшного шва.

Стручок (капуста, хрен) и стручочек (пастушья сумка) – двугнездный плод, раскрывается от основания до вершка двумя корками, между которыми есть пленчатая перегородка с семенами. Короткий стручок, длина которого не больше ширины или превышает ее немного, называется стручочек.

Коробочка – плод, имеющий вид коробочки, которая закрывается крышечкой (белена), отверстиями (мак), зубцами (гвоздичные), створками (дурман). Коробочка может быть одно- и многогнездной. У некоторых видов какао коробочки совсем не раскрываются, семена из них высвобождаются, когда сгнивает околоплодник. Такие нераскрывающиеся коробочки называют сухими ягодами.

К нераскрывающимся плодам принадлежат орех или орешек с твердым деревенистым околоплодником (лещина), семянка – с кожистым околоплодником (астровые), зерновка – с кожистым околоплодником, который плотно сросся с семенем (злаки). Семянки и орешки с околоплодником в виде расширенного перепончатого приложения называют крылатками (вяз, ясень, граб, береза). Желудь (дуб) имеет твердый одревесневевший околоплодник, который сросся с семенем и покрыт плюской, которая происходит от бесплодных цветков соцветия.

Сочные плоды – ягода, костянка, яблоко, тыква, померанец. Ягода – это сочны околоплодник, внешняя часть которого у некоторых растений может быть кожистой или даже жесткой. Семян в ягодах бывает от одного (виноград, смородина, брусника, черника) до нескольких. Костянка – это односемянный сочный нераскрывающийся плод с твердым эндокарпием (терн, черемуха, вишня, абрикос). У некоторых видов (миндаль) мезокарпий сухой, кожистый. Такие костянки называются сухими . Яблоко – плод, у которого мезокарпий образуется из тканей разросшегося цветоложа, а семя окружено хрящевым эндокарпием (яблоко, груша, рябина). Тыква – плод, внешний слой околоплодника которого твердый, а семена находятся в сочном мякише (дыня, тыква, арбуз). Лимон, апельсин, грейпфрут имеют плод, который называется померанцем , или гесперидием , и образуется вследствие срастания нескольких плодолистиков. Внешний сплошной слой околоплодника утолщен. В нем есть железистые образования, которые вырабатывают эфирные масла. Средний слой околоплодника белый, волокнистый, внутренний – раздельный, сочный, мясистый.

К сборным плодам принадлежит сборная семянка , характерная для клубники. На сочном разросшемся выпуклом цветоложе содержатся многочисленные мелкие семянки. Сборным плодом является также гипантий , или сборный орешек , – внутри сочного разросшегося бокаловидного цветоложа лежит много сухих плодов-орешков (шиповник). Сборная костянка у малины, ежевики – на белом сухом разросшемся выпуклом коническом цветоложе находятся сочные плоды костянки. Соплодия – это совокупность плодов одного соцветия, которые срослись околоплодниками сочными (шелковица, ананас) или сухими (свекла).

Распространение плодов и семян

Распространение плодов и семян – одна из важных приспособительных особенностей растений, приобретенная в процессе их эволюционного развития.

Анемохория (воздушными потоками) – один из самых распространенных способов расселения растений. Приспособления у растений: незначительная масса плодов и семян 9у орхидей), наличие на них волосков (у тополя, одуванчика), крылатые выросты (у ясеня, березы, клена), жизненная форма «перекати-поле».

Гидрохория (водой) – у водных, прибрежных и болотных растений (стрелолист, некоторые пальмы, осока) плоды и семена переносятся морскими течениями, реками, ручьями, дождевыми потоками. Приспособления: несмачиваемость семени водой, наличие раздутых выростов, заполненных воздухом.

Зоохория (животными) – орнитохория (птицами), заурохория (пресмыкающимися), ихтиохория (рыбами), энтомохория (насекомыми) и, мирмекохория (муравьями). Приспособления: липкие плоды и семена (у омелы, лилии), наличие прищепок в виде шипов или крючочков(у лопуха, дикой моркови), сочность, яркая окраска плодов (у черешни, рябины), питательные придатка, привлекающие муравьев (у чистотела, фиалки).

Антропохория (человеком) – выполняет одну из ведущих ролей в расселении растений на планете (сельскохозяйственная деятельность).

Автохория (самостоятельно). Приспособления: растрескивание плодов (у люпина, чины), «выстреливания» слизистой жидкости с семенами (у «бешеного» огурца), наличие длинных остистых придатков, благодаря которым плоды как будто ввинчиваются в землю (у ковыля).

Прорастание семян

Прорастанием называют переход семени из состояния покоя к вегетативному росту зародыша и формированию из него проростка. Семена некоторых растений прорастают сразу или вскоре после созревания. У многих древесных пород и лесных травянистых растений оно имеет длительный период глубокого покоя и прорастает только через год, два или более после опадания. Период покоя семени очень важен для выживания растений, т.к. является механизмом, обеспечивающим прорастание только при благоприятных для дальнейшего развития растения условий. Например, у многих растений умеренной зоны прорастание стимулируется низкими зимними температурами. У одних растений смена быстро теряют всхожесть (у верб и тополя), а у других сохраняет ее на протяжении нескольких лет (у овощных культур, хлебных злаков), очень долго сохраняют всхожесть семена многих бурьянов.

Для прорастания семян необходимо оптимальное соединение температуры, влажности и свободного доступа кислорода. Большинство растений прорастает в темноте, на свету.

Оптимальная температура – для каждого вида растений характерен свой температурный оптимум, при котором прорастает семя.

Влажность – процесс прорастания начинается с поглощения семенем большого количества воды. Вода проникает через пыльцевход и семенную кожуру и обусловливает набухание семени. Одновременно с поглощением воды усиливается дыхание и активизируются ферменты, под влиянием которых начинается перевод питательных веществ в растворимое состояние. Они используются для роста зародыша.

