Germinatia Semintelor

GERMINAȚIA SEMINȚELOR

Germinația reprezintă totalitatea proceselor fiziologice si morfologice prin care trece embrionul din sămânță de la starea de repaus la starea de creștere activă.

Procesul germinației are cinci faze:

Imbibiția (umflarea semințelor) – este un proces fizico-chimic, a cărei durată diferă (câteva minute sau câteva ore) în funcție de anumiți factori. Pătrunderea apei se face pe toată suprafața învelișului, de la exterior la interior;

Hidratarea și activarea enzimelor, regulatorilor de creștere și vitaminelor – au rolul de mobilizare a substanțelor de rezervă prin hidroliză și transportul lor la punctul de creștere.

Diviziunea și creșterea celulelor – are ca rezultat creșterea embrionului. Creșterea celulelor cuprinde trei etape: mărimea dimensiunii celulelor, creșterea numărului celulelor și mărirea gradului de diferențiere al celulelor. Hormonii, în special giberelinele și auxinele, sunt responsabili de reglarea creșterii celulelor, și tratând semințele cu acești hormoni este stimulată germinația. Germinația este împiedicată de substanțele care inhibă biosinteza giberelinei;

Încolțirea – reprezintă ieșirea embrionului din sămânță;

Morfogeneza – are ca rezultat apariția structurilor estențiale bine dezvoltate.

Perioada de sămânță prezintă trei etape:

faza embrionară – începe în momentul fecundării și durează până la maturarea semințelor;

faza de repaus – începe în momentul în care semințele, devin mature (din punct de vedere fiziologic) și se termină atunci când se declanșează procesul de germinare. În această fază, semințele trec prin două subfaze de repaus, și anume:

repausul profund – are loc imediat după recoltare și, în funcție de specie, se menține o anumită perioadă de timp; germinarea semințelor are loc după satisfacerea repausului;

repausul forțat – are loc după repausul profund și apare în urma lipsei sau insuficienței căldurii și apei.

faza de germinare – începe în momentul crăpării tegumentului seminal și se încheie la formarea primei frunze adevărate.În faza de germinare plantele au cerințe deosebite față de temperatură (trebuie atinsă cel puțin temperatura minimă la care se declanșează germinarea semințelor), umiditate (apa are rol important în plesnirea tegumentului și hidratarea semințelor) și oxigen, care este indispensabil (lipsa oxigenului în substrat asociat și cu alte cauze precum umiditate excesivă sau temperatură scăzută duce la putrezirea semințelor). După răsărire plantele sunt foarte sensibile, firave și supuse unui proces de selecție naturală foarte riguros, supraviețuind doar plantele viguroase care provin din semințe sănătoase, mari, cu substanțe de rezervă suficiente pentru hrănirea embrionului.

La unele specii, germinarea semințelor are loc în câteva zile datorită îmbibării cu apă a tegumentului destul de ușor (tomate, ardei, varză, vinete, castraveți), pe când la altele, germinarea are loc în 20-21 de zile datorită îmbibării cu apă a tegumentului seminal mai greu (țelină, morcov, sparanghel, pătrunjel).

De asemenea, germinația poate fi de două tipuri:

germinație epigee, atunci când cotiledonul iese deasupra solului (tomate, ceapă, varză, vinete, castraveți);

germinație hipogee, atunci când cotiledonul rămâne la nivelul solului (bob, mazare);

Substanțe stimulatoare

În grupa substanțelor stimulatoare sunt cuprinse:

– auxinele;

– giberelinele;

– citochininele.

Auxinele sunt substanțe care controlează, în principal, procesul de creștere al plantelor. Auxinele pot fi de două tipuri:

– auxine endogene (naturale);

– auxine sintetizate de către plante și acumulate în organele tinere (muguri, vârfuri de creștere);

Acestea au mai multe roluri, cum ar fi:

– stimularea creșterii în înălțime prin diviziunea și elongația celulelor;

– formarea rădăcinilor și creșterea capacității de absorbție a apei și elementelor minerale;

– creșterea fructelor;

– îngroșarea membranelor celulare;

– stimularea înrădăcinării butașilor la speciile legumicole care se înmulțesc prin butași (batat);

– germinarea semințelor și stimularea fructificării.

Giberelinele sunt substanțe active cu efecte stimulatoare, descoperite și izolate din ciuperca Gibberella fujikuroi. S-au mai găsit gibereline și în semințele și rădăcinile speciilor leguminoase (mazăre, fasole), în tuberculii de cartof și în semințele imature de pepene verde.

