GERMINACIÓ: ESTRUCTURA D'UNA LLAVOR, PROCÉS, TIPUS - BIOLOGIA - 2025

La germinació és el procés a través d'el qual l'embrió contingut en les llavors de les plantes espermatòfits es desenvolupa per donar lloc a una planta nova, i es caracteritza per la protrusió de l'arrel cap a l'exterior de la testa o coberta seminal.

En el regne vegetal, els espermatòfits són el grup de plantes conegudes com les "plantes superiors", les quals tenen com a característica definitòria la producció de llavors com a resultat de la seva reproducció sexual, d'on deriva el seu nom, ja que "sperma" en grec vol dir llavor.

Germinació d'una planta dicotiledònia (Font: MAKY.OREL via Wikimedia Commons)

El grup dels espermatòfits està compost per les plantes amb flor o angiospermes i les plantes sense flor o gimnospermes, les quals produeixen llavors tancades a l'interior d'una estructura anomenada "ovari" o llavors nues, respectivament.

La germinació d'una llavor, sigui quin sigui el seu tipus, es pot entendre com el conjunt de passos consecutius que fan que una llavor quiescent o adormida, amb un baix contingut d'aigua, mostri un augment en la seva activitat metabòlica general i comenci la formació d'una plàntula a partir d'l'embrió al seu interior.

El moment exacte on acaba la germinació i comença el creixement és molt difícil de definir, ja que la germinació s'ha definit específicament com la ruptura de la coberta seminal que, per si mateix, ja és el resultat de creixement (divisió i elongació cel·lulars).

Hi ha múltiples factors que afecten el procés germinatiu, molts d'ells endògens (viabilitat, grau de desenvolupament de l'embrió, etc.) i exògens (disponibilitat d'aigua, temperatura i composició atmosfèrica, per exemple).

Estructura de la llavor

Les plantes angiospermes posseeixen llavors amb una estructura relativament senzilla, ja que consisteixen en un embrió (producte de la fecundació de l'òvul per l'gra de pol·len) que està envoltat per una coberta coneguda com "sac embrionari", que també deriva de el procés de fecundació.

La coberta de les llavors es coneix com testa i és producte de el desenvolupament dels teguments interns de l'òvul. L'embrió s'alimenta d'una substància en la qual està immers, el endosperma, que pot convertir-se també en un teixit rudimentari en aquelles plantes amb cotilèdons.

Els cotilèdons són fulles primàries que poden complir funcions nutritives per a l'embrió i poden encarregar-se de la fotosíntesi de la plàntula que es forma quan la llavor germina.

La quantitat de substància de reserva és molt variable entre les llavors, sobretot pel que fa a la composició de proteïnes, greixos i carbohidrats que posseeixen. No obstant això, la principal substància de magatzem en les llavors, en major o menor proporció, sol ser el midó.

L'embrió és l'estructura fonamental d'una llavor. Es pot veure com una "planta miniatura" i consisteix en una radícula, en una plúmula o Epicòtil (per sobre d'on estan els cotilèdons), en un o més cotiledons i en un hipocótilo (per sota dels cotilèdons).

De la radícula es forma posteriorment l'arrel, que és la porció subterrània d'una planta; el Epicòtil serà després l'eix principal de la tija, en la porció aèria; mentre que el hipocótilo és la porció de l'embrió que uneix la radícula amb la plúmula o Epicòtil, és a dir, que uneix la tija amb l'arrel a la planta adulta.

És important assenyalar que hi ha gran diversitat de llavors en la naturalesa, especialment pel que fa a mida, forma, color i estructura general, sense comptar les seves característiques fisiològiques intrínseques.

Procés (etapes)

Totes les llavors madures es troben en una condició coneguda com quiescència, mitjançant la qual aquestes estructures de propagació poden resistir períodes prolongats en què les condicions favorables necessàries per a la germinació no estan donades.

La quiescència d'una llavor és revertida en presència d'aigua, d'una composició atmosfèrica i una temperatura adequades (depenent de el tipus de llavor, és clar).