Свободный доступ воздуха – необходим для обеспечения процесса интенсивного дыхания увлажненного семени.

Во время прорастания первым появляется зародышевый корешок, который закрепляет растение в почве и начинает самостоятельно всасывать воду и растворенные в ней минеральные вещества, необходимые для дальнейшего развития зародыша 9гетеротрофный тип питания). За счет усиленного роста и деления клеток зародыш превращается в проросток. Некоторое время он развивается, поглощая питательные вещества из эндосперма или семядолей, а затем переходит к самостоятельному питанию (автотрофный тип питания). Если во время прорастания семядоли выносятся на поверхность, то это надземный тип прорастания (у фасоли, тыквы, клена), а если остается в почве – подземный (у гороха, дуба, пшеницы).

Рост и развитие растений

Процессы роста и развития отражают наследственные особенности и всю совокупность процессов взаимодействия растительного организма с факторами среды. Они связаны между собой и обуславливают друг друга. Рост высшего многоклеточного растения состоит из процессов деления клеток, их роста и дифференциации, образования новых органов и тканей. У очень молодых растений способны расти все клетки. Позднее ростовые процессы локализуются в определенных частях тела растения и в основном в верхушках стеблей и корней – апикальный (верхушечной) тип роста, а в органах, которые растут в толщину, – еще и в цилиндрической зоне (камбий). Кроме верхушечного некоторые растения, например злаковые, имеют вставочный (интеркалярный) тип роста. Зоны этого типа роста есть над каждым узлом – местом прикрепления листьев. К неограниченному росту способны стебли и корни многих растений. Рост листа всегда ограничен: сначала растут все клетки, а затем – только основания (базальный тип роста). Рост разных частей цветка, видоизмененных листьев также ограничен.

Биологическое значение цветка, семени, плодов и их роль в жизни человека

С помощью цветов происходит половое размножение растений, и в этом заключается их основное биологическое значение. Цветки используют в медицине, пищевой промышленности, парфюмерии. Из лепестков роз и цветков лаванды, например, изготавливают эфирные масла с характерными бактерицидными свойствами. Эфирные масла многих растений используют в парфюмерии для производства разнообразной ароматической продукции. Из лепестков роз готовят варенье, добавляют их в чай. Сухие бутоны гвоздичного дерева используют как пряности. Лепестки календулы лекарственной имеют ранозаживляющие, желчегонные, бактерицидные, противовоспалительные свойства. Из них, а также из сафлора красильного и рылец шафрана изготавливают пищевые красители. Бутоны некоторых видов бананов используют в качестве овощей. У цветках образуется нектар, из которого пчелы делают мед. В медицине используют и пыльцу растений. Из софоры японской получают витамин Р (рутин).

Цветки имеют эстетическое значение, украшая дома, интерьеры офисов. Изображения некоторых цветков используют в геральдике.

Плоды в жизни растений защищают семена и обеспечивают их распространение.

Плоды и семена широко использует человек в разных отраслях производства. Они являются основными продуктами питания (хлебные, крупяные, овощные, фруктово-ягодные), широко используются в медицине (семена каштана конского, льна, плоды дынного дерева, рябины, черники, малины, дурмана), для изготовления бытовых украшений (ожерелья), предметов одежды (пуговицы), посуды, игрушек.

1. Пестик (зв - завязь, ст - столбик, рц - рыльце, плц - плацента, смч - семязачаток); 2. Тычинка (тн - тычиночная нить, св - связник, плн - пыльник, пц - пыльца, нк - нектарник, стм - стаминодий); 3. Венчик; 4. Лепесток (плл - пластинка лепестка, нгл - ноготок лепестка, ч - чашечка); 5. Подчашие; 6. Цветоложе; 7. Узлы; 8. Междоузлия; 9. Цветоножка (прц - прицветник, прцп - прицветничек)

Типы соцветий

1. Кисть; 2. Щиток; 3. Метелка; 4. Простой колос; 5. Сложный колос; 6. Початок; 7. Простой зонтик; 8. Сложный зонтик; 9. Головка; 10. Корзинка; 11. Развилина; 12. Извилина; 13. Завиток

>>Образование семян и плодов

§ 46. Образование семян и плодов

Что же происходит в семязачатке после оплодотворения? Оплодотворенная яйцеклетка делится на две клетки . Каждая из возникших при этом клеток снова делится и т. д. В результате многократных делений клеток развивается многоклеточный зародыш нового растения .

Из самой крупной клетки семязачатка, слившейся со вторым спермием, развиваются клетки эндосперма, в которых накапливаются запасы питательных веществ. Эндосперм снабжает ими развивающийся зародыш.

Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. Так, после оплодотворения из семязачатка развивается семя, состоящее из кожуры и зародыша.

Семя - орган размножения растений, развивающийся после оплодотворения из семязачатка.

При образовании семени и плода один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу (оплодотворенная яйцеклетка). В дальнейшем зигота делится многократно, и в результате развивается многоклеточный зародыш растения. Центральная клетка, слившаяся со вторым спермием, также многократно делится, однако второй зародыш не возникает. Образуется особая ткань – эндосперм. В клетках эндосперма накапливаются запасы питательных веществ, необходимых для развития зародыша. Покровы семязачатка разрастаются и превращаются в семенную кожуру.

Таким образом, в результате двойного оплодотворения образуется семя, которое состоит из зародыша, запасающей ткани (эндосперма) и семенной кожуры. Из стенки завязи образуется стенка плода, называемая околоплодником.

