+Ботаника_Семя

Семя

как правило, относят к генеративным органам.

это зачаточный организм, дочернее растение

развивается на материнском растении

развивается из семязачатка в завязи пестика после оплодотворения

функция - размножение, расселение и переживание неблагоприятных условий.

Расположение семян

У покрытосеменных семена развиваются внутри плода и защищены околоплодником, например яблоко

У голосеменных семена располагаются открыто на чешуях шишек и не зачищены стенками завязи, например сосна

рисунок из сети интернет

Строение семени

рисунок из сети интернет

Из покровов семязачатка - интегументов - образуется семенная кожура

Семенная кожура

это внешняя плотная оболочка, многослойное образование, клетки диплоидны (2п) . На ней есть

Рубчик — это бывшее место прикрепления к семяножке

Семявход (микропиле) — это отверстие, через которое в семя попадает вода

Функция семенной кожуры -- защита семени от высыхания, механических повреждений, болезнетворных микроорганизмов и преждевременного прорастания

У покрытосеменных центральная клетка и спермий сливаются в ходе оплодотворения, образуется эндосперм. У голосеменных внутри семязачатка в результате мейоза образуется 4 мегаспоры, три из которых погибают, а одна остается. Эта единственная мегаспора многократно делится митозом. В результате образуется многоклеточная ткань — женский гаметофит. Этот гаметофит и становится эндоспермом, в клетках которого накапливаются питательные вещества.

Эндосперм

это запасающая ткань, в которой содержатся питательные вещества (углеводы, белки, жиры)

функция - питание зародыша

У одних растений в нём преобладают углеводы, у других - белки, у третьих - жиры.

источник - учебник по ботанике Пасечник В.В. для 6 класса

источник - учебник по ботанике Пасечник В.В. для 6 класса

Эндосперм покрытосеменных и голосеменных отличается по набору хромосом

Эндосперм у покрытосеменных триплоидный (3n), так как образуется из центральной клетки и второго спермия.

Эндосперм у голосеменных — гаплоидный (n), так как образуется до оплодотворения из женского гаметофита.

Эндосперм есть не у всех

На рисунке ниже строение семени голосеменных на примере сосны. Эндосперм есть, гаплоидный.

риснуок из сети интернет - строение семени сосны, эндосперм есть, он гаплоидный (п)

На рисунке ниже строение семени покрытосеменных. У однодольных эндосперм есть, а у двудольных либо есть, либо нет.

У фасоли эндосперма нет, это значит, что все питательные вещества из него перешли в семядоли еще в процессе созревания.

По набору хромосом семядоли являются диплоидными (2n)

рисунок из сети интернет, у фасоли эндосперма нет, а у пшеницы есть и он триплоид (3п) так как образовался из центральной клетки (2п) и спермия (п)

Из зиготы образуется зародыш в следующей последовательности:

1. Оплодотворение: Спермий сливается с яйцеклеткой .
2. Образование зиготы: В результате слияния получается первая клетка будущего организма — зигота
3. Дробление: Зигота начинает делиться митозом
4. Формирование зародыша: Из этих клеток формируются части зародыша (корешок, стебелек, почечка и семядоли).

Зародыш

главная часть семени, зачаток будущего растения (смотри рисунок выше)

Состоит из

• зародышевого корешка (развивается первым)
• зародышевого стебелька
• зародышевой почечки (содержит верхушечную меристему)
• семядолей (зародышевых листьев)

источник - учебник по ботанике Пасечник В.В. для 6 класса

У голосеменных имеется много семядолей (обычно от 5 до 12 штук). При прорастании такого семени на верхушке молодого стебля появляется целая мутовка («пучок») из нескольких узких семядолей-иголочек.

У покрытосеменных у зародыша в семени количество семядолей строго фиксировано — одна или две:

Однодольные - две крупные семядоли. Фасолину или семя подсолнечника легко разделить на две симметричные дольки.

Двудольные - одна семядоля, называется щиток. Если вы посмотрите на зерно кукурузы, вы не сможете разделить его пополам на две равные части.

В отличие от голосеменных, у покрытосеменных количество семядолей является главным признаком для деления их на классы (Однодольные и Двудольные).

Семя пшеницы одето золотисто-жёлтым кожистым околоплодником. Он так
плотно сросся с семенной кожурой, что разделить их невозможно. Поэтому
правильнее говорить не семя пшеницы, а плод, называемый зерновкой.

Под микроскопом плод зерновка:

1 — Околоплодник - развивается из стенок завязи пестика. Набор хромосом — 2n (ткань материнского организма). У злаков плотно срастается с семенной кожурой.

2 — Семенная кожура - развивается из интегументов (оболочек) семязачатка. Набор хромосом — 2n. Функция: защита зародыша от высыхания и механических повреждений.

3 — Алейроновый слой - слой клеток, богатый белками, окружающий эндосперм. Наружный слой эндосперма. Клетки содержат белки (клейковину) и ферменты, которые при прорастании расщепляют крахмал эндосперма. Набор хромосом — 3n.

