Химический состав семян и обмен веществ – Физиология роста и развития семян и сеянцев винограда

Физиология роста и развития семян и сеянцев винограда – Взаимосвязь между ростом побегов и плодоношением сеянцев винограда

Содержание материала

Между силой роста сеянцев (длиной побегов) в первый год и их способностью закладывать соцветия в почках и плодоносить в следующем году существует положительная корреляция, в силу которой для того, чтобы растение вступило в плодоношение, побег должен достичь определенной величины вегетативного роста.
Мичурин (1948) давно пришел к выводу, что для более быстрого достижения состояния готовности виноградных сеянцев к вступлению в плодоношение, необходимо вырастить возможно более сильные по росту растения.
Исследования Занкова и Стоева (1962) целиком подтверждают достоверность констатации Мичурина. При сопоставлении данных о среднем приросте сеянцев в течение первого года с процентом вступивших в плодоношение устанавливается, что существует почти прямая зависимость между ними — чем больше общий прирост побегов, тем больше сеянцев закладывают соцветия и вступают в плодоношение на втором году жизни. Для вступления сеянцев в плодоношение побеги должны достичь средней длины не менее 100*.

*Имеется в виду средняя длина побегов всех подопытных сеянцев.

Общий вывод о наличии положительной взаимосвязи между силой роста сеянцев и их вступлением в плодоношение на второй год подтверждается также опытами по изучению фотопериодического воздействия (Стоев, Занков, 1962). Некоторые указания в этом отношении можно получить прежде всего рассматривая поведение сеянцев, выращиваемых при 12 h продолжительности дня, поскольку они находятся на границе приобретших способность к плодоношению растений. Данные о росте сеянцев, выращиваемых на протяжении 40 дней при освещении 12 h, показывает, что в конце вегетационного периода средняя длина побегов составляет 145 cm с 31 развитым междоузлием, из которых 26 вызревших. Длина побегов сеянцев, выращиваемых также при продолжительности освещения 12 h, но на протяжении 60 или 70 дней, уменьшается до 137, соответственно до 74 cm. Уменьшается и число междоузлий, сформировавшихся на побегах, — 29 при 60-дневном и 25 при 75-дневном фотопериоде. Из этого сопоставления следует заключить, что для заложения соцветий в почках и для плодоношения сеянцев в следующем году побеги должны достичь минимальной длины около 74 cm с 25 развившимися междоузлиями.
По всей вероятности, эта зависимость значительно сложнее, чем может показаться на первый взгляд, так как почти такое же состояние побегов по росту (73 cm длины и 23 междоузлия), однако при продолжительности освещения 10 h и 60 днях фотопериодического воздействия, не является достаточной предпосылкой для заложения в их почках соцветий. Для сеянцев, выращиваемых при дневном освещении 10 h и фотопериодическом воздействии в течение 40 дней, 98,6 cm длины побегов и 29 развитых междоузлий также недостаточны для заложения соцветий.
Рассматривая вопрос о взаимосвязи между ростом сеянцев и их вступлением в плодоношение, следует упомянуть данные, полученные Цехмистренко (1965). Он разделил 514 однолетних сеянцев по длине побегов на 4 группы и на следующий год определил, какое число из каждой группы вступило в плодоношение (табл. 12).
Как видно, все сеянцы, достигшие в течение первого года средней длины побегов более 3 m, плодоносили на второй год.

Таблица 12
Процент плодоносивших сеянцев в зависимости от их силы роста

Химический состав семян

Химический состав семян обусловлен наследственными особенностями, но возможны отклонения, вызванные условиями внешней среды — особенно климатическими и почвенными.
Могут быть выведены сорта с изменениями в химическом составе.
Белковые вещества. Белки входят в состав любого живого организма, являются основой живого вещества. Процессы роста и развития связаны с белковыми веществами. Белковыми веществами являются ферменты, гормоны и другие соединения. Белки являются сложными высокомолекулярными соединениями, синтез которых происходит при участии нуклеиновых кислот.
Молекула белка построена из полипептидных цепочек, состоящих из различного количества остатка аминокислот. Свойства белковых молекул зависят от размеров самих молекул, от способа соединения полипептидных цепочек друг с другом и от аминокислотного состава полипептидов.
Белки бывают простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки при гидролизе распадаются на аминокислоты.
По способности растворяться в различных растворителях простые белки, имеющиеся в семенах делятся на группы:
1. Альбумины – растворяются в дистилированной воде.
2. Глобулины – растворяются в солевых растворах.
3. Проламины – растворяются в спирте (60-80% этиловый спирт)
4. Глютелины – растворяются в слабых кислотах и щелочах.
К альбуминам относятся лейкозин (пшеница), альбумин (рожь), рицин (клещевина), легумелин (горох и др.).
К глобулинам относятся легумин (горох), глобулин (пшеница, рожь), сицилин и арахин (масличные культуры)
К проламинам относятся глиадин (пшеница, рожь), гордеин (ячмень), зеин (кукуруза), авенин (овес), кафирин (сорго).
Глютелины — глютенин (пшеница, рожь), оризенин (рис), глютелин (кукуруза).
В злаковых культурах больше бывают белки из группы проламинов и глютелинов (

