Факультет

Студентам

Посетителям

Можно ли предсказать, какие семена дольше будут храниться?

На этот вопрос можно ответить утвердительно. Но для этого надо знать, какие факторы оказывают влияние на продолжительность хранения семян. Остановимся на них подробнее.

Большое влияние на сохраняемость жизнеспособности семян оказывает характер оплодотворения. Семена цветковых растений в большинстве случаев образуются в результате двойного оплодотворения. Так как образовавшиеся зиготы возникают в результате слияния разнокачественных в наследственном отношении гамет, то и формирующиеся из них зерна тоже будут генетически неравноценными. Следовательно, в процессе оплодотворения возникают генетические предпосылки для формирования наследственной разнокачественности зерен. Это хорошо иллюстрируют данные опытов по генетике семян. Так, например, всхожесть обычных семян томатов (томаты — растения самоопылители), хранившихся в течение 5—6 лет, составляла 33%, всхожесть их от внутрисортового скрещивания — 86,5, а от межсортового — 87%.

Установлено, что всхожесть семян самоопыленных линий и простых гибридов кукурузы после хранения их при разных экспериментальных условиях (различная температура и влажность) в течение 5—12 лет неодинакова. Семена некоторых самоопыленных линий полностью теряли жизнеспособность, другие ее сохраняли на 90%. С помощью генетического анализа было обнаружено, что долговечность — доминантный признак.

Семя — очень сложная живая система. В нем заложено будущее растение. Ученые научились изменять и регулировать эту систему, что сказалось на повышении продуктивности сельскохозяйственных культур и их пищевой ценности. Такие сорта пшеницы, как Безостая-1, Аврора и Кавказ, выведенные академиком П. П. Лукьяненко, дают без полива до 60 ц, а на поливе — 97 ц с 1 га. Сейчас селекционеры нашей страны работают над созданием таких сортов пшеницы, урожай которых достигнет 100 ц/га и более. В среднем по всему миру собирают пшеницы 13,4 ц/га, риса — 21,4, кукурузы — 24,8 ц/га. Неузнаваемо преобразились под влиянием человека хлопчатник, арбуз, помидор, кукуруза. Человек не только изменил их природу, но и научился управлять их жизнедеятельностью: на своевременное обеспечение питанием и влагой они отвечают земледельцу высоким урожаем.

Некоторые ученые считают, что генетические особенности, обусловливающие продолжительность жизни семян, коррелятивно связаны с определенным наследственным фактором, т. е. гены оказывают влияние на продолжительность жизнеспособности зерен. Так, семена кукурузы, гомозиготные по рецессивным признакам лютеус-2 или лютеус-4, резко снижали жизнеспособность в период покоя по сравнению с гомозиготными по любому из остальных шести генов лютеус. У семян самоопыленных линий сахарной кукурузы, хранившихся в течение 3—7 лет в одинаковых условиях, также наблюдались генетические различия по способности сохранения жизнеспособности. В то время как одни гибридные линии становились полностью нежизнеспособными через 3 года, то у других всхожесть на высоком уровне сохранялась при хранении их в течение 7 лет. Семена, полученные от линий, у которых долговечность была доминантным признаком, сохраняли жизнеспособность в течение длительного времени, а полученные от скрещивания двух линий с непродолжительным периодом жизнеспособности быстро теряли ее. Таким образом, наиболее перспективными являются такие сорта или линии сельскохозяйственных растений, у которых долговечность является доминантным признаком, что будет способствовать сохранению жизнеспособности семян в течение продолжительного времени.

Даже в пределах одного колоса, початка, коробочки семена обладают разной жизнеспособностью. Еще Ч. Дарвин писал: «Даже семена, вскормленные в общей семенной коробочке, находятся в условиях не безусловно однообразных, так как они извлекают питание из разных пунктов».

В настоящее время установлено, что одно и то же растение дает семена с разными морфологическими признаками (размер, вес, форма, окраска и т. п.) и физиологическими свойствами (особенности, прорастания, отзывчивость на условия внешней среды и т. п.). Это в значительной степени обусловливается местоположением их на материнском растении. Разнокачественности семян обычно предшествует разнокачественность генеративных органов, образование которых идет неодинаково в разных частях колоса, початка, метелки. Например, у пшеницы, ржи и ячменя интенсивно развиваются колоски средней части колоса.