4 — Эндосперм Запас питательных веществ (преимущественно крахмала). Образуется при слиянии центральной клетки (2n) и спермия (n). Набор хромосом — 3n (триплоидный).

5 — Щиток (единственная семядоля) -Часть зародыша. Набор хромосом — 2n. Функция: секреция ферментов и всасывание растворенных питательных веществ из эндосперма для питания зародыша.

6 — Зародыш (почечка, стебелек и корешок) Развивается из зиготы (слияние яйцеклетки и спермия). Набор хромосом — 2n. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки

7 — Бородка (хохолок) - пучок волосков на верхушке зерновки. Выполняет защитную функцию и может способствовать удержанию семени в почве или впитыванию влаги

Под микроскопом плод зерновка (рисунок из сети интернет )

Такие термины, как «щиток» (5) и «алейроновый слой» (3), в школьной программе и ЕГЭ применяются только к злакам.

Состояние покоя у семян

Прорастание — это процесс перехода семени от состояния покоя к активному росту зародыша.

• Отделившись от материнского растения, зрелые семена переходят в состояние покоя. При этом процессы обмена веществ у них крайне замедлены. Состояние покоя позволяет семенам переносить неблагоприятные периоды (зимние холода, летние засухи). Зародыш семени, находясь в состоянии покоя, защищён покровами (кожурой) от высыхания, излишнего увлажнения, повреждений. Семена многих растений способны к длительному покою, обеспечивающему их сохранность без прорастания от нескольких недель до десятков и даже сотен лет. Лишь немногие семена прорастают сразу после опадения с материнского растения. Семена длительное время сохраняют жизнеспособность и, только попав в благоприятные условия, начинают прорастать.
• После периода покоя, попав в благоприятные условия, семена прорастают, т. е. дают всходы, называемые проростками.

Условия прорастания семян

• Вода: проникает через семявход (микропиле), семя набухает. При набухании ферменты переводят нерастворимые запасные вещества в растворимые (например, крахмал превращается в глюкозу/сахар).

источник - учебник Биология для 6 класса Пасечник В.В.

• Кислород: необходим для интенсивного клеточного дыхания (окисления органических веществ и получения энергии для роста).
• Тепло: температура активирует химические реакции, обеспечивает оптимальную работу ферментов (у каждого вида свой температурный порог). Холодостойкие растения (горох, пшеница) прорастают при +1...+5°C, теплолюбивые (фасоль, кукуруза, огурец) — при +10...+15°C

источник - учебник Биология для 6 класса Пасечник В.В.

• Свет: необходим семенам лишь некоторых видов растений.

Этапы развития проростка - строгая очереденость

1. Набухание: поглощение воды, разрыв кожуры.
2. Появление корешка: зародышевый корешок появляется первым, обеспечивая закрепление в почве и поглощение воды.
3. Рост побега: развитие зародышевой почечки, вынос семядолей или первых настоящих листьев.

Типы прорастания семян

• Надземное: семядоли выносятся на поверхность почвы и могут временно фотосинтезировать (фасоль, томат, тыква, огурец).
• Подземное: семядоли остаются в почве и служат только источником питания (горох, чина, дуб, пшеница).

Первым из семени появляется корешок, который растёт вниз. Вслед за ним на поверхность выносятся семядоли - первые листочки - или пачечка, из которой развивается настоящий стебель и листья. При прорастании зерновок злаков семядоля остаётся в семени, а через почву пробивается первый лист, который защищает пачечку от повреждений.

Физиология прорастания (обмен веществ)

• Гидролиз запасов: При набухании ферменты переводят нерастворимые запасные вещества в растворимые (например, крахмал превращается в глюкозу/сахар).
• Транспорт: Растворимые вещества легко перемещаются по клеткам к точкам роста (корешку и почечке).
• Гетеротрофное питание: Пока проросток находится под землей, он питается исключительно за счет органических веществ семени. Если запас закончится до начала фотосинтеза, растение погибнет.

Биологические основы посева семян

• Глубина заделки: Зависит от размера семени и типа почвы. Крупные семена (горох, фасоль) содержат большой запас веществ, их сажают глубже.
  Мелкие семена (морковь, лук) сажают мелко, так как у них мало энергии для преодоления толстого слоя почвы.
• Механическая работа: Набухшие семена обладают большой силой давления, что позволяет им раздвигать частицы почвы.

из ЕГЭ:
«Почему семена моркови заделывают на глубину 1–2 см, а семена фасоли — на 4–5 см?»
Ответ:

1. Семена фасоли крупные, содержат большой запас питательных веществ, которого хватит для преодоления большого слоя почвы.
2. Семена моркови мелкие, запас веществ ограничен; при глубокой заделке проросток погибнет, не достигнув поверхности (не успев перейти к фотосинтезу).