Giberelinele contribuie la:

– accelerarea unor procese metabolice;

– la sintetizarea și acumularea de auxine endogene;

– stimularea germinării semințelor;

– creșterea aparatului foliar;

– inducerea partenocarpiei la vinete;

– schimbarea raportului între florile femele și florile mascule la cucurbitacee;

– înflorirea unor specii bienale (morcov, pătrunjel etc.) în primul an de cultură;

– modificări ale metabolismului plantelor (scade conținutul în amidon, azot total și proteine și crește conținutul în acizi nucleici);

– intensificarea unor fenomene fiziologice (fotosinteza, respirația) ca urmare a creșterilor active și a sporirii suprafeței foliare etc.

În urma tratării plantelor cu gibereline, acestea înregistrează o sensibilitate mai mare la secetă deoarece crește consumul de apă.

Citochininele sunt substanțe stimulatoare sintetizate în rădăcini. Prima citochinină a fost identificată de Letham (1964) în semințele imature de porumb și a fost numită zeatină. Rolul citochininelor este de a preveni sau întârzia îmbătrânirea țesuturilor, formarea florilor și a fructelor partenocarpice, stimularea creșterii prin extensie și diviziune celulară, înlăturarea dominanței apicale, creșterea rezistenței plantelor la stres (termic, hidric), la atacul bolilor și dăunătorilor. Pe cale artificială s-au obținut citochinine sintetice cu acțiune foarte asemănătoare cu a kinetinei.

Vitaminele prezintă și ele o acțiune stimulatoare asupra germinării semințelor, absorbției apei și elementelor minerale, creșterii rezistenței plantelor în condiții de mediu mai precare, creșterii producției și îmbunătățirii calității fructelor etc. Dintre vitamine, un rol mai important îl au vitaminele din complexul B, vitamina C și PP.

Controlul calității semințelor

Calitatea semințelor, asigurarea factorilor de vegetație și aplicarea unor tehnologii specifice, duc la obținerea de rezultate spectaculoase în cultură, calitatea semințelor avînd un rol important în reușita unei culturi legumicole.

Principalele însușiri de calitate ale semințelor sunt:

– Autenticitatea (puritate biologică) se determină în perioada de vegetație și reprezintă însușirea semințelor de a aparține, în exclusivitate, speciei, soiului. Caracterele morfologice și organoleptice ale semințelor (formă, luciu, marime, culoare, aspectul suprafeței, gust și miros) contribuie la determinarea autenticității, iar în cazul în care semințele se aseamănă foarte mult între ele (vărzoase, ceapa și prazul) sau cu semințele altor plante (muștar negru, rapiță), autenticitatea se determină prin analizarea plăntuțelor tinere (la câteva zile de la răsărire).

– Puritatea reprezintă totalitatea semințelor care aparțin speciei sau soiului analizat, întregi, capabile să germineze. Se exprimă procentual din greutatea probei de analiză și se determină după următoarea formulă:

P% = x 100

– Facultatea germinativă se definește ca fiind procentul de semințe pure, care, în condiții optime de umiditate, temperatură și aerație, germinează într-un număr de zile caracteristic fiecărei specii legumicole și se exprimă procentual din numărul de semințe puse la germinat. În prezent există norme legale privind nivelul minim acceptat al facultății germinative pentru speciile legumicole (tabel 1).

Procentul minim de germinație acceptat pentru unele

specii legumicole

(Chaoux, Foury, 1994) Tabel 1

Germinația semințelor depinde de temperatura din timpul germinării, de momentul recoltării semințelor și de modul de uscare și păstrare al acestora.

Caracterele biologice ale speciei, temperatura și umiditatea determină pierderea facultății germinative.

În funcție de perioada de păstrare a facultății germinative, semințele se împart în:

– semințe ce își păstrează facultatea germinativă 1-2 ani (ceapă, barba caprei, scorțoneră, păstârnac);

– semințe ce își păstrează facultatea germinativă 2-3 ani (praz, pătrunjel, asmățui, etc.);

– semințe ce își păstrează facultatea germinativă 3-5 ani (vinete, tomate, sparanghel, ardei, morcov, varză, conopidă, spanac, fasole, ridichi, etc.);

– semințe ce își păstrează facultatea germinativă 5-10 ani (anghinare, cicoare, sfeclă roșie, țelină, pepeni, castraveți, etc.).

Umiditatea infuențează păstrarea semințelor astfel încât durata de păstrare a facultății germinative crește în raport invers proporțional cu higroscopicitatea aerului, până la un nivel de 20-30%. Uscarea semințelor devine excesivă sub acest nivel, iar durata facultății germinative descrește mai mult sau mai puțin în funcție de specie (fig. 1).