Типы семян

1. с эндоспермом (семя состоит из трех частей: семенной кожуры, эндосперма и зародыша. Семя с эндоспермом присуща Односемядольные, но может происходить и в двудольных - маковых, пасленовых, зонтичных);

2. с эндоспермом и периспермом (обычно редкий тип строения, когда в семени является зародыш, эндосперм и перисперм. Он характерен для лотоса, мускатного ореха);

3. с периспермом (эндосперм полностью расходуется на формирование зародыша. Семена такого типа свойственно гвоздичным);

1. без эндосперма и перисперма (зародыш занимает всю полость зародышевого мешка, а запасные питательные вещества накапливаются в семядолях зародыша. Вместе семя состоит из двух частей: семенной кожуры и зародыша. Такое строение семени свойственна бобовым, тыквенным, розоцветных, ореховым, буковым и др.)

Перисперм - Запасающая диплоидная ткань семени, в которой откладываются питательные вещества. Возникает из нуцеллуса.

Эндосперм - Крупноклеточная запасающая ткань, основной источник питания для развивающегося зародыша. Сначала он активно передает зародышу вещества, поступающие от материнского организма, а затем служит резервуаром для откладывания питательных веществ.

Рис. Семена

16. Классификация плодов. Соплодия .

Плод-орган размножения покрытосеменных растений, образующийся из одного цветка и служащий для формирования, защиты и распространения заключенных в нём семян. Многие плоды-ценные продукты питания, сырьё для получения лекарственных, красящих веществ и т. п.

Классификация плодов

В большинстве классификаций плоды обычно разделяют на настоящие (формирующиеся из разросшейся завязи) и ложные (в их образовании принимают участие и другие органы).

Настоящие плоды подразделяют напростые (сформированные из одного пестика) и сложные (возникшие из многочленного апокарпного гинецея).

Простые делят по консистенции околоплодника на сухие и сочные .

Среди сухих различают односеменные (например, зерновка, орех) и многосеменные . Многосеменные плоды разделяют на вскрывающиеся (боб, коробочка, мешочек, стручок и др.) и невскрывающиеся. Невскрывающиеся сухие многосеменные плоды разделяют на членистые (членистый боб, членистый стручок) и дробные (вислоплодник, двукрылатка и др.)

Среди сочных плодов также выделяют многосемянны (тыквина, яблоко, ягода) и односемянные (костянка).

Сложные называют, исходя из названий простых плодов (многокостянка, многоорешек и т. д.).

В отличие от плода (простого или сложного), соплодие формируется не из одного цветка, а из целого соцветия или его частей. В любом случае в образовании соплодия кроме цветков принимают участие оси соцветия. Соплодие пред­ставляет собой продукт видоизменения (после оплодотво­рения) не только цветков, но также осей соцветия. В типичных случаях соплодие имитирует плод и соответству­ет ему функционально. Классический пример - соплодие ананаса.

17 ,Вегетативного размножения растений и его биологическое значение Вегетативное размножение растений (от лат. vegetativas - растительный) - это размножение растений с помощью вегетативных органов (корня, стебля, листа) или их частей. Вегетативное размножение растений основывается на явлении регенерации. Во время такого способа размножения все свойства и наследственные качества в дочерних особей полностью сохраняются.

Различают естественное и искусственное вегетативное размножение.Естественное размножение происходит постоянно в природе через невозможность или затрудненность семенного размножения. Основывается на отделении от материнского растения жизнеспособных вегетативных органов или частей, способных в результате регенерации восстанавливать целое растение из ее части. Вся совокупность полученных таким образом особей имеет название клон. Клон (от греч. clon - росток, ветвь) - популяция клеток или особей, которая образуется в результате бесполого деления из одной клетки или особи. Вегетативное размножение растений в природе осуществляется путем:

Разделения (одноклеточные);

Корневыми ростками (вишня, яблоня, малина, ежевика, шиповник);

Коренебульбами (орхидея, георгины);

Отводками (смородина, крыжовник);

Усами (земляника, лютик ползучий);

Oкорневищами (пырей, тростник);

Клубнями (картофель);

Луковицами (тюльпан, лук, чеснок);

Выводковыми почками на листьях (бріофілюм).

Биологическое значение вегетативного размножения: а) одно из приспособлений для образования потомков там, где нет благоприятных условий для полового размножения; б) у потомков повторяется генотип родительской формы, что важно для сохранения признаков сорта; в) один из путей сохранения ценных сортовых признаков и свойств; г) при вегетативном размножении растение может храниться при условиях невозможности семенного воспроизведения; д) предпочтительный способ размножения декоративных растений; е) при прививке - в привойной растения возрастает устойчивость к внешним условиям.Следует отметить и недостатки вегетативного размножения: а) передаются отрицательные черты б) передаются болезни материнского организма.

18. БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ, ЕГО РОЛЬ И ФОРМЫ Размножение – универсальное свойство всех живых организмов, способность воспроизводить себе подобных. С его помощью происходит сохранение во времени видов и жизни в целом. Жизнь клеток, намного короче жизни самого организма, поэтому его существование поддерживается только за счет размножения клеток. Различают два способа размножения – бесполое и половое. При бесполом размножении главным клеточным механизмом, обеспечивающим увеличение числа клеток, является митоз. Родителем является одна особь. Потомство представляет собой точную генетическую копию родительского материала. 1) Биологическая роль бесполого размножения Поддержание приспособленности усиливает значение стабилизирующего естественного отбора; обеспечивает быстрые темпы размножения; используется в практической селекции. 2) Формы бесполого размножения У одноклеточных организмов выделяют следующие формы бесполого размножения: деление, эндогонию, шизогонию и почкование, спорообразование. Деление характерно для амебы, инфузории, жгутиковые. Сначала происходит митотическое деление ядра, затем цитоплазма делится пополам все более углубляющейся перетяжкой. При этом дочерние клетки получают примерно одинаковое количество цитоплазмы и органоидов. Эндогония (внутреннее почкование) характерно для токсоплазмы. При образовании двух дочерних особей материнская дает лишь двух потомков. Но может быть внутреннее множественное почкование, что приведет к шизогонии. Встречается у споровиков (малярийного плазмодия) и др. Происходит многократное деление ядра без цитокинеза. Из одной клетки образуется очень много дочерних. Почкование (у бактерий, дрожжевых грибов и др.). При этом на материнской клетке первоначально образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро (нуклеоид). Почка растет, достигает размеров материнской особи, а затем отделяется от нее. Спорообразование (у высших споровых растений: мхов, папоротников, плаунов, хвощей, водорослей). Дочерний организм развивается из специализированных клеток – спор, содержащих гаплоидный набор хромосом. 3) Вегетативная форма размножения Характерна для многоклеточных организмов. При этом новый организм образуется из группы клеток, отделяющихся от материнского организма. Растения размножаются клубнями, корневищами, луковицами, корнеклубнями, корнеплодами, корневой порослью, отводками, черенками, выводковыми почками, листьями. У животных вегетативное размножение встречается у самых низкоорганизованных форм. Ресничные черви делятся на две части, и в каждой из них восстанавливаются недостающие органы за счет неупорядоченного деления клеток. Кольчатые черви могут восстанавливать целый организм из одного членика. Этот вид деления лежит в основе регенерации – восстановления утраченных тканей и частей тела (у кольчатых червей, ящериц, саламандр)

