Frøspiring er overgangen af plantefrø fra dvale til aktivt liv, den indledende fase af plantens ontogenese , hvor en spire dannes . Opstår, når den forsynes med fugt og ilt, passende temperatur og lysforhold. I spiringsprocessen øges stofskiftet i embryonet og endospermen ; frø svulmer i vand, stivelse, fedtstoffer og proteiner nedbrydes til sukker, fedtsyrer og aminosyrer . Normalt spirer roden først, derefter hypocotyl eller epicotyl (i forskellige planter) [1] .
I tilfælde af iltmangel akkumuleres stoffer, der er skadelige for embryonet - ethylalkohol , mælkesyre , ammoniak ; med mangel på temperatur, strømmen af vand ind i frøene falder og aktiveringen af stofskiftet , er forholdet mellem forskellige vækstregulatorer forstyrret. Nogle af frøene spirer ikke under passende forhold, på grund af dækslernes hårdhed og ikke kommer ud af dvale; i dette tilfælde er mekanisk beskadigelse af dækslerne mulige [1] .
Spireperioden består af successive stadier - spiringsfaser. Hver fase har en vis varighed, visse biokemiske og morfologiske ændringer, der forekommer i frøet, samt visse krav til miljøforhold.
Frøspiringsfaser:
Vandabsorptionsfase
Tørre frø i hvile absorberer vand fra luften (hvis dens relative fugtighed er mere end 75%) eller fra et hvilket som helst substrat, indtil den kritiske fugtighed indtræffer, hvilket er en strengt defineret værdi for hver afgrøde. Det indkommende vand absorberes af frøets hydrofile kolloider. Vand indgår i cellens indhold, hvor det binder med dets forskellige forbindelser, og derfor er der ingen mærkbar aktivering af biokemiske processer i frøet, og der observeres ingen ændringer i morfologi. Vandabsorption kan øge intensiteten af frørespiration noget (2-3 gange ved slutningen af fasen), men dets samlede niveau forbliver meget lavt.
Grundlaget for vandabsorptionsfasen er et fysisk-kemisk fænomen, sorption .
Varigheden af fasen afhænger af frøens tilstand, temperaturen og fugtigheden af det substrat, som frøet kommer i kontakt med. Ganske lang varighed, hvis der kommer fugt fra luften, meget kort, hvis frøene er i vand. Men i sidstnævnte tilfælde tager det noget mere tid at mætte cellerne jævnt, og først efter en sådan fordeling af fugt begynder den anden fase.
Frø hævelsesfase
Det begynder med udseendet af fri fugt i frøene. Det aktiverer cellernes vitale aktivitet, forbedrer hydrolytiske processer, sætter enzymsystemet i en aktiv tilstand og fører til omstrukturering af kolloider. I dette tilfælde stiger åndedrætskoefficienten hundredvis og endda tusindvis af gange. Fasen afsluttes med hakning.
Vandmolekyler trænger ind i mediet af makromolekylære forbindelser og skubber individuelle led fra hinanden i kæden af deres molekyler. Alt dette forårsager ikke kun svækkelsen af molekylernes kæder selv, men er også ledsaget af hydrolyse af sidstnævnte, hvilket fører til intensivering af alle livsprocesser. I processen med hævelse af frøene opnår deres skaller elasticitet, og selve frøet øges i volumen.
Processen med frøhævelse kan karakteriseres ved to indikatorer: 1) kvældningsgraden er mængden af vand i gram absorberet af frøene i kvældningsfasen udtrykt i 1 g tørstof; 2) hævelsesnummer - mængden af vand i milliliter, som absorberes af 1 ml tørstof af frøet.
Nogle gange er hævelsesprocessen karakteriseret ved tryk, som opstår som følge af en stigning i volumen under hævelse. Dette såkaldte kvældetryk når flere hundrede atmosfærer og er også karakteristisk for hver art. Vægtforøgelse på grund af vandoptagelse og volumenforøgelse stiger ikke i samme hastighed – normalt er volumenstigningen hurtigere, og den slutter hurtigere end vægtøgningen.
Hævelsesfasen slutter med absorption af en vis mængde vand, som sikrer gennemstrømningen af alle vitale processer forbundet med spiring. Afhængig af frøens kemiske sammensætning og deres beskaffenhed kræves der forskellige mængder vand for at hakke frøene. Ifølge Hoffmans data, opnået af ham i et sammenlignende eksperiment, absorberede frøene af forskellige afgrøder vand i processen med at svulme i følgende mængde:
| kultur | Absorberet vand | kultur | Absorberet vand |
|---|---|---|---|
| Hvede | 45,6 | Linser | 93,3 |
| Byg | 48,2 | Ærter | 106,8 |
| Rug | 57,7 | Bønner | 104,0 |
| havre | 59,8 | bønner | 106,8 |
| Boghvede | 46,9 | Vika | 75,4 |
| Majs | 44,0 | foderroer | 62,5 |
| Hirse | 25,0 | Sukkerroer | 120,5 |
| Hamp | 43,9 | Solsikke | 56,5 |
| Voldtage | 51,0 | Valmue | 91,0 |
Hævelse stopper på grund af fuldstændig mætning af cellerne eller på grund af indtræden af ligevægt mellem indstrømningen af vand ind i frøene og diffusionen af opløselige stoffer fra det. Til det normale forløb af denne fase kræves en vis temperatur, fugtighed og ilt. Når frøene, der er udklækket, tørrer, er det muligt at vende tilbage til den forrige fase, den oprindelige.
