В каких семенах не содержится эндосперм
Определение
Семя — многоклеточный зачаток нового растения, развивающийся после оплодотворения и содержащий зародыш.
Семя голосеменных растений
У голосеменных растений семена развиваются после оплодотворения на поверхности семенных чешуй шишек (у хвойных), либо на вегетативных органах растения (у всех голосеменных, кроме хвойных).
Семя состоит из зародыша (2n), семенной кожуры и гаплоидного (n) эндосперма, выполняющего функцию питания зародыша.
Семена сосны Строение семени сосны
Зародыш в семени гинкго имеет 2 семядоли
Наружный слой семенной кожуры (у саговниковых и гинкговых) или семенная чешуя (у тиса, подокарпуса и можжевельника) могут сильно разрастаться и приобретать яркую окраску. Это приспособление для привлечения птиц, распространяющих семена этих растений.
Семена гинкго Семена тиса Семена можжевельника
Семя покрытосеменных растений
Семя цветковых растений состоит из зародыша, эндосперма и семенной кожуры.
Зародыш — зачаток нового растения; имеет диплоидный набор хромосом (2n).
Зародыш состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька и семядолей (зародышевых листьев). Из зародышевого корешка формируется главный корень.
Эндосперм — питательная ткань зародыша, имеющая триплоидный набор хромосом (3n). Эндосперм образован запасающей паренхимой, содержащей большое количество крахмала, белка или растительных жиров (в зависимости от вида растения).
В состав семени входят ферменты, осуществляющие превращение запасных питательных веществ эндосперма в легко усвояемую зародышем форму.
Семенная кожура — покровная ткань семени, защищающая его от повреждений и высыхания. Образуется из покровов семязачатка (интегумента).
В семенной кожуре в месте прикрепления семени к плоду остается рубчик. В рубчике в месте входа пыльцевой трубки в семязачаток при оплодотворении остается отверстие — пыльцевход, или микропиле. Через него в семя при прорастании поступает вода.
Строение семян однодольных и двудольных растений
Строение семян однодольных и двудольных покрытосеменных растений имеет некоторые отличия:
Зародыш однодольных имеет один зародышевый лист (семядолю); питание зародыша осуществляется за счет хорошо развитого эндосперма. Семядоля злаков и многих других однодольных растений — это сильно модифицированный лист, состоящий из щитка и колеоптиля.
Щиток — ткань в семени, которая специализируется на поглощении и хранении пищи из соседнего эндосперма.
Во время прорастания зерна за счет активизации ферментативных процессов происходит разжижение эндосперма. Наружные клетки щитка, граничащие с эндоспермом, удлиняются и наподобие корешков проникают в его питательную среду, откуда и высасывают необходимую пищу для роста зародыша. В центральной части эндосперма находятся паренхимные клетки с большим количеством крахмальных зерен, в наружной его части расположены квадратные клетки алейронового слоя, в котором откладываются запасные белки в форме алейроновых зерен.
Колеоптиль — защитный колпачок, который охватывает пёрышко (предшественник стебля и листьев растения).
Рис. 1 Строение зерновки пшеницы: 1 — околоплодник сросшийся с кожурой; 2 — эндосперм; 3 — алейроновый слой; 4 — зародыш; 5 — корешок; 6 — почечка; 7 — стебелек; 8 — щиток; 9 — конус нарастания
Зародыш двудольных растений имеет две крупные мясистые семядоли, в которых находятся запасные питательные вещества. Именно за счет семядолей и осуществляется питание зародыша: эндосперм слабо развит или совсем отсутствует.
Строение семени фасоли
Плод
Плод — разросшаяся завязь пестика.
Плод развивается на месте цветка после оплодотворения.
Настоящие плоды формируются из стенки завязи.
Ложные плоды формируются при участии цветоноса или других частей цветка.
Cтроение плода
Плод состоит из околоплодника (перикарпия) и плодоножки.
Перикарпий, внутри которого лежат семена, включает (рис. 2):
экзокарпий — наружный слой плода;
мезокарпий — средний слой плода;
эндокарпий — внутренний слой плода.
