Diapositiva 1 - Istituto Stanga

Studio sui semi : la germinazione
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
COS’E’ UN SEME ?
Il seme è l’organo di propagazione delle Spermatofite, dal greco
“spèrmatos = seme e phytòn = pianta, al contrario delle Crittogame
(come ad esempio i funghi) che si riproducono attraverso spore.
Il seme deriva dalla trasformazione di un ovulo femminile dopo la
fecondazione con il polline. Si sviluppa sulla pianta madre e se ne
distacca, più o meno rapidamente, solo dopo la maturazione.
Il seme, una volta secco, ovvero quando ha perso quasi
completamente l’acqua che contiene, ha la capacità di conservarsi
vitale per molto tempo. Vi sono specie che mantengono inalterata la
capacità di germinare dopo alcune settimane ed altre che anche
dopo 30 anni sono in grado di originare una piantina.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
COME E’ FATTO UN SEME ?
I semi hanno dimensioni, forme e colori molto variabili. Vi sono semi
di alcune orchidee che sono così piccoli da essere appena visibili ad
occhio nudo e semi enormi come quello della palma Lodoicea
seychellearum capaci di pesare anche 20 kg. La forma è variabile:
tondeggiante come nei legumi, appuntita come nell’avena o nel
girasole, squadrata nel mais o grano saraceno, irregolare come nella
cipolla. I colori dei semi sono : nero, grigio, marrone, giallo,
arancione, rosso, bianco, azzurro, viola. La loro superficie può
essere liscia, variamente rugosa, lucida, opaca, paglierina, suberosa.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
SEMI : forme, dimensioni e colori diversi
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
COME E’ FATTO UN SEME ?
In un seme si distinguono tre parti fondamentali : l'embrione, il
tessuto nutritivo e i tegumenti.
L'embrione riproduce la struttura della futura pianta adulta e nel
quale sono riconoscibili un abbozzo del fusticino : la plumula, della
radice : la radichetta e una (nelle Monocotiledoni), due (nelle
Dicotiledoni) o numerose (nelle Gimnosperme) foglie embrionali o
cotiledoni.
Il tessuto nutritivo è rappresentato dall'endosperma o albume,
«magazzino» delle sostanze di riserva. Maggiormente ricco di glucidi
nelle Graminacee come il frumento, il mais o l’orzo, ricco di proteine
nelle Leguminose, come la soia o il fagiolo, ricco di lipidi come nel
girasole o nell’arachide. Tali ricchezze sono da sempre sfruttate
dall’uomo nell’alimentazione.
I tegumenti, proteggono le parti vitali del seme dall'azione immediata
degli agenti esterni e garantiscono ad esso una fase di dormienza
prima della germinazione, in modo che questa avvenga nelle
condizioni ambientali più favorevoli.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Seme di Mais – Graminacea - Monocotiledone
Endosperma
Cotiledone
Coleoptile
Epicotile
Asse dell’ Embrione
Ipocotile
Radichetta
Coleoriza
Pedicello
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Seme di Fagiolo – Leguminosa - Dicotiledone
Epicotile
Plumula
Ipocotile
Radichetta
Micropilo
Ilo
Cotiledoni
Tegumenti
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Mais
Fagiolo
Endosperma
Plumula
Cotiledone
Embrione
Cotiledoni
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
COS’E’ LA GERMINAZIONE DEL SEME ?
La germinazione è il processo nel quale il
seme, posto in determinate condizioni, si
“risveglia” dalla fase
di quiescenza e
attraverso lo sviluppo dell’embrione dà
origine
ad
una nuova piantina.
La
germinazione si manifesta inizialmente con
l’emissione di una radichetta e termina
quando la pianta ha prodotto, con le prime
foglioline una superficie fotosintetica
efficace, tale da poter in sintonia con
l’apparato radicale permettere alla piantina
di autogovernarsi. Osserva qui accanto
l’inizio della germinazione di un seme vista
con la telecamera. Osserva la radichetta
che esce dal tegumento e le foglioline
embrionali che iniziano ad allungarsi.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
QUANDO UN SEME INIZIA A GERMINARE?
