Germinação





Germinação é o processo pelo qual um organismo cresce a partir de uma semente ou estrutura semelhante. O exemplo mais comum da germinação é o surgimento de uma plântula de uma semente de uma angiosperma ou gimnosperma . Além disso, o crescimento de uma esporulação a partir de um esporo , como os esporos de hifas de esporos de fungos , também é germinação. Assim, num sentido geral, a germinação pode ser pensada como algo que se expande para um ser maior a partir de uma pequena existência ou germe .


A maioria das sementes não precisa da luz do sol para germinar, mas algumas sementes, como sementes de girassol, sementes de mostarda e sementes de blosna, necessitam de luz solar para germinar com sucesso. Experimentos foram realizados para provar isso.

Introdução

A germinação é geralmente o crescimento de uma planta contida dentro de uma semente; resulta na formação da plântula, é também o processo de reativação do maquinário metabólico da semente, resultando no surgimento da radícula e plúmula. A semente de uma planta vascular é uma pequena embalagem produzida em uma fruta ou em um cone após a união das células reprodutivas masculinas e femininas. Todas as sementes totalmente desenvolvidas contêm um embriãoe, na maioria das espécies de plantas, algumas reservas de alimentos, envoltas em um revestimento de sementes. Algumas plantas produzem um número variável de sementes que não possuem embriões; estas são chamadas de sementes dormentes que nunca germinam. As sementes dormentes são sementes maduras que não germinam porque estão sujeitas a condições ambientais externas que impedem o início de processos metabólicos e o crescimento celular. Sob condições adequadas, a semente começa a germinar e os tecidos embrionários retomam o crescimento, desenvolvendo-se em direção a uma muda.



-Passo 1- A embebição da água, a captação de água, resulta na ruptura do revestimento da semente.
-Passo 2-A embebição do revestimento da semente resulta na emergência da radícula (1) e da plúmula (2), os cotilédones se desdobram (3).
-Etapa 3-Isto marca o passo final na germinação da semente onde os cotilédones são expandidos, que são as folhas verdadeiras / ervilhas. A temperatura deve ser mantida em um nível ótimo.
A germinação das sementes depende das condições internas e externas. Os fatores externos mais importantes incluem temperatura correta , água , oxigênio ou ar e, às vezes, luz ou escuridão . Várias plantas requerem diferentes variáveis ​​para o sucesso da germinação de sementes. Muitas vezes isso depende da variedade de sementes individual e está intimamente ligado às condições ecológicas do habitat natural de uma planta . Para algumas sementes, sua futura resposta de germinação é afetada por condições ambientais durante a formação de sementes; Na maioria das vezes, essas respostas são tipos de dormência de sementes .

A água é necessária para a germinação. As sementes maduras são muitas vezes extremamente secas e precisam ingerir quantidades significativas de água, em relação ao peso seco da semente, antes que o metabolismo e o crescimento celular possam recomeçar. A maioria das sementes precisa de água suficiente para umedecer as sementes, mas não o suficiente para absorvê-las. A absorção de água pelas sementes é chamada de embebição , o que leva ao inchaço e à quebra do revestimento da semente. Quando as sementes são formadas, a maioria das plantas armazena uma reserva de alimentos com a semente, como amido , proteínas ou óleos . Esta reserva alimentar fornece alimento ao embrião em crescimento. Quando a semente absorve água, enzimas hidrolíticassão ativados, que decompõem esses recursos alimentares armazenados em substâncias químicas metabolicamente úteis .  Depois que a plântula emerge da camada de sementes e começa a cultivar raízes e folhas, as reservas de alimento das mudas são tipicamente esgotadas; Nesse ponto, a fotossíntese fornece a energia necessária para o crescimento contínuo e a muda agora requer um fornecimento contínuo de água, nutrientes e luz.

O oxigênio é requerido pela semente em germinação para o metabolismo .  O oxigênio é usado na respiração aeróbica , a principal fonte de energia da muda até o crescimento das folhas.  O oxigênio é um gás atmosférico encontrado nos espaços porosos do solo ; se uma semente for enterrada muito profundamente no solo ou o solo estiver encharcado, a semente pode ter falta de oxigênio. Algumas sementes têm camadas de sementes impermeáveis ​​que impedem a entrada de oxigênio na semente, causando um tipo de dormência física que é quebrada quando o revestimento da semente é desgastado o suficiente para permitir a troca de gás e a absorção de água do ambiente.
A temperatura afeta as taxas metabólicas e de crescimento celular. Sementes de diferentes espécies e até mesmo sementes da mesma planta germinam em uma ampla faixa de temperaturas. As sementes geralmente têm uma faixa de temperatura dentro da qual germinarão, e não o farão acima ou abaixo dessa faixa. Muitas sementes germinam a temperaturas ligeiramente acima de 16-24 C [temperatura ambiente em casas aquecidas centralmente], enquanto outras germinam logo acima de congelamento e outras germinam apenas em resposta a alternâncias de temperatura entre quente e frio. Algumas sementes germinam quando o solo está frio 28-40 F (-2 - 4 C), e algumas quando o solo está quente 76-90 F (24-32 C). Algumas sementes requerem exposição a temperaturas frias ( vernalização) para quebrar a dormência. Algumas sementes em um estado dormente não germinarão mesmo se as condições forem favoráveis. Sementes que dependem da temperatura para terminar a dormência têm um tipo de dormência fisiológica. Por exemplo, as sementes que requerem o frio do inverno são inibidas de germinar até que absorvam água no outono e experimentam temperaturas mais baixas. A estratificação a frio é um processo que induz a quebra de dormência antes da emissão de luz que promove a germinação.  Quatro graus Celsius é frio o suficiente para acabar com a dormência para a maioria das sementes dormentes, mas alguns grupos, especialmente dentro da família Ranunculaceae e outros, precisam de condições mais frias que -5 C. Algumas sementes só germinam após altas temperaturas durante um incêndio florestal.que racha suas casacas de sementes; Este é um tipo de dormência física.
As hortaliças anuais mais comuns têm ótimas temperaturas de germinação entre 24-32 C, embora muitas espécies (por exemplo, rabanetes ou espinafre ) possam germinar a temperaturas significativamente mais baixas, tão baixas quanto 40 F (4 C), permitindo assim que elas ser cultivado a partir de sementes em climas mais frios. Temperaturas abaixo do ideal levam a menores taxas de sucesso e períodos mais longos de germinação.