Рис. 2. Строение плода
Толщина этих слоёв и их консистенция могут быть различными.
Разнообразие плодов
Сухие плоды при созревании обезвоживаются, клетки в них отмирают.
Сочные плоды состоят в основном из живых клеток и сохраняют высокое содержание воды (рис. 3).
Рис. 3. Строение сухого и сочного плода
Так как завязь может образовываться из одного или нескольких плодолистиков (плодолистик — спороносный лист в цветке, несущий семязачатки и при срастании краями или с другими плодолистиками образующий завязь пестика), то и плоды могут иметь различное внутреннее строение.
Плоды:
односемянные плоды образуются, если в завязи пестика только один семязачаток;
многосемянные плоды образуются, если в завязи пестика несколько семязачатков.
Семена могут оставаться внутри плода до его разрушения и прорастать в нём.
Вскрывающиеся плоды при созревании лопаются, и семена высыпаются и распространяются самостоятельно.
Сухие многосемянные плоды
Листовка (рис. 4) и многолистовка (рис. 5, 6, 7) — разновидность плода с кожистым сухим околоплодником, раскрывающимся вдоль шва при созревании семян. Семена располагаются вдоль брюшного шва.
Из завязей, образованных несколькими плодолистиками, образуется многолистовка.
Примеры: некоторые Лютиковые (живокость, калужница и др.), Пионовые, Магнолиевые, Толстянковые.
Рис. 4. Листовка ваточника Рис. 5. Многолистовка бадьяна
Рис. 6. Многолистовка пиона Рис. 7. Многолистовка водосбора
Коробочка — сухой плод, состоящий из двух и более плодолистиков, которые при созревании разделяются (раскрываются), чтобы освободить семена (рис. 8, 9, 10).
Примеры: мак, лилия, орхидеи, хлопчатник, дурман.
Рис. 8. Дурман Рис. 9. Мак
Рис. 10. Хлопчатник
Боб — плод, состоящий из двух длинных тонких створок, соединённых краями. Внутри плода содержится небольшое количество семян, расположенных в одну линию. Семена крепятся к брюшному шву коротенькими семяножками. Созревший боб обычно высыхает и раскрывается, из него высыпаются семена. Однако, у многих растений боб падает на землю нераскрытым.
В ботанике словом «боб» обозначается плод растений семейства Бобовые (рис. 11 — 14).
Рис. 11. Боб гороха посевного Рис. 12. Боб боба обыкновенного
Рис. 13. Боб солодки голой Рис. 14. Боб гледичии
Стручок — сухой многосемянный плод, вскрывающийся двумя створками, так как по спинному и брюшному шву каждой створки появляются продольно-кольцевые трещины; когда створки разделяются, семена остаются на перегородке (рис. 15). Стручок образуется из завязи, состоящей из двух сросшихся краями плодолистиков (отличие от очень похожего на стручок плода — боба, образующегося из завязи об одном плодолистике). Вскрываются стручки снизу вверх.
Если длина стручка превышает его ширину не более, чем в 1,5 раза, то такой стручок называется стручочком.
Стручок и стручочек — плоды семейства Крестоцветные (рис. 16, 17).
Рис. 15. Плод стручок Рис. 16. Стручок горчицы Рис. 17. Стручочек ярутки полевой
Сухие односемянные плоды
Семянка — простой сухой односемянный невскрывающийся плод с кожистым околоплодником.
Между семенем и перикарпием обычно имеется полость.
Семянки нередко имеют различные образования для распространения ветром или животными: хохолки, крыловидные выросты, крючочки и шипы.
Примеры: растения семейства Астровые, или Сложноцветные (рис. 18 — 21).
Рис. 18. Семянки астры Рис. 19. Семянки одуванчика
Рис. 20. Семянки подсолнечника Рис. 21. Семянки череды волосистой
Крылатка — разновидность семянки с кожистым сухим околоплодником, имеющим плоский волокнистый крыловидный вырост.
Форма крылатки способствует распространению семян с помощью ветра. Семя может располагаться как в центре крыла (вяз), так и на краю крыла (клён, ясень), что позволяет крылатке вращаться в воздухе по спирали (рис. 22 — 24).