19 Половое размножение - связано со слиянием специализированных половых клеток - гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия - слияние одинаковых гамет; гетерогамия - слияние разных по размеру гамет; оогамия - слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.

Для некоторых групп растений характерно чередование поколений, при котором половое поколение продуцирует половые клетки (гаметофит), а неполовое поколение производит споры (спорофит).

Оплодотворение - это объединение ядер мужских и женских поло­вых клеток - гамет, приводящее к формированию зиготы и последующему развитию из неё нового (дочернего) организма.

Гамета – это репродуктивная клетка, имеющая одинарный (или гаплоидный) набор хромосом, участвующая в половом размножении. То есть, другими словами, яйцеклетка и сперматозоид являются гаметами с набором хромосом по 23 в каждой.

Зигота – это результат слияния двух гамет. То есть зигота образуется в результате слияния женской яйцеклетки и мужского сперматозоида. В последствие она развивается в особь (в нашем случае, в человека) с наследственными признаками обоих организмов родителей.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором, то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей.

8. СЕМЯ, ПЛОД, СОПЛОДИЕ

СЕМЯ. Если низшие и многие высшие растения размножаются спорами, не имеющими многоклеточных покровов, то семенные растения размножаются семенами.

_____________________________________

Только у харовых водорослей развивающаяся зигота (спора) окружена несколькими спирально окружающими ее вегетативными покровными клетками архегония. В таком состоянии это растение переживает период покоя и может эффективно расселяться.
_______________________________________

Семя - орган полового размножения и расселения семенных растений, обычно развивающийся из оплодотворенного семязачатка.

У голосеменных семена развиваются прямо на поверхности макроспорофилла (на семенной чешуе), а у покрытосеменных семена заключены в полость плода. В отличие от споры - единицы расселения споровых растений - семя обладает рядом особенностей, возникших в результате прогрессивной эволюции. Прежде всего семя представляет собой многоклеточную структуру, объединяющую запасающую ткань, зачаточное дочернее растение (зародыш) и специальный защитный покров. Этим семя существенно отличается от споры, где все необходимое для развития будущего растения-гаметофита содержится в единственной клетке.

По своей физиологии спора и семя также существенно различаются. Спора прорастает немедленно при поступлении в клетку влаги. Многие семена имеют различной длительности период физиологического покоя, в течение которого они не способны к активной жизнедеятельности и образованию проростка. Иными словами, семена как единицы расселения растений во всех отношениях значительно более надежны и универсальны, чем споры.

Рис. 105 Семена с эндоспермом, окружающим зародыш,- А (мак-Papaver somniferum); с эндоспермом, примыкающим к зародышу,- Б (пшеница-Trificum aestivum); с запасными веществами, отложенными в семядолях зародыша,- В (горох - Pisum sativum); с эндоспермом, окружающим зародыш, и мощным периспермом - Г (перец - Piper nigrum); с периспермом:- Д (куколь - Agro-stemma gjfhago):
1 - семенная кожура, 2 - эндосперм. Части зародыша: 3 - корешок, 4 - стебелек, 5-почечка, 6 - семядоли, 7 - околоплодник, 8-перисперм

Развитие семени начинается с того, что зигота, располагающаяся в семязачатке, вытягивается в длину и делится поперек перегородкой. Одна из. клеток образует так называемый подвесок, или суспензор, другая -_ собственно зародыш. Подвесок содействует питанию зародыша, погружая его в эндосперм, а нередко приобретает свойства гаустория - присоски. Вторая клетка многократно митотически делится и в конечном итоге образует зародыш.

У голосеменных эндосперм гаплоидный и образуется тканями женского гаметофита. У покрытосеменных начало эндосперму дает триплоидное ядро, образовавшееся в результате слияния диплоидного вторичного ядра зародышевого мешка и одного из спермиев. Деление этого ядра дает всю массу питательной ткани - эндосперма. Степень развития эндосперма у разных таксонов неодинакова. Как правило, чем примитивнее в эволюционном отношении систематическая группа, тем лучше развит у нее эндосперм. Редукция эндосперма обычно связана с увеличением относительных размеров зародыша. С увеличением его размеров запасные вещества обычно накапливаются в самом зародыше (рис. 105).

В процессе развития женского гаметофита, а затем зародыша и эндосперма мегаспорангий, т. е. нуцеллус семязачатка, обычно разрушается, а его запасные вещества используются. Однако у некоторых таксонов эта ткань частично сохраняется, превращаясь в питательную ткань, физиологически аналогичную эндосперму. Она носит название перисперма и отмечена для семян представителей семейств перцевых, гвоздичных и ряда других.