A luz ou a escuridão pode ser um gatilho ambiental para a germinação e é um tipo de dormência fisiológica. A maioria das sementes não é afetada pela luz ou pelo escuro, mas muitas sementes, incluindo espécies encontradas em ambientes florestais, não germinarão até que uma abertura no dossel permita uma luz suficiente para o crescimento das mudas.
A escarificação reproduz processos naturais que enfraquecem o revestimento da semente antes da germinação. Na natureza, algumas sementes exigem condições especiais para germinar, como o calor de um incêndio (por exemplo, muitas plantas nativas australianas), ou a imersão em um corpo de água por um longo período de tempo. Outros precisam ser passados ​​através do trato digestivo de um animal para enfraquecer o revestimento da semente o suficiente para permitir que a muda saia

Dormancy
Algumas sementes vivas estão dormentes e precisam de mais tempo, e / ou precisam ser submetidas a condições ambientais específicas antes de germinarem. A dormência das sementes pode se originar em diferentes partes da semente, por exemplo, dentro do embrião; em outros casos, o revestimento da semente está envolvido. A quebra da dormência envolve frequentemente alterações nas membranas, iniciadas por sinais de quebra de dormência. Isso geralmente ocorre apenas dentro de sementes hidratadas.  Os fatores que afetam a dormência das sementes incluem a presença de certos hormônios vegetais, principalmente o ácido abscísico , que inibe a germinação, e a giberelina , que acaba com a dormência das sementes. Na fabricação de cerveja, as sementes de cevada são tratadas com giberelina para garantir a germinação uniforme das sementes para a produção de malte de cevada

Estabelecimento de mudas
Em algumas definições, a aparência da radícula marca o fim da germinação e o início do "estabelecimento", período que utiliza as reservas alimentares armazenadas na semente. A germinação e o estabelecimento como um organismo independente são fases críticas na vida de uma planta quando são mais vulneráveis ​​a lesões, doenças e estresse hídrico.O índice de germinação pode ser usado como um indicador de fitotoxicidade em solos. A mortalidade entre a dispersão das sementes e a conclusão do estabelecimento pode ser tão alta que muitas espécies se adaptaram para produzir um grande número de sementes.

Taxa de germinação e capacidade germinativa

Na agricultura e jardinagem , a taxa de germinação descreve quantas sementes de uma determinada espécie de planta , variedade ou seedlot são susceptíveis de germinar durante um determinado período. É uma medida do tempo de germinação e geralmente é expressa como uma porcentagem, por exemplo, uma taxa de germinação de 85% indica que cerca de 85 das 100 sementes provavelmente germinarão sob condições adequadas durante o período de germinação dado. A taxa de germinação é útil para calcular as necessidades de sementes para uma determinada área ou número desejado de plantas. Em fisiologistas de sementes e cientistas de sementes, a "taxa de germinação" é o recíproco do tempo necessário para que o processo de germinação seja concluído a partir do momento da semeadura. Por outro lado, o número de sementes capazes de completar a germinação em uma população (ou seja, lote de sementes) é referido como capacidade de germinação .

Reparação de danos no DNA

A qualidade da semente se deteriora com a idade, e isso está associado ao acúmulo de danos no genoma.  Durante a germinação, os processos de reparo são ativados para lidar com danos acumulados no DNA . Em particular, quebras de fita simples e dupla no DNA podem ser reparadas.  O ponto de checagem de danos ao DNA da cinase ATM tem um papel importante na integração da progressão através da germinação com respostas de reparo aos danos do DNA acumulados pela semente envelhecida.