Рис. 22. Крылатка вяза Рис. 23. Крылатка клена
Рис. 24. Крылатка ясеня
Жёлудь — сухой односемянный с жестким кожистым околоплодником, частично или полностью заключенный в плюске (рис. 25). Предполагают, что плюска образуется из сросшихся осей и прицветников редуцированного соцветия.
Плод желудь характерен для семейства Буковые: дуба, бука (рис. 27), каштана (рис. 26).
Рис. 25. Желудь Рис. 26. Желудь каштана
Рис. 27. Желудь бука
Орех — сухой невскрывающийся плод с деревянистым околоплодником, внутри которого помещено одно (редко два) свободно лежащее семя (рис. 28). Орех окружён одним или несколькими прицветничками, образующими обёртку.
Плод орех имеют лещина и фундук (окультуренная лещина).
Рис. 28. Орех фундука.
Зерновка — простой сухой односемянный нераскрывающийся плод, у которого семенная кожура семени срастается с кожистым плёнчатым околоплодником (рис. 29).
У многих видов злаков плод охвачен сухими цветковыми чешуями, играющими важную роль в их распространении.
Плод зерновка характерен для растений семейства Злаки, или Мятликовые (рис. 30, 31).
Рис. 29. Строение зерновки Рис. 30. Зерновки кукурузы (в початке) Рис. 31. Зерновки овса
Сочные плоды
Ягода — многосемянный плод с тонким кожистым экзокарпием, сочным мезокарпием и твёрдым эндокарпием (рис. 32).
Ягода развивается как из верхней завязи, так и из нижней; в последнем случае она несёт на своей верхушке высохший околоцветник, например, у крыжовника, смородины.
Плод ягода характерен для семейств Пасленовые, Вересковые и многих других (рис. 33, 34).
Рис. 32. Строение ягоды Рис. 33. Ягоды томата Рис. 34. Ягоды винограда
Тыквина — многосемянный плод с сочным внутренним слоем, мясистым средним и твёрдым наружным (рис. 35). Иногда достигает довольно больших размеров, наружный слой иногда сплошь мясистый (огурец, дыня), иногда деревянистый (тыква).
Плод тыквина характерен для растений семейства Тыквенные: тыквы, арбуза, дыни, огурца и др. (рис. 36, 37).
Рис. 35. Строение тыквины Рис. 36. Тыквина арбуза Рис. 37. Тыквина патиссона
Померанец — нераскрывающийся многогнездный и многосемянный плод, покрытый толстой и мягкой кожей. Характеризуется железистым экзокарпием, губчатым мезокарпием и разросшимся эндокарпием, имеющим вид соковых мешочков (рис. 38).
В наружном слое кожи содержится много эфирных масел.
Плод померанец характерен для растений подсемейства Цитрусовые (лимон, апельсин, померанец и др.) семейства Рутовые (рис. 39, 40).
Рис. 38. Плод померанец Рис. 39. Бергамот Рис. 40. Апельсин
Яблоко — многосемянный нераскрывающийся ложный плод многолистовка, погруженная в мякоть расширенного цветоложа (гипантия) (рис. 41).
Мелкие плоды яблоневых, обычно собранные в соцветия, имеют название яблочко (например, рябина (рис. 42)).
Плод яблоко характерен для растений подсемейства Яблоневые семейства Розовые: яблоня, груша (рис. 43), кизильник, боярышник, айва.
Рис. 41. Строение яблока Рис. 42. Яблочко рябины Рис. 43. Груша
Костянка — сочный плод растений с резкой дифференциацией слоёв околоплодника: тонким кожистым экзокарпием, мясистым мезокарпием и одревесневшим эндокарпием (рис. 44). Эндокарпий образует твёрдую (каменистую или кожистую) косточку.
Плод костянка развивается у представителей семейства Розоцветные (вишни (рис. 45), сливы, персика, абрикоса и др.). Известны сухие костянки с кожистым (грецкий орех) или волокнистым (кокосовая пальма (рис. 46)) мезокарпием.