Основные структурные части зрелого семени: семенная кожура, питательная (запасающая) ткань и зародыш.

Семенная кожура. Семенная кожура, или спермодерма, формируется главным образом за счет интегументов семязачатка, реже - за счет разрастания тканей халазы. У большинства растений семенная кожура плотно окружает семя и служит основным защитным покровом, препятствующим его иссушению и преждевременному насыщению влагой. Структурные особенности семенной кожуры связаны со способами распространения и прорастания семян. Они имеют большое значение для систематики. У семян, развивающихся во вскрывающихся плодах, в семейной кожуре часто образуется защитный слой из склерифицированных клеток. Иногда наружный слой кожуры становится мясистым и сочным (саркотеста), что привлекает птиц и млекопитающих и способствует распространению семян.

Рис. 106 Семя фасоли Phaseolus vulgarfs (А - общий вид, Б - зародыш): 1 - след халазы, 2 - след микропиле, 3-рубчик, 4 - семенной шов, 5 - семенная кожура (спермодерма), 6 - почечка, 7 - семя

На поверхности семени обычно хорошо заметен рубчик - след, остающийся на месте прикрепления семени к фуникулусу (рис. 106). Морфологические особенности рубчика - форма, размеры, окраска и т. д.- имеют большое значение в систематике растений, а также

Широко используются в семеноведении при характеристике и определении семян.

Канал, или углубление в семенной кожуре, являющееся остатком микропиле семязачатка, называется микропилярным следом, остаток халазы иа противоположном конце семени именуется халазалъным следом. Через микропилярный след при прорастании семени выходит корешок. Помимо рубчика, микропилярного и халазального следов на семенной кожуре обычно можно заметить особое утолщение, называемое ребром семени или его швом. Шов возникает в той части фуникулуса, которая у некоторых типов семязачатков сливается с иктегументом.

Многим семенам цветковых растений свойственно особое образование, имеющее вид мясистых наростов, пленок или бахромы. Оно Развивается в различных частях семени и получило название присемянника или ариллуса. Природа присемянника различна. Иногда он возникает в результате разрастания тканей фуникулуса, обрастает семя частично или полностью, плотно прилегая к семенной кожуре, но не срастается с нею. В иных случаях ариллус - производное наружного интегумента семязачатка. Присемянники, располагающиеся близ микропилярного следа семени, известны под названием карункулы. Присемянники большей частью ярко окрашены и содержат сахара, жиры и белки. Эти придатки часто привлекают определенных животных, обычно птиц или муравьев, которые способствуют распространению семян и расселению растений.

Питательные ткани. Питательной тканью в семенах могут быть эндосперм и перисперм. Чаще в семенах встречается эндосперм, реже перисперм, еще реже - обе питательные ткани одновременно. У некоторых таксонов специальные питательные ткани полностью отсутствуют и тогда запасные вещества откладываются непосредственно в зародыше.

Консистенция питательной ткани различна: твердая, жидкая, слизистая и т. п. Твердый, но снабженный глубокими складками и бороздами эндосперм называется руминированным. Чаще всего в питательной ткани накапливаются углеводы в виде зерен вторичного крахмала, реже липиды в виде капелек жирного масла. Кроме того, в семенах всегда имеются запасные белки, что особенно важно при прорастании, и фосфорное соединение фитин, которому приписывают роль стимулятора в метаболических процессах, совершающихся при прорастании.

В зависимости от химического состава преобладающих запасных веществ семена разделяют на крахмалистые (пшеница, кукуруза, рис и многие другие злаки), масличные (подсолнечник, лен, арахис, соя) и белковые (большинство бобовых).

Зародыш. Зародыш обычно образуется из оплодотворенной яйцеклетки и представляет собой зачаток новой особи. Зародыш - это миниатюрный спорофит. Процесс формирования зародыша (эмбриогенез) сложен и подразделяется на несколько периодов. Этот процесс имеет свои особенности. Семена большинства растений заключают один зародыш. Он чаще всего бесцветен, реже окрашен и тогда содержит хлорофилл. Степень морфологической расчлененности зародыша различна у разных систематических групп. Зародыш в значительной мере составлен из меристематических клеток. Для наиболее примитивных таксонов характерен так называемый недоразвитый зародыш. Он очень маленький, точечный и формируется поздно, за период прорастания семени. У эволюционно более продвинутых групп зародыш хорошо развит, в его частях могут откладываться питательные вещества, а специальные питательные ткани (эндосперм и перисперм) при этом редуцируются или полностью исчезают. У большинства цветковых растений ось зародыша состоит из зародышевых корешка и стебелька. К верхней части стебелька прикрепляются семядоли. Часть стебелька, располагающаяся ниже семядолей, называется гипокотилем, выше эпикотилем (см. рис. 51). Верхушка стебелька завершается почечкой, или плюмулой, зачатком главного побега растения. В семени корешок всегда направлен к следу микропиле. Из него образуется главный корень нового растения. У части семян гипокотиль и эпикотиль при прорастании способны удлиняться и выносить семядоли на поверхность. Число семядолей различно. У двудольных их обычно две, очень редко три или четыре, у однодольных только одна, у голосеменных их чаще всего несколько (от 2 до 15). Семядоли - первые листья растения, развивающиеся в семени на еще не дифференцированном зародыше-. Считается, что односемядольный-зародыш произошел от двусемядольного в процессе эволюции. При надземном прорастании семядоли зеленеют и способны к фотосинтезу, а при подземном служат главным образом хранилищем питательных веществ, например у лещины или дуба. В других случаях семядоли (у злаков) выполняют роль гаустория, поглощающего питательные вещества эндосперма и передающего их в надземную часть проростка.