У ячменя третий, четвертый и выше расположенные вдоль колосового стержня колоски формируются быстрее, чем самые нижние, и во много раз быстрее, чем самые верхние. У него неравномерное развитие колосков наблюдается даже в пределах каждого уступа колосового стержня. Это связано с различной мощностью колосков, которые возникают на самых начальных стадиях развития колоса (до цветения). В то же время верхние и нижние колоски страдают от неполной стимуляции. Помимо этого, верхние колоски зачаточного колоса отвлекают питательные вещества от зачатков нижних колосков вследствие более высокой поглотительной способности, что приводит к сильному угнетению последних. В свою очередь, более поздно возникшие верхние колоски сильнее страдают от конкуренции ранее заложившихся и далеко продвинувшихся в своем развитии. В результате колоски средней части колоса, возникшие сравнительно рано и обладающие достаточно высокой поглотительной способностью, становятся более мощными. Конкуренция в этот период происходит из-за дефицитных веществ, важных для роста и развития зачаточных колосков и необходимых для синтеза макромолекул, возможно, нуклеиновых кислот.

У пшеницы и ржи первыми развиваются два нижних колоска, а потом уже третий, четвертый и последующие. Причем яйцеклетка, сформированная в первом цветке нижнего колоска пшеницы, сильно отличается от яйцеклетки средних и верхних колосков, так как те развиваются в худших условиях. Они обладают менее выраженной избирательностью к своим мужским гаметам, чем яйцеклетки центральных колосков. В цветках, яйцеклетки которых обладают наибольшей способностью к скрещиванию со сходными по природе спермиями, завязываются семена наибольшего размера и веса.

Размер тычинок и пестиков в цветках разных частей колоса также неодинаков. У всех исследованных сортов озимой пшеницы самый большой вес цветков, пестиков и тычинок, а также наиболее крупное зерно обнаружены в средней части колоса. Размер пыльцы по длине пыльника также неодинаков. У кукурузы, конопли, тыквы и яровой пшеницы наиболее крупная пыльца формируется в средней части пыльника.

В зависимости от места формирования цветка по-разному протекает и его цветение. У колосков, средних рядков отмечено в 1,5 и 3 раза меньше открытоцветущих цветков, чем у колосков боковых рядков. При наблюдении за ходом цветения колосков пшеницы в пределах колоса было установлено, что максимум открытого цветения падает на середину колоса от пятого до двенадцатого колоска.

У гибридной формы ветвистой пшеницы 2019 отмечено три типа цветения: закрытое, полуоткрытое, открытое. Открытого цветения на первых «ветках» не наблюдалось, на вторых открыто цвело 0,05% цветков, на третьих — 2,6, на четвертых — 9,5, на пятых — 8,2, на верхушке — 40,8% цветков. Продолжительность цветения 6—7 дней. Разница во времени цветения отдельных цветков в колоске составляла 1—5 суток. При закрытом цветении завязывалось 9,5% зерен, при открытом — 55,9%. Наиболее крупное зерно формировалось в неветвистой части колоса, а в пределах колоска — в крайних цветках.

Таким образом, место образования семян на растении обусловливает разнокачественность семян не только потому, что такие семена иначе обеспечиваются жизненно необходимыми веществами, но и потому, что они формируются в несколько отличающихся условиях внешней среды. Семя, развивающееся на материнском растении, находится в тесной взаимосвязи с другими семенами, с листьями, являющимися поставщиками продуктов фотосинтеза, и с корневой системой, поставляющей элементы минерального питания и другие жизненно необходимые соединения. Обеспеченность семян этими соединениями в значительной мере зависит от условий внешней среды, действующих на растение, одни из которых улучшают, а другие ухудшают нормальное снабжение формирующихся семян метаболитами.

Помимо этого, условия внешней среды непосредственно оказывают влияние на развивающиеся семена. В результате если семена и обеспечиваются в равной степени питательными веществами, то на них могут влиять неодинаковая продолжительность дня, качество и интенсивность света, разная температура и т. п. Это приводит к различию в химическом составе, морфологическим и физиологическим отличиям семян.

Условия погоды оказывают значительное влияние на формирование семян. Установлено, что в сухую погоду твердые семена образуются в большем количестве, чем в дождливую. Количество твердых семян также по-разному изменяется в зависимости от условий хранения. Например, за 7—8 месяцев хранения количество твердых семян клевера красного уменьшилось на 60%, люцерны — на 56, а клевера розового и белого — на 35—32%. То же наблюдается и при хранении бобов. Так, семена бобов из нижних ярусов чаще становятся твердосемянными, что снижает их всхожесть и энергию прорастания, чем менее зрелые семена из верхних ярусов.

Как уже отмечалось, у пшеницы наиболее интенсивно развитие завязей идет в средних колосках колоса. Эти колоски получают больше питательных веществ, и поэтому семена из них бывают более крупными и с большим весом — 1000 зерен. Так, при обмолоте разных частей колоса пшеницы установлено, что в средней части колоса число зерен от всего количества их в колосе составляло 44,7%, а вес их — 50,7% веса всех зерен. При этом семена пшеницы из средней части колоса были наиболее жизнеспособными.