Рис. 44. Костянка персика Рис. 45. Вишня Рис. 46. Кокосовый орех
Многокостянка — плод, состоящий из двух или многих плодиков-костянок.
Пример: растения семейства розоцветные: малина (рис. 47), ежевика, морошка (рис. 48).
Рис. 47. Многокостянка малины Рис. 48. Многокостянка морошки
Источник
Понятие о строение семян предполагает усвоение понятие об органах растений вообще. У растений, как и у животных, тоже есть органы, но не у всех. Тело водорослей не расчленено на листостебельные побеги и корни, оно представлено слоевищем (талломом) и не имеет сложного тканевого строения. Существуют «неклеточные» водоросли – каулерпа, ботридиум, представляющие собой эволюционную тупиковую ветвь. Их тело, по сути, состоит из одной многоядерной клетки. Колониальные – педиаструм, эудорина, вольвокс. У многоклеточных водорослей число специализированных клеток – от 2 до 10. У мхов появляются листья и стебли. У папоротникообразных и семенных растений тело разделено на вегетативные органы – листостебельные побеги и корни, построенные из различных тканей.
Рис. 1. Органы покрытосеменных<!— Реклама —>
Появление органов у растений в процессе эволюции
Органы и ткани в процессе исторического развития появлялись у растений постепенно. Ископаемые остатки древних наземных растений риниофитов были найдены в 1913 году в Шотландии, а позднее и в других местах. Риния – небольшое травянистое растение. Её органы ветвились дихотомически и имели верхушечное (апекальное) нарастание. Одни из этих органов простирались на поверхности влажной почвы и поглощали воду волосковидными выростами – ризоидами; другие росли вертикально и некоторые из них заканчивались спорангиями.
Риния ещё сохраняла сходство с водорослеобразными предками. У неё не было ни листьев, ни стеблей, ни корней, ни почек. Цилиндрический осевой орган риниевых получил особое название – телома. Телом имел внутреннее строение, вполне характерное для сухопутных растений. Он был покрыт эпидермой с типичными устьицами. В центре имелись проводящие ткани, а между ними и эпидермой залегала хлорофиллоносная ткань.
Рис. 2. РиниофитыИдею существования основных органов растений и их видоизменений впервые отчётливо сформулировал в конце 18 века великий поэт и философ, один из основателей научной морфологии растений – И. В. Гёте.
Основными вегетативными органами растений считаются только два из них – побег и корень. Побег (а не стебель и лист по отдельности) считают основным органом. Высшие (устаревший термин) растения делятся на споровые и семенные. В настоящее время на Земле доминируют семенные растения, их насчитывается около 400 000 видов. Семя – прогрессивное эволюционное приобретение растений. Оно защищает зародыш и обеспечивает его питанием. Семена помогают расселению растений, способствуют периоду их покоя для пережидания неблагоприятных условий.
Общая характеристика семени
После оплодотворения у семенных растений большая часть питательных веществ направляется к завязи, там идёт формирование семян, а у покрытосеменных и плода. Семя образуется из семязачатка (видоизменённый женский спорангий). Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки – эндосперм, из интегументов – семенная кожура. В обычном понимании семя не является органом, так как в нём объединяются структуры двух (у голосеменных – трёх) разных поколений жизненного цикла. Правильнее называть его зачатком растения. А все остальные, кроме зародыша части семени можно считать вспомогательными, добавочными структурами. Из зародыша развивается спорофит голосеменных и цветковых растений.
Размер и масса семян у разных видов растений очень сильно различается. Самые крупные семена у сейшельской пальмы. Их длина 30-45 см, масса достигает 20 кг, что в 30 млн. раз больше, чем у берёзы. У заразиховых и орхидных семя весит тысячные доли миллиграмм. Масса 50 тыс. семян венерина башмачка составляет всего 0,1 г. Семя сейшельской пальмы созревает в течение 7-10 лет, вырастает за 1-1,5 года, а потом ещё в течение 3-5 лет молодое растение получает из него питательные вещества. У небольших семян и зародыш очень маленький, в нём мало запасных питательных веществ. Поэтому семенам орхидеи для прорастания требуются идеальные условия, ведь они очень быстро теряют всхожесть.