Fig. 1 Influența umidității relative asupra longevității medii a semințelor (Touzard, 1994)

Facultatea germinativă este influențată de temperatura din timpul păstrării (fig. 2) astfel încât perioada de păstrare a facultății germinative este mai mare la o temperatură mai redusă. Semințele nedezvoltate, bolnave, sparte, îmbatrânite nu sunt capabile să germineze.

Fig. 2 Influența temperaturii asupra longevității medii a semințelor

la două nivele de umiditate relativă

– Energia germinativă se gefinește ca fiind procentul de semințe germinate în prima treime sau jumătate din perioada de timp caracteristică fiecărei specii (tabel 2). Dintre semințele care răsar mai repede și cele care germinează mai greu din cadrul aceleiași specii sau soi, s-a constatat că energie germinativă mai ridicată prezintă cele care răsar mai repede.

Timpul de determinare a energiei și facultății germinative a

semințelor, la unele specii legumicole (zile) (Chaoux, Foury, 1994)

Tabel 2

– Valoarea culturală (sămânța utilă) reprezintă produsul dintre sămânța pură și germinația totală exprimată în procente, prin care se stabilește cantitatea reală de sămânță folosită la unitatea de suprafață. Valoarea culturală este dependentă de puritatea și facultatea germinativă a semințelor. Cu cât facultatea germinativă și puritatea semințelor au o valoare mai ridicată, cu atât cantitatea de sămânță folosită este mai mică și invers.

Valoarea culturală se determină astfel:

Vc (Su) = , unde:

P – reprezintă puritatea semințelor;

G – reprezinta germinația semințelor;

Norma de sămânță la hectar se stabilește după formula:

Ns/ha = , unde:

Ns/ha – reprezintă norma de sămânță la hectar, kg/ha;

Ns cal I – reprezintă norma de sămânță de calitatea I-a (standard);

Vcs cal I – reprezintă valoarea culturală a semințelor de calitatea I-a;

Vcss – reprezintă valoarea culturală a semințelor folosite la semănat.

– Masa a 1000 de semințe se exprimă în două moduri:

– masa relativă este greutatea semințelor (exprimată în grame) la umiditatea pe care acestea o au în momentul determinării;

– masa absolută este greutatea semințelor (exprimată în grame) raportată la substanța uscată și se calculează în funcție de umiditatea acestora în momentul determinării. Masa a 1000 de semințe intră în calculul normei de sămânță la unitatea de suprafață și se calculează astfel:

Ns/ha = , unde:

Ns/ha – reprezintă norma de sămânță la hectar, kg/ha;

D – reprezintă desimea culturii;

MMS – reprezintă masa a 1000 de semințe;

Vc – reprezintă valoarea culturală a semințelor.

Însușirile semințelor de legume

Germinația este influențată de anumiți factori interni, cât și de unii factori externi.

Dintre factorii interni, amintim:

natura chimică a endospermului;

permeabilitatea tegumentului seminal;

prezența enzimelor active;

conținutul în apă al semințelor;

maturitatea fiziologică;

starea de sănătate.

Dintre factorii externi, amintim:

temperatura;

lumina;

apa;

oxigenul.

Relațiile plantelor legumicole cu temperatura

Temperatura reprezintă un factor de mediu limitativ în cultura legumelor, deoarece de nivelul temperaturii depinde declanșarea sau stoparea proceselor biologice din plante. “Temperatura influențează începutul recoltării părților comestibile” (Indrea, 1992), perioada de vegetație a culturilor și zonarea acestora.

Temperatura minimă este temperatura la care procesele biochimice din plantă se desfășoară, dar cu intensitate redusă. Stabilirea epocii de înființare a culturilor legumicole timpurii depinde de temperatuta minimă. Temperaturile sub acest nivel determină stagnarea tuturor proceselor și pieirea plantelor.

Temperatura optimă reprezintă temperatura la care toate procesele de creștere și dezvoltare a plantelor se desfășoară cu intensitate maximă. Raportul între fotosinteză și respirație este supraunitar, surplusul acumulându-se în organele specializate (rădăcini, tulpini, frunze, muguri, inflorescențe, fructe etc.).

Temperatura maximă reprezintă temperatura la care procesele metabolice se desfășoară cu intensitate ridicată, dar raportul dintre fotosinteză și respirație este în echilibru. Dacă se depașește temperatura maximă, planta consumă mai mult decât produce, asimilația scade (datorită scăderii intensității fotosintezei), ducând la moartea plantelor.