La germinació, un cop superada la quiescència, inclou processos que són comuns en la fisiologia dels vegetals:

- la respiració

- l'absorció d'aigua

- la conversió dels "aliments" en substàncies solubles

- la síntesi d'enzims i hormones

- el metabolisme de nitrogen i de fòsfor

- la translocació de carbohidrats, hormones, aigua i minerals cap als meristemes i

- la formació de teixits.

No obstant això, els fisiòlegs vegetals han delimitat tres etapes específiques que són: imbibición, elongació cel·lular i increment en el nombre de cèl·lules (divisió cel·lular), aquests últims dependents de diferents esdeveniments genètics i moleculars.

imbibición

El contingut d'aigua en una llavor madura és considerablement baix, el que afavoreix la letargia metabòlic dels teixits al seu interior. Així, el primer pas de la germinació d'una llavor és l'absorció d'aigua, el que es coneix com imbibición.

La imbibició restableix la turgència de les cèl·lules de l'embrió, que prèviament es trobaven plasmolizadas causa de la petita grandària de les seves vacúols gairebé buides.

Durant les primeres hores d'aquesta etapa no s'observen canvis químics en les llavors, així com tampoc cap tipus d'activitat associat amb l'allargament o l'elongació de les parets cel·lulars, etc.

Poc després, la hidratació dels teixits (en condicions favorables d'atmosfera i temperatura), permet l'activació dels orgànuls i els enzims cel·lulars, especialment dels mitocondris. Aquesta activació també promou la síntesi d'hormones i proteïnes, necessàries per als esdeveniments subsegüents.

Elongació i augment de el nombre de cèl·lules (divisió)

Passades unes hores de imbibición (depenent de l'grau de dessecació de les llavors), pot apreciar-se la elongació de les cèl·lules pertanyents a la radícula, que permeten que aquesta estructura es perllongui i emergeixi de la superfície que la recobreix.

Les primeres divisions cel·lulars ocorren en el meristema de l'arrel, just de moment en el qual la radícula "trenca" el teixit que la cobreix. En aquest moment s'observen alguns canvis citològics com, per exemple, l'aparença més prominent de l'nucli de cada cèl·lula.

Etapes en la germinació d'una llavor de A. thaliana (Font: Alena Kravchenko via Wikimedia Commons)

La coberta seminal o testa és travessada o trencada per l'arrel primària, que està representada per la radícula, després de la qual cosa l'eix hipocotiledonar continua el procés d'elongació. Els cotilèdons romanen en l'interior de la testa durant aquest procés, sense importar el tipus de germinació.

Mentre transcorre aquest procés, la nutrició de les cèl·lules embrionàries depèn de l'activitat dels enzims responsables de la degradació dels carbohidrats i els greixos de reserva en l'endosperma i / o els cotilèdons, activitat completament dependent de l'procés previ de imbibición.

Tipus de germinació

Els tipus de germinació han estat definits en funció de la destinació dels cotilèdons quan es forma la plàntula a partir d'l'embrió. Els dos tipus més coneguts són la germinació epígea i la germinació hipogea.

Diagrama de l'procés germinatiu d'una llavor de pèsol (Font: Germination.svg: * Germinacion.png: Kat1992derivative work: Begoonderivative work: Begoon via Wikimedia commons)

germinació epígea

Ocorre en moltes plantes llenyoses, incloent a les gimnospermes, i es caracteritza perquè els cotilèdons emergeixen de terra com "empesos" pel Epicòtil que s'allarga.

germinació hipogea

Ocorre quan els cotilèdons romanen en la porció subterrània, entretant el Epicòtil creix erecte i d'ell es desenvolupen les fulles fotosintètiques. És comú per a moltes espècies vegetals, podent assenyalar com a exemple els aurons, els castanyers i l'arbre de l'cautxú.

referències

1. Bewley, JD (1997). Seed germination and Dormancy. The plant cell, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO, & McDonald, MF (2012). Principles of seed science and technology. Springer Science & Business Mitjana.
3. Nabors, MW (2004). Introduction to botany (No. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Seed germination, Mobilization of food reserves, and seed Dormancy. Plant Growth and Development: Hormones and Environment. Academic Press: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Plant physiology and development.
6. Toole, IH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956). Physiology of seed germination. Annual review of plant physiology, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Molecular mechanisms of seed germination. In Sprouted Grains (pp. 1-24). AACC International Press.