Рис. 3. Самые крупные семенаЕсли подсушенные семена хранить в герметичной упаковке, при температуре, близкой к абсолютному нулю, они сохраняют свою жизнедеятельность практически до бесконечности. В 1954 году археологи нашли в канадской тундре семена люпина арктического, которые находились в замёрзшем иле более 10 тыс. лет. В 1966 году благодаря созданным благоприятным условиям несколько из этих семян проросли. Также удалось прорастить семена лотоса, найденные в Манчжурии, пролежавшие в торфянике более 1000 лет.
Чаще всего семена имеют округлую или вытянутую форму. Их поверхность может быть гладкой, реже с шипиками, волосками, рёбрами, сосочками. Это своеобразные приспособления к распространению.
В семени содержатся вещества, необходимые для прорастания будущего растения:
- вода – 10-15%;
- минеральные соли – 1,5 — 5% от сухой массы;
- органические вещества. Например, семена гороха содержат белок – 1/3 от сухой массы, зерновки пшеницы – крахмал – более 50% сухой массы, подсолнечник – растительные масла – более 50%.
Строение семян растений и их функции
Семя – это основной орган расселения и полового размножения голосеменных и покрытосеменных растений. У покрытосеменных они заключены в одно- или многосемянный плод. В типичном случае семя состоит из:
- зародыша (2n);
- запасной питательной ткани – эндосперма (3n – у покрытосеменных, но у кувшинки – 2n, у других может иметь до 15n, 1n – у голосеменных);
- семенной кожуры.
Семенная кожура:
- обычно многослойна;
- функция – защита зародыша от механических повреждений, микроорганизмов, высыхания, преждевременного прорастания;
- может способствовать распространению семян (волоски у ивы, тополя; мясистые придатки на кожуре копытня, бересклета);
- у невскрывающихся плодов с непроницаемым околоплодником кожура тонкая (вишня, подсолнечник);
- у вскрывающихся плодов с тонким околоплодником кожура толстая (хлопчатник). От этого правила часто бывают отклонения (виноград);
- на первых этапах прорастания клетки семенной кожуры могут ослизняться, что способствует прикреплению к почве (у льна);
- семенная кожура имеет небольшое отверстие – микропиле:
- место проникновения первых порций воды,
- место появления корешка при прорастании;
- на кожуре семян из многосенянных плодов виден рубчик – место прикрепления семени к семяножке. На рубчике заметен след от проводящего пучка.
Задание для практической работы
- Возьмите семена выше упомянутых растений: льна, винограда, хлопчатника, подсолнечника, вишни, ивы, тополя, бересклета или др.
- Сравните их кожуру по толщине.
- Посчитайте количество её слоёв.
- Найдите микропиле.
- Создайте свою классификацию семян, выбрав критерии, например: вскрывающиеся и невскрывающиеся.
Рис. 4. Расположение частей в семенах
Эндосперм (запасная питательная ткань семени):
- у зрелого семени состоит из крупных клеток запасающей ткани;
- делится на:
- мучнистый (с преобладанием зёрен крахмала),
- маслянистый (с отложениями жирных масел);
- белки эндосперма откладываются в виде алейроновых зёрен, у злаков в алейроновом слое (наружный слой эндосперма);
- эндосперм может быть твёрдым, каменистым, например, у финиковой пальмы;
- при набухании семян вещества эндосперма гидролизуются под действием ферментов и поглощаются зародышем. После чего клетки эндосперма разрушаются.
Зародыш семени имеет:
- зародышевый стебелёк. На верхушке которого находится точка роста побега (меристема) и семядоли (зародышевые листья);
- если на апексе уже заложены зачатки листьев побега, то говорят о почечке зародыша;
- семядольные листья (семядоли: у однодольных – 1, у двудольных – 2, у хвойных – несколько);
- часть оси, занятая основаниями семядолей – семядольный узел, ниже него – гипокотель (подсемядольное колено, переходная зона между стеблем и корнем);
- зародышевый корешок, имеющий меристематический конус нарастания, покрытый корневым чехликом.