Germinação de Dicot

A parte da planta que emerge pela primeira vez da semente é a raiz embrionária, denominada radícula ou raiz primária. Permite que a muda fique ancorada no solo e comece a absorver água. Depois que a raiz absorve água, um rebento embrionário emerge da semente. Esta parte aérea compreende três partes principais: os cotilédones (folhas da semente), a seção da parte aérea abaixo dos cotilédones ( hipocótilo ) e a seção da parte aérea acima dos cotilédones ( epicótilo ). A forma como a parte aérea surge difere entre os grupos de plantas.

Epigeal

Na germinação epígea (ou germinação epígea), o hipocótilo alonga-se e forma um gancho, puxando em vez de empurrar os cotilédones e o meristema apical através do solo. Uma vez que atinge a superfície, endireita e puxa os cotilédones e dispara a ponta das plântulas em crescimento para o ar. Feijão , tamarindo e mamão são exemplos de plantas que germinam dessa maneira.

Hipogeu
A germinação também pode ser feita por germinação hipogâmica (ou germinação hipogênea), onde o epicótilo se alonga e forma o anzol. Neste tipo de germinação, os cotilédones permanecem no subsolo onde eventualmente se decompõem. Ervilhas, gramas e manga, por exemplo, germinam dessa maneira.

Germinação Monocot
Em sementes de monocotiledóneas , a radícula e o cotilédone do embrião são cobertos por um coleorhiza e um coleóptilo , respectivamente. O coleorhiza é a primeira parte a crescer a partir da semente, seguida pela radícula. O coleóptilo é então empurrado para o chão até atingir a superfície. Lá, para de alongar e as primeiras folhas emergem.

Germinação precoce

Quando uma semente germina sem passar por todos os quatro estágios de desenvolvimento da semente, isto é, globular, formato do coração, formato do torpedo e estágio cotiledonar, é conhecida como germinação precoce.

Germinação de pólen
Outro evento de germinação durante o ciclo de vida de gimnospermas e plantas com flores é a germinação de um grão de pólen após a polinização . Como as sementes, os grãos de pólen são severamente desidratados antes de serem liberados para facilitar sua dispersão de uma planta para outra. Eles consistem em um revestimento protetor contendo várias células (até 8 em gimnospermas, 2-3 em plantas com flores). Uma dessas células é uma célula de tubo . Uma vez que o grão de pólen pousa no estigma de uma flor receptiva (ou um cone feminino em gimnospermas), ele absorve água e germina. A germinação de pólen é facilitada pela hidrataçãono estigma, assim como pela estrutura e fisiologia do estigma e estilo.  O pólen também pode ser induzido a germinar in vitro (em uma placa de petri ou tubo de ensaio).

Durante a germinação, a célula do tubo se alonga em um tubo polínico . Na flor, o tubo polínico cresce em direção ao óvulo, onde descarrega o espermatozóide produzido no grão de pólen para a fertilização. O grão de pólen germinado com seus dois espermatozóides é o microgametófito masculino maduro dessas plantas.

Auto-incompatibilidade

Como a maioria das plantas carrega tanto órgãos reprodutores masculinos quanto femininos em suas flores, existe um alto risco de autopolinização e, portanto, endogamia . Algumas plantas utilizam o controle da germinação de pólen como forma de evitar essa autopolinização. A germinação e o crescimento do tubo polínico envolvem sinalização molecular entre o estigma e o pólen. Na auto-incompatibilidade nas plantas , o estigma de certas plantas pode reconhecer molecularmente o pólen da mesma planta e impedi-lo de germinar.

Germinação de esporos
Germinação também pode referir-se ao surgimento de células de esporos de repouso e o crescimento de sporeling hifas ou talos de esporos de fungos , algas e algumas plantas.

Conídios são esporos reprodutivos assexuados (reprodução sem a fusão de gametas) de fungos que germinam sob condições específicas. Uma variedade de células pode ser formada a partir dos conídios germinativos. Os mais comuns são os tubos germinativos que crescem e se desenvolvem em hifas. Outro tipo de célula é um tubo de anastomose conidial (CAT); estes diferem dos tubos germinativos pelo fato de serem mais finos, mais curtos, não apresentar ramificações, exibir crescimento determinado e estarem voltados uns para os outros. Cada célula é de forma tubular, mas o tubo de anastomose conidial forma uma ponte que permite a fusão entre os conídios.

Esporos em repouso
Nos esporos em repouso , a germinação envolve a quebra da espessa parede celular do esporo dormente. Por exemplo, nos zigomicetos, o zigosporângio de paredes espessas se abre e o interior dos zigosporos dá origem ao esporangióforo emergente. Nos fungos , a germinação refere-se ao surgimento de células amebóides a partir do esporo endurecido. Depois de quebrar o revestimento de esporo, o desenvolvimento adicional envolve a divisão celular, mas não necessariamente o desenvolvimento de um organismo multicelular (por exemplo, nas amebas de vida livre de fungos lodo).

Samambaias e musgos
Em plantas como briófitas , samambaias e algumas outras, os esporos germinam em gametófitos independentes . Nas briófitas (por exemplo, musgos e hepáticas ), os esporos germinam em protonemas , semelhantes às hifas fúngicas, das quais o gametófito cresce. Nas samambaias , os gametófitos são prothalli pequenos, em forma de coração, que podem frequentemente ser encontrados debaixo de uma planta adulta que liberta esporos

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