Физиология семени и его прорастание. Рост семени обычно заканчивается незадолго до завершения его полного физиологического развития. Несколько позднее прекращается приток питательных веществ и снижается активность растительных гормонов. По мере того как активность гормонов и ферментов снижается до минимума, влажность семян падает. Покровы семени претерпевают существенные изменения: их ткани частично отмирают, уплотняются и нередко одревесневают. Такие зрелые семена способны переносить неблагоприятные условия среды и могут длительно (иногда до нескольких десятков лет) сохранять способность к прорастанию. Такие зрелые семена находятся в физиологическом покое, в этом состоянии происходят метаболические процессы, дыхание, иногда «дозревание» зародыша, но способность к набуханию при поступлении влаги и прорастанию часто заторможена.

Степень глубины физиологического покоя и его длительность неодинаковы. Семена выводятся из состояния покоя различным образом. Некоторые семена, особенно однолетних растений, легко набухают и прорастают уже под влиянием увлажнения. Для прорастания других и нормального развития проростка обязательна холодная стратификация, т. е. длительное выдерживание их при пониженной температуре, во влажной среде и в условиях хорошей аэрации. Наконец, существует еще одна группа так называемых «твердосеменных», семенная кожура которых в силу ее структурных особенностей водонепроницаема. Такие семена прорастают только после скарификации - искусственного нарушения целостности кожуры с помощью надцарапываиия, перетирания с песком, ошпаривания кипятком и т. д. В природе такие семена набухают и прорастают обычно под влиянием резкой смены температурных режимов, способствующих нарушению целостности оболочки.

Прорастанием семян называют их переход от состояния покоя к вегетативному росту зародыша и формированию из него проростка. Прорастание начинается при оптимальном для каждого вида сочетании влажности и температуры среды, при свободном доступе кислорода.

Прорастание семян сопровождается сложными биохимическими и морфофизиологическими процессами. При поступлении воды в семенах резко усиливается процесс дыхания, активизируются ферменты, запасные вещества переходят в легкоусвояемую, подвижную форму, образуются полирибосомы и начинается синтез белка и других веществ. Рост зародыша обычно начинается с прорыва покровов удлиняющимися зародышевым корнем и гипокотилем в области микропилярного следа. После появления корня почечка развивается в побег, на котором развертываются настоящие листья (см. рис. 51). В практике сельского хозяйства жизнеспособность и качество семян характеризуются всхожестью, т. е. процентом семян, давших нормальные проростки в оптимальных для них условиях за определенный срок. Для полевых культур этот срок равен 6-10 суткам, для древесных - до 2 месяцев.

Семена представляют собой орган полового размножения и расселения двух групп высших растений – покрытосеменных и голосеменных. Развивается семя из семязачатка (семяпочки), который у покрытосеменных (цветковых) растений располагается внутри пестика (в завязи ) . Поскольку после опыления и оплодотворения завязь превращается в плод , у покрытосеменных растений семя (или семена, если их несколько) оказываются внутри плода. У голосеменных растений семязачаток, а затем и семя располагаются открыто (голо) на поверхности чешуи (мегаспорофилла) шишки (стробилы).

Размеры, форма и окраска семян растений очень разнообразны. Чаще всего семена имеют шаровидную или удлиненно-шаровидную форму, иногда цилиндрическую. На их поверхности встречаются разнообразные выросты, которые играют важную роль в распространении семян. У пальм бывают очень крупные семена, самые мелкие семена встречаются у орхидных (обычно весом около тысячных долей миллиграмма).

Строение семени

Снаружи семя покрыто покровами (кожурой), которая выполняет главным образом защитную функцию. Внутри семени находится зародыш , развивающийся из зиготы – оплодотворенной яйцеклетки. Клетки зародыша имеют диплоидный набор хромосом (2n). Кроме того, в семенах около 85% покрытосеменных растений есть эндосперм – специальная ткань, имеющая триплоидный набор хромосом. Эндосперм обеспечивает зародыш и формирующийся из него проросток растения питательными веществами. У голосеменных растений эндосперм имеет иное происхождение, чем у покрытосеменных: он образуется до оплодотворения из зародышевого мешка (женский гаметофит). Набор хромосом в его клетках сначала 1n, а затем, после слияния клеток, эндосперм голосеменных становится полиплоидным. Тем не менее, он выполняет ту же функцию, что и эндосперм цветковых растений: обеспечивает развивающийся зародыш питательными веществами. У некоторых растений (голосеменные, лилейные, орхидные, сложноцветные) образуется несколько зародышей (полиэмбриония).

Кожура семени, которая имеется у всех семян, многослойна. Ее функция – защита семени от высыхания, иногда от преждевременного прорастания и во многих случаях от света. Окраска кожуры семени часто темная, что зависит от присутствия в ней тех или иных пигментов, чаще всего антоцианов. Поскольку семена покрытосеменных растений обеспечены дополнительной защитной оболочкой – стенкой плода (околоплодником), то плотность и окраска кожуры семени зависит от характера околоплодника: если околоплодник прочный (дуб, подсолнечник), то семенная кожура тонкая, в противном случае кожура толстая и деревянистая. Семена сухих вскрывающихся плодов имеют более прочную и дифференцированную кожуру. В распространении семян важную роль играют выросты, образующиеся на семени. Они могут быть в виде волосков, что облегчает перенос семян ветром (тополь, ива). У семян некоторых растений имеются мясистые придатки, обычно ярко окрашенные и богатые жирными маслами, белками, крахмалом (бересклет, фиалка, копытень), что привлекает птиц и насекомых, облегчая распространение семян.

При детальном рассмотрении семени на его поверхности можно заметить рубчик . Это место, где к семени прикреплялась семяножка , соединявшая сначала семязачаток, а потом семя с плодом (точнее с плацентой плода). Рядом с ним находится небольшое отверстие – семявход (микропиле). Оно необходимо для поступления воды в семя при его набухании, кроме того, корешок зародыша в большинстве случаев направлен к семявходу, и если при набухании семени кожура не лопается, то корешок прорастает из семени наружу через семявход.

