Frögroning är övergången av växtfrön från viloläge till aktivt liv, det inledande skedet av växtontogenes , där en grodd bildas . Uppstår när den förses med fukt och syre, lämplig temperatur och ljusförhållanden. Under groningsprocessen ökar ämnesomsättningen i embryot och endospermen ; frön sväller i vatten, stärkelse, fetter och proteiner bryts ner till socker, fettsyror och aminosyror . Vanligtvis gror roten först, sedan hypokotylen eller epikotylen (i olika växter) [1] .
I händelse av syrebrist ansamlas ämnen som är skadliga för embryot - etylalkohol , mjölksyra , ammoniak ; med en brist på temperatur, flödet av vatten in i fröna minskar och aktiveringen av metabolism , är förhållandet mellan olika tillväxtregulatorer störd. En del av fröna gror inte under lämpliga förhållanden, på grund av hårdheten på locken och inte kommer ur viloläget; i detta fall är mekanisk skada på kåporna möjlig [1] .
Groningsperioden består av successiva stadier - groningsfaser. Varje fas har en viss varaktighet, vissa biokemiska och morfologiska förändringar som sker i fröet, samt vissa krav på miljöförhållanden.
Fröets groningsfaser:
Vattenabsorptionsfas
Torra frön i vila absorberar vatten från luften (om dess relativa luftfuktighet är mer än 75%) eller från något substrat tills den kritiska luftfuktigheten inträffar, vilket är ett strikt definierat värde för varje gröda. Det inkommande vattnet absorberas av fröets hydrofila kolloider. Vatten ingår i cellens innehåll, där det binder med dess olika föreningar, och därför sker ingen märkbar aktivering av biokemiska processer i fröet och inga förändringar i morfologi observeras. Vattenabsorption kan öka intensiteten av fröandningen något (2–3 gånger i slutet av fasen), men dess totala nivå förblir mycket låg.
Grunden för vattenabsorptionsfasen är ett fysikalisk-kemiskt fenomen, sorption .
Varaktigheten av fasen beror på frönas tillstånd, temperaturen och fuktigheten hos substratet som fröet kommer i kontakt med. Ganska lång varaktighet om fukt kommer från luften, mycket kort om fröna är i vatten. Men i det senare fallet tar det lite längre tid att jämnt mätta cellerna, och först efter en sådan fuktfördelning börjar den andra fasen.
Fröets svullnadsfas
Det börjar med uppkomsten av fri fukt i fröna. Det aktiverar den vitala aktiviteten hos celler, förbättrar hydrolytiska processer, sätter enzymsystemet i ett aktivt tillstånd och leder till omstrukturering av kolloider. I det här fallet ökar andningskoefficienten hundratals och till och med tusentals gånger. Fasen avslutas med picking.
Vattenmolekyler tränger in i mediet av makromolekylära föreningar och trycker isär enskilda länkar i kedjan av deras molekyler. Allt detta orsakar inte bara försvagningen av själva molekylkedjorna, utan åtföljs också av hydrolysen av de senare, vilket leder till intensifieringen av alla livsprocesser. I processen med svullnad av fröna får deras skal elasticitet, och själva fröet ökar i volym.
Processen för frösvällning kan karakteriseras av två indikatorer: 1) svällningsgraden är mängden vatten i gram som absorberas av fröna i svällningsfasen uttryckt i 1 g torrsubstans; 2) svullnadsnummer - mängden vatten i milliliter, som absorberas av 1 ml torrsubstans av fröet.
Ibland kännetecknas svullnadsprocessen av tryck, vilket uppstår som ett resultat av en ökning av volymen under svullnad. Detta så kallade svälltryck når flera hundra atmosfärer och är också karakteristiskt för varje art. Viktökning på grund av vattenabsorption och volymökning ökar inte i samma takt - vanligtvis är volymökningen snabbare, och den tar slut tidigare än viktökningen.
Svullnadsfasen slutar med absorptionen av en viss mängd vatten, vilket säkerställer flödet av alla vitala processer i samband med groning. Beroende på frönas kemiska sammansättning och deras natur krävs olika mängder vatten för att hacka fröna. Enligt Hoffmans data, som erhållits av honom i ett jämförande experiment, absorberade frön från olika grödor vatten i svällningsprocessen i följande mängd:
| kultur | Absorberat vatten | kultur | Absorberat vatten |
|---|---|---|---|
| Vete | 45,6 | Linser | 93,3 |
| Korn | 48,2 | Ärter | 106,8 |
| råg | 57,7 | Bönor | 104,0 |
| havre | 59,8 | bönor | 106,8 |
| Bovete | 46,9 | Vika | 75,4 |
| Majs | 44,0 | foderbetor | 62,5 |
| Hirs | 25,0 | Sockerbeta | 120,5 |
| Hampa | 43,9 | Solros | 56,5 |
| Våldta | 51,0 | Vallmo | 91,0 |
Svullnad upphör på grund av fullständig mättnad av cellerna eller på grund av början av jämvikt mellan inflödet av vatten in i fröna och diffusionen av lösliga ämnen från det. För det normala förloppet av denna fas krävs en viss temperatur, luftfuktighet och syre. När fröna som kläckts torkar går det att gå tillbaka till föregående fas, den ursprungliga.