Повторим еще раз все про семя

1. Генетика и наборы хромосом (Задание 27)

• Семядоли, корешок, стебелек, почечка (всё, что относится к зародышу) — 2n (диплоидный набор).
• Семенная кожура — 2n (это ткань материнского организма, развивается из интегументов семязачатка).
• Эндосперм (у цветковых) — 3n (триплоидный).
• Эндосперм (у голосеменных, например, сосны) — n (гаплоидный, это женский гаметофит).

2. Типы семян (Задание 9-10)

• С эндоспермом: большинство однодольных (пшеница, кукуруза) и некоторые двудольные (мак, фиалка).
• Без эндосперма (в семядолях): большинство двудольных (фасоль, горох, тыква, подсолнечник). Запас веществ здесь в самих семядолях зародыша.

3. Условия прорастания (Эксперименты, Задание 2)

• Без воды — нет активации ферментов (гидролиза крахмала).
• Без воздуха (в слое масла или залитые водой) — нет О₂, клетки не могут дышать, АТФ не вырабатывается, зародыш гибнет.
• В холоде — низкая скорость ферментативных реакций.

4. Физиология процесса

• Набухание — это физический процесс (коллоиды белка притягивают воду), он происходит даже у мертвых семян. А вот дальнейший рост — только у живых.
• Дыхание — при прорастании оно в десятки раз интенсивнее, чем в покое. Выделяется много тепла (в больших кучах мокрое зерно может даже «загореться» — самовозгорание).
• Зачем рыхлить почву после полива? Обеспечение доступа кислорода к корням и прорастающим семенам + сохранение влаги (разрушение капилляров).
• Почему семена перед посевом иногда замачивают? Чтобы ускорить набухание и выход из состояния покоя.
• Глубина посева: в песчаных почвах сеют глубже (вода быстро уходит вниз), в глинистых — мельче (мало воздуха).

Закрепляем в формате ЕГЭ

1. У фасоли диплоидный набор хромосом равен 22. Определите количество хромосом в клетках семенной кожуры, семядолей и эндосперма (если бы он был развит). Из каких клеток и в результате какого деления они образуются?

2. Экспериментатор решил изучить условия прорастания семян гороха. Он поместил в два стакана по 20 семян. В первом стакане он оставил семена сухими при температуре +20, во втором стакане он залил семена водой наполовину и оставил при той же температуре. через 4 дня во втором стакане семена проросли, а в первом — нет. Какой параметр в данном опыте был независимой переменной (задаваемой экспериментатором), а какой — зависимой? Почему семена в первом стакане не проросли?

3. Как меняется сухая масса семени в первые дни прорастания до появления первых листьев?

4. Почему мелкие семена (например, моркови) нельзя сеять глубоко в почву?

5. Зачем нужно рыхлить почву перед посевом и во время роста растений?

6. Почему у фасоли при прорастании семядоли выносятся на поверхность и зеленеют, а у гороха — остаются в почве?

Ответы

1. Семенная кожура: в клетках 22 хромосомы (2n). Она развивается из клеток интегумента (оболочки) семязачатка материнского растения путем митоза. Семядоли: в клетках 22 хромосомы (2n). Семядоли — это часть зародыша, который образуется из зиготы (результат слияния спермия и яйцеклетки) путем митоза. Эндосперм: у цветковых он триплоидный (3n), что составляет 33 хромосомы. Образуется при слиянии центральной клетки (2n) и второго спермия (n) путем митоза.

2. Независимая переменная (что меняли): наличие воды (влажность).
Зависимая переменная (что менялось в ответ): прорастание семян (или интенсивность обмена веществ). Для прорастания необходима вода, так как она переводит семя из состояния покоя в состояние активной жизнедеятельности, растворяет питательные вещества и активирует ферменты.

3. Сухая масса уменьшается, так как зародыш активно дышит и тратит запасные органические вещества (крахмал, жиры) на получение энергии (АТФ) для роста. Поскольку фотосинтеза еще нет (листья не выросли), новые вещества не образуются, а старые расходуются.

4. В мелких семенах мало запасных питательных веществ. Если его закопать глубоко, проросток погибнет в почве, так и не дотянувшись до света, чтобы начать фотосинтез.

5. Рыхление обеспечивает аэрацию — доступ кислорода к семенам и корням. Кислород необходим для клеточного дыхания и окисления органических веществ, в ходе которых выделяется энергия для роста. Также это уменьшает испарение влаги (разрушаются почвенные капилляры).

6. У фасоли надземный тип прорастания: за счет быстрого роста подсемядольного колена (гипокотиля) семядоли выталкиваются на свет и временно выполняют функцию фотосинтезирующих листьев. У гороха подземный тип прорастания: гипокотиль растет слабо, а растет сразу надсемядольное колено (эпикотиль), поэтому семядоли остаются в земле только как источник пищи.

Про семя все☝️👌😊

Помни последовательность - семя всегда предшествует проростку, а оплодотворение — образованию семени.

☝️оплодотворение - семя - проросток