Семена из середины нижней части початка кукурузы обладают наивысшей энергией прорастания и дают более развитые и урожайные растения. Всхожесть семян кукурузы с верхушки початков оказалась на 13—14% ниже всхожести семян из нижней части и середины початков.

Всхожесть семян капусты, формирующихся на ветвях нижнего яруса, ниже, чем на ветвях, взятых из верхнего яруса. Она соответственно равна 11 и 23—31%. Более низкую энергию прорастания при хранении имели семена нижнего яруса. Изменяется всхожесть в процессе хранения и у семян табака в зависимости от места их формирования на растении. Например, если исходная всхожесть семян табака первой коробочки равнялась 98%, пятой — 96, восьмой — 95 и десятой — 94%, то через 6 месяцев эти данные составляли соответственно 99, 86, 74 и 53%.

Таким образом, место формирования семян на растении оказывает влияние на жизнеспособность семян и является важным фактором, определяющим вес семян. С другой стороны, вес семян оказывает влияние на их всхожесть. Так, при высеве однодомной конопли, имеющей вес 1000 семян 17,5 г, всхожесть в полевых условиях составляла 86,7%, а при высеве мелких семян с весом 1000 штук 10,1 г. — 69,3%. Снижение всхожести мелких семян наблюдается и у других сортов конопли.

Зависимость полевой всхожести семян от их веса хорошо проявляется у подсолнечника. При весе 1000 семян 30 г полевая всхожесть составила 62%, 50 г — 68, 70 г — 89 и 90 г — 91%.

Неодинакова в пределах одного сорта и долговечность семян. Установлено, что семена крупной и мелкой фракции при хранении по-разному сохраняют свою всхожесть. При хранении пшеницы Лютесценс 35 в течение 3 лет всхожесть семян с весом 1000 зерен 37,5 г составляла 26,5%, а с весом 1000 зерен 18,7 г — 68,5%; при 4-летнем хранении пшеницы Ульяновка у семян с весом 1000 зерен 31,5 г всхожесть составляла 32,5%, а у мелких с весом 1000 зерен 16,5 г — 62,3%. Семена крупной фракции озимой пшеницы Безостая 1 с весом 1000 зерен 43,7 г после 5 лет хранения имели энергию прорастания 24%, а всхожесть 85%; у семян средней фракции с весом 1000 зерен 38,2 г эти показатели были соответственно 20 и 76%, а у семян мелкой фракции с весом 1000 зерен 27,0 г — соответственно 4,0 и 20%.

Всхожесть семян зависит также и от удельного веса. Удельный вес семян в большой степени зависит от их химического состава. Значительный объем в них занимает воздух, что также обусловливает их различный удельный вес.

Из партии семян узколистного горького люпина со всхожестью 60% выделили фракцию семян, всхожесть которых была равна 86%. Аналогичные результаты были получены на семенах хлопчатника. Семена, имеющие удельный вес от 1 до 1,035 г и вес 1000 зерен 81—100 г через сутки проросли только на 72%, а семена с высоким удельным весом — на 100%. Семена, сочетавшие низкий удельный вес и вес 1000 зерен, были менее жизнеспособные.

Приведенные примеры указывают на несомненную перспективность отбора семян по удельному весу. К сожалению, этот прием не нашел широкого практического применения, что связано с отсутствием приемлемой для практики методики.

Жизнеспособность семян связана не только с их крупностью, но и с окраской эндосперма, с наличием в семенах минеральных и других веществ. Так, у клевера белого и пунцового с возрастом растений относительное количество красных семян возрастает. При этом установлено, что всхожесть красных семян значительно ниже, чем у желтых. Химический состав их также неодинаков. В желтых семенах больше белка, нуклеиновых кислот и нуклеотидов, чем в красных. Кроме того, водные экстракты из первых заметно подавляли прорастание семян и рост корней.

В желтых семенах льна накапливается масла больше, и его йодное число выше, чем у коричневых. Однако посевные качества коричневых семян лучше, чем желтых. Растения, полученные из них, более высокорослы и дают крупные семена, обладающие высокой жизнеспособностью.

Огромное значение для прорастания семян играет и наличие в них минеральных веществ. Семена моркови из центральных зонтиков имеют больший вес, в них накапливается много фосфора и других элементов минерального питания. Эти семена и более дружно прорастают. При низком содержании фосфора в семенах рапса на среде с недостатком фосфора растения отставали в росте по сравнению с растениями, имеющими высокое содержание этого элемента.

Таким образом, растение в процессе развития необходимо своевременно обеспечивать минеральными веществами, так как от этого зависят посевные и пищевые качества формирующихся семян.

Приведенные факты убедительно говорят о том, что жизнеспособность семян в значительной степени зависит от их генетических особенностей, а также от условий их формирования на материнском растении. Последнее связано как с их химическим составом, так и с физиологическим состоянием, в том числе с периодом покоя семян.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: