Zboże – droga od ziarna do kłosa

Warto wiedzieć, jakie procesy zachodzą w ziarnie i jak wygląda szczegółowo pierwszy etap rozwoju roślin, tj. rozwój wegetatywny. Rozpoczyna się on od fazy kiełkowania, przez tworzenie liści, pędów (źdźbeł) oraz korzeni.

Bielmo i zarodek są osłonięte okrywą owocowo-nasienną. Stanowi ona średnio 5–10% masy ziarniaka (ok. 28% w jęczmieniu i owsie). Ziarniaki jęczmienia i owsa są oplewione, tzn. mają plewę, która zrośnięta jest z łuską, natomiast pszenica i żyto mają ziarniaki nieoplewione. Bezpośrednio pod okrywą nasienną znajduje się warstwa komórek, składająca się z białek aleuronowych, tzw. warstwa aleuronowa. Białko aleuronowe stanowi około 10% całkowitego białka. Warstwa aleuronowa jest usuwana z ziarna (wraz z otrębami) podczas produkcji białej mąki.

Pod warstwą aleuronową znajduje się bielmo, zawierające skrobię i białko (gliadynę i gluteninę). Ziarna skrobi osadzone są w spójnej matrycy białkowej. Bielmo stanowi główną masę ziarniaka (70–80%) i decyduje o wartości użytkowej ziarna. Zawartość białek glutenowych jest ważną cechą jakościową w przypadku ziarna wykorzystywanego na cele piekarnicze, ale z kolei u jęczmienia ich obecność utrudnia przebieg procesu słodowania (drugi etap produkcji słodu). Bielmo jest także ważne z punktu fizjologicznego, ponieważ to w nim gromadzone są materiały zapasowe, z których podczas kiełkowania korzysta nowa roślina.

Już w zarodku powstają zawiązki pierwszych dwóch liści oraz 3 do 5 korzeni. Zarodek biologicznie jest najważniejszą częścią ziarna, ponieważ z niego powstaje młoda roślina. Mieści się w dolnej części strony grzbietowej ziarniaka. W zarodku znajdują się składniki odżywcze i połączony jest on z bielmem za pomocą tarczki, która stanowi przedłużony liścień i bierze udział w transporcie składników odżywczych z bielma do rozwijającego się zarodka – przekazuje komórkom zarodkowym skrobię scukrzoną przez enzym amylazę podczas kiełkowania. Z botanicznego punktu widzenia jest to liścień roślin jednoliściennych, który pozostaje ukryty.

Po zakończeniu okresu spoczynku, około 24 godziny po rozpoczęciu pęcznienia, w zarodku aktywowane są pierwsze fitohormony. Gibereliny przedostają się z zarodka przez bielmo do warstwy aleuronowej. Tam aktywują hydrolazy, które z kolei uruchamiają powstawanie cytokinin, dających impuls do podziału komórek i aktywacji auksyn. Auksyny natomiast pobudzają komórki do wydłużania się. Jako pierwszy pojawia się zawiązek systemu korzeniowego, po czym ukazuje się korzeń zarodkowy (pierwotny) i kiełek.

Korzeń zarodkowy przenika pod wpływem grawitacji (geotropizm) w głąb porów lub przestworów glebowych. Z badań wynika, że zaprawy zawierające substancje czynne z grupy triazoli hamują syntezę giberelin i niekiedy przy zbyt wysokiej dawce mogą opóźnić wschody roślin na polu nawet o kilka dni. U zbóż, które przy kiełkowaniu wytwarzają więcej niż jeden korzeń zarodkowy (pszenica: 3–5, jęczmień: 5–7, żyto: 4–6, owies: 3–4) dalsze korzenie ukazują się parami, tuż ponad podstawą pierwszego korzenia, jako korzenie przybyszowe pojawiających się pędów.

Kiełek zbóż o ziarniaku oplewionym (jęczmień, owies) rośnie początkowo pod plewką i na zewnątrz ukazuje się w części wierzchołkowej ziarniaka. Natomiast u zbóż o ziarniakach nieoplewionych (pszenica, żyto) po przebiciu okrywy owocowo-nasiennej ukazuje się na zewnątrz w części zarodkowej ziarniaka. Po wydostaniu się kiełka z gleby, pod naporem rosnącego liścia pęka pochewka i ukazuje się pierwszy liść. Jest to początek wschodów.

Dzięki substancjom zawartym w bielmie mogą rozwijać się organy, które zawiązują się w zarodku. Po osiągnięciu stadium 2 liści, roślina musi przestawić się na fotosyntezę oraz pobieranie wody i składników odżywczych przez korzeń. W przypadku małych nasion dwa pierwsze liście pozostają mniejsze i krótsze, podobnie jak korzenie. Duże nasiona charakteryzują się zazwyczaj większym wigorem i wykształcają większe organy pierwotne, ale potrzebują też więcej wody do kiełkowania. Teoretycznie, nasiona przeznaczone na suche, piaszczyste stanowiska powinny być drobniejsze, niż nasiona przeznaczone na wilgotne, ciężkie gleby.



Fot. Kropf