Un seme inizia la germinazione quando si verificano tutte le
condizioni necessarie perché questo avvenga. I fattori che possono
favorire o inibire il processo germinativo sono l’ acqua, la
temperatura, l’ossigeno, la luce, la dormienza.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
FABBISOGNO DI ACQUA
Se prendiamo un seme secco : una cariosside di mais o di frumento,
un fagiolo o altro seme e li depositiamo su una mensola, al buio o
alla luce, al caldo o al freddo che sia, dopo una settimana, un mese,
un anno,li troveremo ancora lì, esattamente come li abbiamo lasciati,
insetti, topi o uccellini a parte, di capisce! Se al contrario metteremo
questi semi in condizioni di assorbire dell’acqua, nel tempo di alcune
ore, dopo una prima fase di imbibizione in cui il seme aumenterà di
dimensionI per l’acqua assorbita, inizierà la germinazione. Dunque
l’acqua è il primo fattore limitante dell’attività germinativa.
Osserva qui a lato i semi di pisello
di fagiolo e di mais, secchi (a sx) e
imbibiti di acqua (a dx)
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
FABBISOGNO DI TEMPERATURA
Se l’acqua è il primo fattore limitante della germinazione la
temperatura, a cui viene posto il seme a germinare, ne è di poco
inferiore per importanza. Le temperature limite di germinazione
variano da specie a specie e vanno considerate sia come
temperatura minima che come temperatura massima, al di sotto e al
di sopra delle quali il seme non germina. Alcuni esempi : il Frumento
ha temperature limite di germinazione che vanno da +1° a +30°, la
Barbabietola da zucchero dai +5° ai +35°, il Melone dai +20° ai +41°.
FABBISOGNO DI OSSIGENO E DI LUCE
Insieme all’acqua e alla giusta temperatura è ovviamente necessaria
la presenza di ossigeno, fondamentale nei processi germinativi.
Diversa è la necessità della presenza della luce : vi sono specie che
per germinare hanno bisogno della luce, altre del buio, altre sono
indifferenti alla situazione.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
DORMIENZA DEL SEME
Non sempre la presenza di acqua e temperatura ottimale sono
sinonimo di germinazione garantita. Diversi fattori intrinsechi al seme
sono un limite alla sua germinazione. La presenza di tegumenti
spessi, duri, impermeabili rende il processo germinativo difficile e
fattibile solo se l’azione di funghi, batteri o rotture casuali determina
l’incisione dei tegumenti permettendo al seme di ricevere l’ossigeno
e di assorbire l’acqua. La presenza di alcune particolari sostanze
chimiche presenti nei tegumenti o nel seme può inibire o ritardare
la germinazione. Il loro effetto può essere eliminato dall’azione
dilavante dell’acqua o dalle basse temperature che agiscono sul
seme. Molti semi per germinare devono essere esposti per un dato
periodo di giorni a temperature tra i +2° e i +5°. Più comune è la
necessità di freddo del seme o vernalizzazione necessaria non
tanto per far germinare il seme, ma bensì per rendere la pianta
produttiva . Ecco il motivo per cui i semi di piante agrarie come il
frumento, devono essere seminate prima dell’inverno in modo tale da
essere soggetti in modo naturale alle basse temperature e poter
spigare, quindi produrre, nella bella stagione.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE : dall’ imbibizione alla rottura del tegumento
Appena si verificano le condizioni necessarie di acqua, temperatura,
ossigeno, eventuale presenza di luce/buio, inizia nel giro di poche
ore, il processo germinativo. Nelle prime fasi della germinazione, il
seme assorbe l’acqua, questa fase si chiama imbibizione, essa si
manifesta con l’aumento delle dimensione del seme e del suo
«ammorbidimento». L’acqua permette lo sviluppo delle reazioni
chimiche interne al seme con attivazione e/o sintesi delle proteine e
degli enzimi. L’embrione inizia ad utilizzare le sostanze di riserva, la
radichetta si gonfia, rompe il tegumento e si accresce verso il basso
cercando la riserva idrica esterna. La germinazione inizia sempre
con la fuoriuscita della radichetta.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE : dall’emissione della radichetta all’emergenza
Appena la radichetta è fuoriuscita dal tegumento si direziona verso il
basso (geotropismo radicale). Il suo compito sarà quello di
determinare l’ancoraggio della pianta nel terreno ed iniziare
l’assorbimento di acqua ed elementi nutritivi. La plantula embrionale
comincia a fuoriuscire dai tegumenti e avvia il proprio processo di
crescita verso l’alto emergendo dal terreno. Essa acquisterà
lentamente la
capacità di fotosintetizzare. Con la fase
dell’emergenza termina la fase di germinazione e inizia quella di
crescita.
