GERMINAZIONE: STRUTTURA DI UN SEME, UN PROCESSO, TIPI - BIOLOGIA - 2025

La germinazione è il processo attraverso il quale l'embrione contenuto nei semi delle piante spermatofite si sviluppa per dare origine a una nuova pianta, ed è caratterizzata dalla sporgenza della radice verso l'esterno testa o mantello.

Nel regno vegetale, gli spermatofiti sono il gruppo di piante dette "piante superiori", che hanno come caratteristica distintiva la produzione di semi in conseguenza della loro riproduzione sessuale, da cui deriva il suo nome, poiché "sperma" in greco significa seme.

Germinazione di una pianta dicotiledone (Fonte: MAKY.OREL tramite Wikimedia Commons)

Il gruppo degli spermatofiti è composto da piante fiorite o angiosperme e piante non fiorite o gimnosperme, che producono semi racchiusi all'interno di una struttura chiamata "ovaio" o semi nudi, rispettivamente.

La germinazione di un seme, qualunque sia la sua tipologia, può essere intesa come l'insieme di passaggi consecutivi che fanno sì che un seme quiescente o dormiente, a basso contenuto di acqua, mostri un aumento della sua attività metabolica generale e inizi la formazione di un piantina dall'embrione all'interno.

Il momento esatto in cui finisce la germinazione e inizia la crescita è molto difficile da definire, poiché la germinazione è stata specificatamente definita come la rottura della copertura seminale che, di per sé, è già il risultato della crescita (divisione cellulare e allungamento) .

Ci sono molteplici fattori che influenzano il processo di germinazione, molti dei quali endogeni (vitalità, grado di sviluppo dell'embrione, ecc.) Ed esogeni (disponibilità di acqua, temperatura e composizione atmosferica, per esempio).

Struttura del seme

Le piante di angiosperme hanno semi di struttura relativamente semplice, poiché sono costituiti da un embrione (prodotto della fecondazione dell'ovulo da parte del granulo pollinico) che è circondato da una copertura detta “sacco embrionale”, anch'essa derivante dal processo di fecondazione.

Il mantello è noto come testa ed è il prodotto dello sviluppo dei tegumenti interni dell'ovulo. L'embrione si nutre di una sostanza in cui è immerso, l'endosperma, che può diventare anche un tessuto rudimentale in quelle piante con cotiledoni.

I cotiledoni sono foglie primarie che possono adempiere alle funzioni nutrizionali per l'embrione e possono prendersi cura della fotosintesi della piantina che si forma quando il seme germina.

La quantità di sostanza di riserva è molto variabile tra i semi, soprattutto per quanto riguarda la composizione di proteine, grassi e carboidrati che hanno. Tuttavia, la principale sostanza di immagazzinamento nei semi, in misura maggiore o minore, è solitamente l'amido.

L'embrione è la struttura fondamentale di un seme. Può essere vista come una "pianta in miniatura" e consiste in una radichetta, una piumula o un epicotilo (sopra dove si trovano i cotiledoni), uno o più cotiledoni e un ipocotilo (sotto i cotiledoni).

Dalla radichetta si forma successivamente la radice, che è la porzione sotterranea di una pianta; l'epicotilo sarà successivamente l'asse principale del fusto, nella porzione aerea; mentre l'ipocotilo è la porzione dell'embrione che unisce la radichetta con la plumula o epicotilo, cioè che unisce il fusto con la radice nella pianta adulta.

È importante notare che esiste una grande diversità di semi in natura, soprattutto per quanto riguarda dimensioni, forma, colore e struttura generale, senza contare le loro caratteristiche fisiologiche intrinseche.

Processo (fasi)

Tutti i semi maturi sono in una condizione nota come quiescenza, per cui queste strutture di propagazione possono resistere a periodi prolungati in cui le condizioni favorevoli necessarie per la germinazione non sono presenti.

La quiescenza di un seme si inverte in presenza di acqua, di adeguata composizione atmosferica e temperatura (a seconda del tipo di seme, ovviamente).

La germinazione, una volta passata la quiescenza, include processi comuni nella fisiologia delle piante:

- il respiro

- assorbimento dell'acqua

- la conversione di "cibo" in sostanze solubili

- la sintesi di enzimi e ormoni

- metabolismo dell'azoto e del fosforo

- la traslocazione di carboidrati, ormoni, acqua e minerali verso i meristemi e

- la formazione dei tessuti.

Tuttavia, i fisiologi vegetali hanno definito tre fasi specifiche, che sono: imbibizione, allungamento cellulare e aumento del numero di cellule (divisione cellulare), quest'ultimo dipendente da diversi eventi genetici e molecolari.

imbibizione

Il contenuto di acqua in un seme maturo è notevolmente basso, il che favorisce la letargia metabolica dei tessuti interni. Pertanto, il primo passo nella germinazione di un seme è l'assorbimento di acqua, che è noto come imbibizione.

L'imbibizione ripristina il turgore delle cellule embrionali, precedentemente plasmolizzate a causa delle piccole dimensioni dei loro vacuoli quasi vuoti.

Durante le prime ore di questa fase non si osservano cambiamenti chimici nei semi, così come nessun tipo di attività associata all'allungamento o allungamento delle pareti cellulari, ecc.

Poco dopo, l'idratazione dei tessuti (in condizioni di atmosfera e temperatura favorevoli), consente l'attivazione degli organelli e degli enzimi cellulari, soprattutto dei mitocondri. Questa attivazione favorisce anche la sintesi di ormoni e proteine, necessari per eventi successivi.

Allungamento e aumento del numero di cellule (divisione)

Dopo alcune ore di imbibizione (a seconda del grado di essiccazione dei semi) si può apprezzare l'allungamento delle cellule appartenenti alla radichetta, che permettono a questa struttura di estendersi ed emergere dalla superficie che la ricopre.

Le prime divisioni cellulari avvengono nel meristema radicale, proprio nel momento in cui la radichetta "rompe" il tessuto che la ricopre. In questo momento, si osservano alcuni cambiamenti citologici, come l'aspetto più prominente del nucleo di ciascuna cellula.

Fasi della germinazione di un seme di A. thaliana (Fonte: Alena Kravchenko tramite Wikimedia Commons)

Il mantello del seme o testa è attraversato o spezzato dalla radice primaria, che è rappresentata dalla radichetta, dopodiché l'asse ipocotiledone prosegue il processo di allungamento. I cotiledoni rimangono all'interno della testa durante questo processo, indipendentemente dal tipo di germinazione.

Durante questo processo, la nutrizione delle cellule embrionali dipende dall'attività degli enzimi responsabili della degradazione dei carboidrati e dei grassi di riserva nell'endosperma e / o nei cotiledoni, attività completamente dipendente dal precedente processo di imbibizione.

Tipi di germinazione

I tipi di germinazione sono stati definiti in base al destino dei cotiledoni quando si forma la piantina dall'embrione. I due tipi più noti sono la germinazione epigea e la germinazione ipogea.

Diagramma del processo di germinazione di un seme di pisello (Fonte: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992 lavoro derivato: Lavoro begoonderivativo: Begoon via Wikimedia commons)

Germinazione epigea

È presente in molte piante legnose, comprese le gimnosperme, ed è caratterizzata dai cotiledoni che emergono dal suolo come "spinti" dall'epicotilo allungato.

Germinazione ipogea

Si verifica quando i cotiledoni rimangono nella porzione sotterranea, mentre l'epicotilo cresce eretto e da esso si sviluppano foglie fotosintetiche. È comune a molte specie di piante, come gli esempi di acero, castagno e albero della gomma.

Riferimenti

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