Зрелые семена цветковых растений различаются главным образом по соотношению размеров зародыша и эндосперма, форме зародыша и его положению в семени.

Зародыш растений может быть дифференцирован в различной степени. Дифференцированный зародыш зрелого семени обычно состоит из зародышевого корешка; зародышевого стебелька (гипокотиля); зародышевых листьев – семядолей и почечки, где находится точка роста побега. Таким образом, дифференцированный зародыш имеет зачатки всех вегетативных органов будущего растения.

У двудольных растений чаще бывает две семядоли, расположенные по бокам от зародышевого стебелька (зародыш с билатеральной симметрией). Почечка обычно находится на верхушке зародышевого стебелька. Иногда у зародышей двудольных встречается более двух или, наоборот, одна семядоля. У зародышей клена, яблони, люпина может быть 3–4 семядоли, которые развиваются из рано расщепляющихся зачатков. У зонтичных, лютиковых (двудольные растения) зародыш может быть и с одной семядолей, что происходит обычно в результате срастания семядолей. Иногда одна семядоля у зародыша двудольных возникает вследствие недоразвитости одной из семядолей (чистяк).

Для однодольных растений характерна одна семядоля, которая находится на верхушке стебелька, почечка обычно смещена вбок.

Зародыши двудольных могут иметь различную форму, они бывают прямыми (табак, клещевина), спирально закрученными (некоторые крестоцветные), согнутыми (куколь), подковообразными (пастушья сумка). У однодольных своеобразную форму имеет зародыш злаков. Он занимает боковое положение в нижней части семени, имеет почечку с несколькими зачатками листьев. Единственная семядоля зародыша злаков превращена в щиток , который при прорастании семени обеспечивает всасывание и передачу зародышу питательных веществ эндосперма.

Семена как двудольных, так и однодольных растений можно разделить на три типа:

1) семена с хорошо развитым эндоспермом;
2) семена без эндосперма;
3) семена с эндоспермом и периспермом.

Цикламен – двудольное растение с одной семядолей

Эндосперм покрытосеменных растений развивается после оплодотворения мужской половой клеткой, спермием (набор хромосом 1 n), центральной клетки зародышевого мешка, которая имеет двойной набор хромосом. Именно поэтому эндосперм имеет тройной набор хромосом. Сначала при развитии семени эндосперм характеризуется активной метаболической деятельностью, он перерабатывает и передает зародышу вещества, поступающие из материнского организма. По мере роста семени эта деятельность затухает, и в эндосперме начинают откладываться запасные вещества. Далее отношения между зародышем и эндоспермом складываются по-разному, иногда для них характерно равновесие, а иногда антагонизм. Поэтому в зрелых семенах цветковых растений соотношение размеров зародыша и эндосперма сильно варьирует.

В семенах магнолиевых, лилейных, пальм зародыш мал, ткань эндосперма занимает почти все семя. В других семенах зародыш ко времени созревания разрастается и поглощает эндосперм, от него остается только слой клеток под семенной кожурой (яблоня, миндаль) или вообще ничего не остается, т.е. семя состоит из кожуры и зародыша (тыквенные, бобовые, сложноцветные). В случае полного поглощения зародышем эндосперма, питательные вещества откладываются обычно в семядолях зародыша. Одна из основных тенденций эволюции семени – редукция эндосперма и переход к увеличенному в размерах зародышу, в котором откладываются питательные вещества.

Когда говорят о химическом составе семян, то в первую очередь это относится к химическому составу эндосперма, поскольку у покрытосеменных растений около 85% семян имеет эндосперм. Характерной особенностью семян является необычно низкое содержание в них воды: созревание семян сопровождается выходом воды через семенную кожуру. Содержание воды в семенах составляет 5–10% по весу, вместо 70–85%, которые характерны для большинства растений. Эндосперм семян состоит из крупных клеток запасающей ткани. Выделяют мучнистый эндосперм , в котором много крахмала, и маслянистый , в котором обычно много жирных масел, часто в сочетании с белком в виде алейроновых зерен (семена клещевины, ириса). Благодаря сильному обезвоживанию эндосперм бывает стекловидным . Для цветковых растений характерен главным образом маслянистый эндосперм. У некоторых покрытосеменных содержание жиров в семенах составляет 40–50% (подсолнечник). Семена, где нет эндосперма, содержат обычно больше белка (бобовые).

Типичным примером семени двудольного растения с эндоспермом является семя клещевины из семейства молочайных. Внутри семени располагается маслянистый белый эндосперм, окружающий зародыш с двумя семядолями. В семени ясеня зародыш с двумя семядолями также погружен в эндосперм. Но у ясеня перед прорастанием семени семядоли зародыша сильно разрастаются, поглощая питательные вещества эндосперма.

Типичным примером семени двудольных без эндосперма является семя тыквы, где под плотной кожурой находится зародыш с крупными семядолями. Эндосперм в этом случае отсутствует, он «съеден» в процессе созревания семени.

В качестве примера семени однодольного растения с эндоспермом можно привести семя ириса (касатика). Под плотной кожурой семени находится стекловидный эндосперм, который занимает бoльшую часть объема семени. Палочкообразный прямой зародыш в этом семени погружен в эндосперм. Выше уже упоминалось, что семя злаков имеет очень характерный зародыш с одной семядолей, расположенный в нижней части семени. Большая верхняя часть семени злаков занята стекловидным эндоспермом.

Среди однодольных, которые имеют семена без эндосперма, можно назвать представителей порядка болотниковых, среди которых широко известные стрелолист и частуха. Семя частухи заключено в односеменной плодик и имеет форму подковы. Под плотной кожурой семени находится зародыш в единственной семядоле которого находятся все запасы, перешедшие туда из эндосперма при созревании семени.