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE : perché i germogli crescono, i meristemi
L’allungamento dell’asse radicale e dell’asse del germoglio
avvengono grazie ai tessuti meristematici primari presenti nei due
apici (apicale e radicale). I tessuti meristematici primari sono formati
da cellule che si riproducono generando inizialmente ancora cellule
meristematiche (A) che poi genereranno i tessuti adulti. Il loro
compito è quello di far crescere la pianta in altezza.
Germoglio
A
Radice
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE : germinazione epigea o ipogea?
La germinazione comporta l'allungamento dell'asse embrionale ad
opera dell'attività dei meristemi primari apicali. La prima parte del
fusto a differenziarsi si forma quindi tra i cotiledoni e la gemma
apicale, che si sposta verso l'alto. Questa porzione, compresa tra i
cotiledoni e le prime vere foglie è detta asse epicotile o epicotile ed
è quella che, ad esempio, si vede uscire dal terreno durante la
germinazione del seme di pisello. Nel caso del fagiolo, la fuoriuscita
dei cotiledoni dal terreno avviene per allungamento della porzione
dell'asse embrionale posta tra i cotiledoni e la radice. Ad essa è dato
il nome di asse ipocotile o semplicemente ipocotile.
Nel caso dell’allungamento dell’epicotile, i cotiledoni o se vi è più
semplice da comprendere «il seme», restano sotto terra, nel caso
dell’allungamento dell’ipocotile i cotiledoni (il seme) fuoriescono dal
terreno. Nel primo caso parliamo di germinazione Ipogea (sotto
terra) nel secondo caso di germinazione Epigea (fuori terra)
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE : i cotiledoni
I cotiledoni si trovano a metà tra
l’apice radicale e l’apice vegetativo
(gemma apicale).Nei semi dove si
sviluppa maggiormente-l’ipocotile,
quest’ultimo, crescendo, determina
una spinta verso l’alto dei cotiledoni
che escono dal terreno. Questa è
la germinazione epigea (es.il
Fagiolo). Al contrario nei semi dove
è l’epicotile che si sviluppa
maggiormente, i cotiledoni restano
interrati. Questa è la germinazione
ipogea (es. il Pisello)
apice vegetativo
epicotile
apice radicale
ipocotile
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE : i cotiledoni
Normalmente i cotiledoni o foglie embrionali hanno la funzione di
riserva nutritiva dell’embrione durante la fase di germinazione in
quanto ricchi soprattutto di proteine ed amidi (es. Dicotiledoni – 2
cotiledoni). Nelle Graminacee (Monocotiledoni – 1 cotiledone) e
in modo particolare nei Cereali (Frumento, Riso, Orzo, Mais, ecc) le
riserve necessarie alla germinazione si trovano esterne all’embrione,
nell’ albume, dal quale l’uomo da millenni ricava nutrimento
utilizzando, direttamente o macinando, i semi. In questo caso, l'unico
cotiledone, detto scutello, assorbe le sostanze nutrienti dall'albume
e le trasferisce all'embrione. Nella germinazione epigea i cotiledoni
fuoriusciti dal terreno per un certo periodo si comportano da foglioline
iniziando la fotosintesi. I cotiledoni, terminata la loro funzione
«nutritiva» della plantula, degenerano e muoiono. Le foglioline che
nascono successivamente a quelle cotiledonari prendono il nome di
«prime foglie vere», ma questa è un’altra storia perchè la
germinazione è terminata …………………………..
Germinazione epigea
Gemma apicale
Prime foglie vere
Cotiledoni
Cotiledoni
Plumula
Epicotile
Ipocotile - arco
Ipocotile
Tegumenti
Radichetta
Radici secondarie
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Radice
primaria
Germinazione epigea : Girasole (Helianthus annuus)
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
GERMINAZIONE EPIGEA
Nella germinazione epigea lo sforzo per fare uscire dal terreno la
plantula è generato dall’ipocotile piegato ad arco che in questo modo
protegge i cotiledoni da eventuali lesioni. Appena fuori dalla linea di
terra l’ipocotile si raddrizza e porta verso l’alto la plumula. Osserva :
Plumula
Cotiledoni
Ipocotile
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Germinazione ipogea
Epicotile
Plumula
Ipocotile
Radichetta
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Cotiledoni
Germinazione ipogea : Mais (Zea mais)
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Germinazione di specie diverse
Monocotiledone
Plumula
Coleoptile
Dicotiledone
Dicotiledone
Plumula
Plumula
Cotiledoni
Epicotile
Ipocotile
Ipocotile
Mesocotile
Cotiledoni
Tegumenti
Coleoriza
Ipogea
Epigea
ITAS Stanga Cremona – Laboratorio Produzioni Vegetali
Ipogea