Рис. 5. Строение семян однодольных и двудольных растений
Соотношение между зародышем и эндоспермом
Зародыш может быть очень маленьким, а эндосперм способен занимать больший объём семени (у пальм, магнолиевых, лилейных). Ко времени созревания семени зародыш разрастается и поглощает эндосперм. Зрелое семя состоит из зародыша и небольшого слоя эндосперма под кожурой (миндаль, яблоня), либо зародыша и семенной кожуры (тыквенные, бобовые, сложноцветные). Из 250 семейств цветковых растений 85% имеют более или менее выраженный эндосперм, 15% семян не имеют эндосперма.
Типы семян
- Семена с эндоспермом. У двудольных семядоли зрелого семени часто маленькие, но они значительно увеличиваются перед прорастанием, поглощая вещества эндосперма. Такое строение семян имеют: гречиха, сирень, клещевина, липа, виноград, хурма, мак, томат, пион, паслёновые, злаки, зонтичные. К этому типу относится большинство семян однодольных:
- у злаковых зародыш в плоде-зерновке прилежит к эндосперму только одной стороной, а не окружён им со всех сторон.
- семядоля злаков – плоский щиток. Его поверхностный слой – сильно специализированные клетки с всасывающей функцией.
- почечка зародыша сильно развита, имеет 2-3 и более листовых зачатка. Наружный колпачковидный лист – колеоптиль («колеос» — ножны, «птилос» — пёрышко);
- зародышевых корешков может быть несколько, они окружены многослойным чехлом – колеоризой.
- Семена с эндоспермом и периспермом. Из нуцеллюса семязачатка образуется дополнительная запасающая ткань – перисперм. Она находится обычно сразу под семенной кожурой. Функционально перисперм аналог, но не гомолог эндосперма. Примеры: кувшинка, чёрный перец, кубышка, имбирные, банановые.
- Семена без эндосперма, с периспермом. Иногда эндосперм в зрелом семени поглощается полностью, остаётся один перисперм. Подобное строение семян у: куколя, звездчатки, лебеды, свёклы.
- Семена без эндосперма и перисперма. Под плотной кожурой сразу находится зародыш с плоскими семядолями. Эндосперм был «съеден» в процессе созревания семени. Запасные питательные вещества откладываются непосредственно в зародыше, в его семядолях. На семядолях часто видно зачаточное жилкование. Примеры: тыквенные, бобовые, розоцветные, сложноцветные, дуб, крестоцветные, лещина, цитрусовые.
Строение семян голосеменных растений
Семя голосеменных растений непокрыто, развивается на поверхности семенной чешуи. Это многоклеточная структура, в состав которой входят: запасающая ткань – эндосперм, зародыш и семенная кожура. Эндосперм, образующийся из ткани женского гаметофита, исходно гаплоидный, но может становиться полиплоидным. У гингко и саговников наружный слой семенной кожуры (саркотеста) мясистый и мягкий, средний слой (склеротеста) твёрдый, внутренний (эндотеста) к моменту созревания семени плёнчатый. У подокарпуса, можжевельника и тиса семена окружены мясистым присемянником – изменённой чешуёй женской шишки.
Строение семян покрытосеменных (цветковых) растений
Эндосперм покрытосеменных растений чаще триплоидный, реже более – до 15n, у кувшинки он диплоидный. У цветковых в семени кроме эндосперма может присутствовать другая запасающая ткань – перисперм, она также может быть единственной при отсутствии первого. Семядолей в зародыше может быть 1 или 2.
Задание
Исследуйте семена разных растений. Найдите у них зародыш и его части, эндосперм. Для рассматривания некоторых семян понадобится лупа. Лучше всего видно части семени у размоченной и набухшей фасоли, кукурузы и пшеницы.
Интересные факты про семя
- У многих пальм и лилейных зародыш сильно увеличивается перед прорастанием.
- Существуют семена с недоразвитым и редуцированным зародышем.
- У паразитических цветковых зародыш выходит из семени рано. Его органы закладываются после прикрепления к хозяину (повиликовые, заразиховые).
Источник