Vækstfase af primære rødder
Det starter fra tidspunktet for celledeling af primærroden, men morfologisk kan det fikseres lidt senere - når primærroden dukker op over frøskallen. I denne fase sker der også en ny kvalitativ omstrukturering af biokemiske processer, som forbereder betingelserne for muligheden for spirevækst (vitaminer mv. syntetiseres i rødderne). For normal biokemisk omlejring og rodvækst kræves et andet hydrotermisk regime end for strømmen af andre faser. Fasen slutter med frøets parathed til udvikling af en spire.
For de fleste afgrøder er det stadig muligt at stoppe frøspiring i denne fase og returnere dem til deres oprindelige tilstand (hvilende tilstand), selvom en sådan overgang for nogle afgrøder allerede er forbundet med en krænkelse af spiringens fysiologi og morfologi.
Fase af spireudvikling
Det begynder med udseendet af en spire og slutter med overgangen af spiren til autotrofisk ernæring. Den videre vækst af rødderne fortsætter, men der er allerede alle muligheder for udvikling af spiren, som også vokser intensivt. Men her er andre betingelser for ernæring og det ydre miljø allerede påkrævet.
Der er ingen tilbagevenden til hviletilstanden fra denne fase, og når det udviklende frø tørrer ud, dør det. Fasen slutter med fremkomsten af en dannet koleoptil i frøplanten i korn eller med dannelsen af en knop i andre afgrøder.
I denne fase slutter processen med frøspiring, men den unge frøplante er stadig genstand for frøforskning. Den udviklende frøplante er i en kompleks afhængighed af miljøforhold, men den modtager stadig hovednæringen og nogle specifikke forbindelser fra frøet.
Spirede frø bør kun betragtes som dem, der har en dannet spire (udseendet af en spire med primære rødder), hvis der ikke er nogen spire, så kan frøene, uanset længden af rødderne, ikke kaldes spirede, men kun spirende ( det vil sige at være i forskellige spiringsfaser). For alle andre afgrøder er spirede frø dem, der har en rod, der mindst svarer til længden af frøet, og for runde frø - ikke mindre end frøets diameter.
Det første synlige morfologiske tegn på frøspiring er hakning og derefter udseendet af en rod. Roden vokser i længden på grund af det faktum, at der ved dens ende er en hurtig deling af celler, der danner rodens vækstzone (coleorrhiza), og spidsen af roden er dækket af en rodkappe - en fortykkelse af forskellige former der udfører beskyttende funktioner.
Så snart den udviklende rod når frøskallen , river den den i nærheden af mikropylen og kommer ud. Hvis frøet desuden er indesluttet i frugtskallen, så gennemborer roden også det. I frø med endosperm er roden normalt meget tynd, i andre frø er den relativt tykkere. Som regel har alle kulturer én rod, men i korn, ud over hovedroden, udvikles der meget hurtigt laterale eller utilsigtede rødder fra utilsigtede knopper. Frø af markafgrøder har følgende antal rødder: vinterhvede fra 2 til 6 (der er flere rødder i grovkornede sorter og færre i finkornede); vårhvede fra 3 til 7 (gennemsnit 5-6); vinterrug fra 4 til 9 (gennemsnit 5-6); byg seks række 5-6, to række 7-8; havre fra 2 til 6 (gennemsnit 3-4). Hirse, mogar og chumiza majs spirer med kun én rod.
Antallet af kimrødder kan karakterisere kvaliteten af frø. Der er beviser, der viser den enorme rolle, primære rødder spiller i at forsyne planten med vand og forme udbyttet, så frøforskere bør være meget opmærksomme på undersøgelsen af fosterrødder. Rødderne fra hætten til frøet eller til hypokotylen (i bælgfrugter) er dækket af talrige hår, der forsyner roden med vand og næringsstoffer. Et tegn på den normale udvikling af roden er tilstedeværelsen af friske hår og manifestationen af geotropisme, det vil sige bøjningen af rygsøjlen.
I tokimbladede afgrøder vokser, efter kimrodens fremkomst, hypokotylslægten (hypokotyl), der fører embryoets kimblade sammen med den mellemliggende knopp til jordoverfladen (fig. 3). Fra denne knop dannes en stilk og første blade, hvoraf arter ofte genkendes (især hos korsblomstrede). Hos ærter, vikker, hestebønner og nogle andre bælgplanter vokser efter rodens fremkomst kimbladene (økotyl), og kimbladene forbliver i jorden (fig. 4).