Иногда в семенах растений возникает дополнительная запасающая ткань – перисперм , которая лежит под кожурой и образуется из нуцеллуса семязачатка. Типичный пример семени с периспермом и эндоспермом – семя черного перца, где двусемядольный зародыш погружен в небольшой эндосперм, а вокруг него располагается мощный перисперм. Примерно такое же семя у кувшинки. В некоторых случаях эндосперм вообще исчезает, и в семени остается только перисперм. Такие семена характерны для гвоздичных.

Прорастание семян

Прорастание семян – это переход от состояния покоя к вегетативному росту зародыша и образующегося из него проростка. Основные вегетативные органы есть уже у зародыша растений. У проростка, который образуется из зародыша, не только разрастаются зародышевые органы, но и закладываются новые листья, боковые побеги, почки. По мере дальнейшего развития образуются цветы, органы размножения, зачатков которых у зародыша не бывает.

Лишь у некоторых растений после опадания с материнского растения семя прорастает сразу – это характерно, например, для тополя, ивы. Если семена этих растений не прорастают в течение 6–8 дней, они не прорастают вообще. Большинство семян, покинувших материнское растение, переходит в состояние покоя, которое длится у них различное время, иногда очень значительное. Например, семена лотоса могут сохранять всхожесть 70–100 лет. Известен уникальный случай прорастания семян люпина, которые хранились во льдах Аляски. По данным радиоизотопного анализа, этим семенам было около
10 000 лет.Лопух

Досрочному прорастанию семян препятствует накопление в них фитогормона – абсцизовой кислоты . Глубокий покой часто характерен для семян с твердыми покровами: такие семена обычно прорастают лишь после того, как под влиянием внешних воздействий, их кожура размягчается. Кроме структуры кожуры на всхожесть влияют также содержание в семени воды и жиров: чем меньше жиров и воды в семенах, тем дольше они сохраняют всхожесть. У некоторых семян глубокий покой связан с недоразвитием семени. Это характерно, например, для женьшеня, у которого семя прорастает только на третий год.

Для некоторых семян характерна гетероспермия – разносемянность. Такие растения образуют семена, прорастающие в разное время. Обычно эти семена различаются и внешне. Например, у белой мари существуют три вида семян: крупные (до 2 мм) с острым краем, коричневые, прорастающие в первый год; более мелкие, черные, прорастающие на второй год; очень мелкие, черные и блестящие, прорастающие на третий год. Обычно кожура мелких семян в несколько раз толще, чем кожура крупных.

Гетероспермия обеспечивает наличие в почве запаса семян, что способствует более длительному сохранению вида на данной территории.

Для прорастания семян нужна в первую очередь вода, доступ кислорода и оптимальное значение температур. Поскольку семена сильно обезвожены, они должны впитать столько воды, чтобы в них начались процессы жизнедеятельности. Впитывая воду, семя набухает, причем его вес может увеличиться на 50–200%.

При набухании семени в нем активируются ферменты, обеспечивающие гидролиз полимерных молекул, в виде которых в эндосперме или семядоле хранятся питательные вещества. При этом крахмал семени превращается в глюкозу, жиры – в глицерин и жирные кислоты, белки – в аминокислоты. Затем полученные соединения окисляются с образованием энергии, которая необходима для синтеза белков и других соединений, без чего невозможен рост и развитие проростка. Поэтому второе необходимое условие для прорастания семени – наличие кислорода. Это вызвано тем, что наиболее эффективное окисление полученных соединений происходит только при участии кислорода в митохондриях, т.е. в процессе дыхания. Количество кислорода, которое необходимо семени для прорастания, индивидуально. Так, например, семена риса и тимофеевки могут прорастать под водой, так как им достаточно того кислорода, который растворен в воде.

Еще одним условием прорастания является достаточно высокая температура окружающей среды. Максимальные значения оптимальной температуры – это 25–35 °С, при этой температуре все семена хорошо прорастают. Минимальное значение температуры, при которой происходит прорастание, зависит от происхождения растения. Растения северных стран с более холодным климатом прорастают при более низких температурах: так, красный клевер начинает прорастать при температуре +0,5 °С, рожь – при +1 °С, лен – при +2 °С, а пшеница – при +4 °С. В то же время растения, происходящие из зон с теплым климатом, прорастают при более высокой температуре, например дыни и огурцы прорастают при +10 °С. Семена некоторых растений северных зон прорастают лишь после того, как определенное время выдерживаются при низкой температуре. Для некоторых растений благоприятны перепады температур (сельдерей, барбарис).

Есть растения, которые не прорастают при отсутствии света (салат, табак), другие прорастают только в темноте (вероника), хотя на прорастание большинства семян свет не оказывает никакого воздействия.

Прорастание семян характеризуется всхожестью , т.е. процентом семян, давших нормальные проростки при оптимальных условиях за определенное время (для зерновых это 6–10 суток, для древесных растений – 10–60 суток), а также способностью к дружному прорастанию, т.е. процентом прорастания за определенный для каждой культуры срок (у зерновых – 3–5 суток).

Существует два способа прорастания семян: надземный и подземный. При надземном прорастании гипокотиль разрастается неравномерно, образуя петлеобразный изгиб, который пробивает слой почвы. Это связано с ускоренным делением клеток на верхней стороне гипокотиля. После выхода из земли он выпрямляется благодаря неравномерному росту нижней стороны (рост верхних клеток тормозится светом). Выпрямляясь, гипокотиль выносит на поверхность семядоли, которые на солнце зеленеют. К растениям с надземным прорастанием относится, например, фасоль. При подземном прорастании зародышевый стебелек выходит из лопнувшей при набухании кожуры и растет непосредственно вверх конусом нарастания. При этом семядоли, в которых еще остаются питательные вещества, остаются под землей и какое то время наряду с фотосинтезом, который начинается в зеленеющем проростке, служат источником питания проростка. Такое прорастание характерно, например, для гороха.