Temperatura minimă și intervalul optim pentru germinarea

semințelor la unele specii legumicole (°C) (Wien, 1997)

Cerințele plantelor legumicole față de temperatură în faza de germinare

În faza de germinare a semințelor și până la răsărirea plantelor, temperatura trebuie să fie mai ridicată (cât mai apropiată de temperatuta optimă) și asociată cu o umiditate mai mare, pentru a se asigura hidratarea semințelor și declanșarea procesului de germinare. Dacă avem o umiditate mare și o temperatură sub limita optimă, atunci germinarea semințelor se prelungește și poate conduce la putrezirea acestora. Astfel, “semințele de morcov au germinat în procent de 50% după 87 de zile la 5°C și în numai 6 zile la 25°C” (Thomas, 1996).

Germinarea semințelor la temperaturi mai scăzute a fost stimulată cu o serie de tratamente. Astfel, “tratarea semințelor de ceapă la temperatura de 10°C, timp de 24 ore, cu o soluție de polietilenglicol cu o presiune osmotică de -10 bari, a mărit ritmul de germinare, apariția radiculei fiind observată după o zi, față de 9,3 zile la semințele netratate” (Heydecker, 1974, citat de Burzo, 2000). “Prin păstrarea semințelor la temperatura de 7,5°C, se grăbește procesul de germinare, comparativ cu temperaturile mai mari sau mai mici de păstrare” (Messiaen și colab., 1994).

Efectul temperaturilor ridicate asupra germinării au fost puse în evidență la morcov. “La 35°C germinația a fost foarte greoaie, iar la 40°C semințele nu au germinat” (Burzo, 2000). De asemenea, s-a constatat că “temperaturile de 30°C în timpul imbibiției semințelor la vedețuri întârzie germinarea, față de temperaturile de 15-20°C” (Cantlife și colab., 1984).

Germinarea semințelor mai este influențată și de temperatura solului (Tabel 3)

Temperatura solului pentru germinarea semințelor la unele specii legumicole (°C, Dumitrescu, Stoian, 1998) Tabel 3

Cerințele plantelor legumicole față de lumină în faza de germinare

În general, în faza de germinare, plantele legumicole nu au nevoie de lumină, germinarea având loc la întuneric. Unele specii (denumite fotoblastice), cum ar fi morcovul și țelina, în faza de germinare a semințelor au nevoie de lumină. În urma cercetărilor efectuate de Thomas (1996) s-a constatat că semințele de salată pot să germineze atât la lumină cât și la întuneric, în funcție de soi, semințele de țelină sunt fotoblastice, iar cele de pătrunjel au germinat mai bine la lumină decât la întuneric (fig. 3).

Fig. 3 Selectivitatea pigmenților în funcție de lungimea de undă a radiațiilor solare

([NUME_REDACTAT], L. Enache, 1998)

În urma unui experiment efectuat de [NUME_REDACTAT] (2008) în trei etape (începutul lunii decembrie, jumătatea lunii martie și sfârșitul lunii martie) s-a demostrat că germinarea semințelor de morcov, pătrunjel, salată și ridichi au capacitatea de a germina la lumină. Procesul de germinare a fost diferit în funcție de specie, dar și de etapa de semănat. Astfel, în prima etapă, semințele de ridichi și salată și au germinat după 3 zile în proportie de 75% și respectiv 43%, iar la celelalte după 5 zile, 46% la morcov, 1% la țelină și 3% la pătrunjel. În etapele 2 și 3, procentul de germinare a fost mai ridicat, datorită condițiilor de mediu mai bune din luna martie. Astfel, ridichiile și salata au răsărit în proporție de 77– 80% după 2 zile de la semănat, iar procesul s-a încheiat după 5 zile, ajungând la un procent de 95,2 % la salată și 88,4 % la ridichi. Semințele de morcov au germinat după 4 zile în proporție de 28,9 %, ceea ce demonstrează că reacționează foarte bine la lumină. De remarcat este faptul că, la morcov, după 7 zile semințele au germinat în proporție de cca 60% și după 11 zile 85,5%.

Cercetările efectuate de Lovato (1965) la ceapă au arătat că în prezența luminii, germinația semințelor este inhibată.

Cerințele plantelor legumicole față de apă în faza de germinare

“La germinarea semințelor, necesarul de apă este foarte ridicat, de la 40 la 150%, față de greutatea semințelor” (Dumitrescu, Scurtu, 1998), asigurând hidratarea tegumentului. Lipsa apei necesare duce la o germinare slabă și un procent de răsărire scăzut;