Tillväxtfas av primära rötter
Det börjar från ögonblicket för celldelning av primärroten, men morfologiskt kan det fixas lite senare - när primärroten dyker upp ovanför fröskalet. I denna fas sker också en ny kvalitativ omstrukturering av biokemiska processer, som förbereder förutsättningarna för möjligheten till groddtillväxt (vitaminer etc. syntetiseras i rötterna). För normal biokemisk omläggning och rottillväxt krävs en annan hydrotermisk regim än för flödet av andra faser. Fasen slutar med fröets beredskap för utveckling av en grodd.
För de flesta grödor är det fortfarande möjligt att stoppa frönsgroning i denna fas och återställa dem till sitt ursprungliga tillstånd (vilande tillstånd), även om för vissa grödor en sådan övergång redan är förknippad med en kränkning av groningens fysiologi och morfologi.
Fas av groddutveckling
Det börjar med utseendet av en grodd och slutar med övergången av grodden till autotrofisk näring. Den ytterligare tillväxten av rötterna fortsätter, men det finns redan alla möjligheter för utvecklingen av grodden, som också växer intensivt. Men här krävs redan andra näringsförhållanden och den yttre miljön.
Det finns ingen återgång till det vilande tillståndet från denna fas, och när det utvecklande fröet torkar ut dör det. Fasen slutar med uppkomsten av en bildad koleoptil i plantan i spannmål eller med bildandet av en knopp i andra grödor.
Vid denna fas avslutas processen för groning av fröer, men den unga plantan är fortfarande föremål för fröforskning. Den växande plantan är i ett komplext beroende av miljöförhållanden, men den får fortfarande huvudnäringen och vissa specifika föreningar från fröet.
Grodda frön bör endast betraktas som de som har en bildad grodd (utseendet på en grodd med primära rötter), om det inte finns någon grodd, kan fröna, oavsett längden på rötterna, inte kallas grodda, utan bara gro ( att vara i olika faser av groning). För alla andra grödor är grodda frön de som har en rot som är lika med åtminstone längden på fröet, och för runda frön - inte mindre än fröets diameter.
Det första synliga morfologiska tecknet på frögroning är hackning och sedan utseendet på en rot. Roten växer i längd på grund av det faktum att det vid dess ände sker en snabb uppdelning av celler som bildar rotens tillväxtzon (coleorrhiza), och rotens spets är täckt med en rotkåpa - en förtjockning av olika former som utför skyddsfunktioner.
Så snart den utvecklande roten når fröskalet , river den sönder den nära mikropylen och kommer ut. Om fröet dessutom är inneslutet i fruktskalet, så genomborrar roten det också. I frön med endosperm är roten oftast mycket tunn, i andra frön är den relativt tjockare. Som regel har alla kulturer en rot, men i spannmål, förutom huvudroten, utvecklas mycket snart sido- eller oavsiktliga rötter från oavsiktliga knoppar. Fröer av åkergrödor har följande antal rötter: höstvete från 2 till 6 (det finns fler rötter i grovkorniga sorter och färre i finkorniga); vårvete från 3 till 7 (genomsnitt 5–6); vinterråg från 4 till 9 (genomsnitt 5–6); korn sexrad 5-6, tvårad 7-8; havre från 2 till 6 (genomsnitt 3-4). Hirs, mogar och chumiza majs gror med bara en rot.
Antalet groddrötter kan känneteckna frönas kvalitet. Det finns bevis som visar primärrötters enorma roll för att förse växten med vatten och forma avkastningen, så fröforskare bör ägna stor uppmärksamhet åt studiet av embryonala rötter. Rötterna från locket till fröet eller till hypokotylen (i baljväxter) är täckta med många hårstrån som förser roten med vatten och näringsämnen. Ett tecken på den normala utvecklingen av roten är närvaron av färska hårstrån och manifestationen av geotropism, det vill säga böjningen av ryggraden.
I tvåhjärtbladiga grödor, efter uppkomsten av groddroten, växer hypokotylsläktet (hypokotyl), som bär embryots hjärtblad, tillsammans med knoppen placerad mellan dem, till jordytan (fig. 3). Från denna knopp bildas en stjälk och första blad, av vilka arter ofta känns igen (särskilt hos korsblommiga). Hos ärter, vicker, hästbönor och några andra baljväxter växer efter rotens uppkomst suprakotylen (ekotylen), och hjärtbladen stannar kvar i jorden (fig. 4).