80%), а альбуминов и глобулинов меньше (20%).
У бобовых культур белки представлены в основном альбуминами и глобулинами.
Все белковые вещества представляют собой коллоиды. Альбумины и глобулины образуют коллоидные растворы. Проламины и глютелины впитывают воду и образуют клейковину, где кроме белковых веществ содержатся крахмал, жиры, клетчатки. Благодаря образованию клейковины возможна выпечка хлеба и приготовление макаронных изделий.
Все простые белки построены из аминокислот, их больше 40, но постоянными компонентами являются 23 аминокислоты. В белках семян встречаются следующие аминокислоты: гликокол, норлейцин, аланин, серин, цистин, тирозин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, аргинин, цистеин, пролин, оксипролин, гистидин. Незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, метионин, лизин, триптофан. Из незаменимых аминокислот наиболее дефицитными в кормах являются: лизин, триптофан, метионин.
Аминокислоты служат не только для синтеза белков, но и как, энергетический материал в сложных реакциях превращений веществ. Аминокислоты в процессе метаболизма превращаются в различные органические кислоты с выделением аммиака. Из аминокислот получаются амиды.

Физиология прорастания семени

Покой семян. Семена винограда, как и ряда других растений, имеют период покоя. Глубина и продолжительность покоя семян V. vinifera и остальных видов винограда изучены мало. В семенах растений содержатся вещества, которые подавляют прорастаемость (триптофан). В том, что семена винограда проходят фазу покоя, легко убедиться при одновременном посеве сухих и стратифицированных семян. К аналогичным выводам можно прийти и при сопоставлении прорастаемости семян, не прошедших предварительной предпосевной обработки, но при посеве в различные сроки. Пребывание семян в почве на протяжении некоторого периода при оптимальных сроках сева и наличии соответствующих условий (влажность, температура и аэрация), по всей вероятности, оказывает влияние, аналогичное предпосевной подготовке, в результате чего их всхожесть повышается.

Для повышения прорастаемости семян, получения быстрых дружных всходов и выравненных сеянцев большинство ученых рекомендуют предварительную стратификацию семян винограда.

Неодинаковы мнения различных специалистов также относительно продолжительности стратификации. Одни считают, что стратификация должна продолжаться 180–210 суток при температуре от 1 до 3°С. Такой срок предпосевной обработки необходим для разрушения оболочки семян, которая считается главным препятствием для прорастания зародыша. Продолжительная стратификация, благоприятно влияет на рост и вызревание побегов, а также на успешную зимовку сеянцев.

Стратификация семян должна начинаться сразу после их извлечения из ягод и проводиться при температуре от 0 до 7°С, 90-120суток.

Установлена определенная зависимость между общим процентом проросших семян, динамикой прорастания и температурой, при которой проводилась стратификация, с одной стороны, и продолжительностью стратификации семян при одной и той же температуре, с другой. Как правило, семена, стратифицированные при температуре ниже 0°С (от –5° до –1°С), имеют всхожесть меньше, чем стратифицированные при температуре выше 0°С (от 5° до 10°С). Кроме того, прорастание первых начинается и заканчивается позднее. В конечном итоге оказывается, что для стратификации семян при температуре ниже 0°С необходимо более продолжительное время. Например, при –5°С наиболее высокой всхожести семена достигают через 120 суток, а при 5°С — через 90 суток.

Следует отметить, что продолжительность стратификации семян неодинакова. Как при –1°С, так и при положительных температурах (5 и 10°С) через 30 дней способность прорастать приобрело более 65% семян. Семена некоторых сортов имеют сравнительно короткий период покоя (менее 30 дней), поэтому в более холодные и влажные годы они не обнаруживают состояния покоя. Если замочить такие семена в течение 5–7 суток, они прорастут на 70–80%. Семена других сортов имеют период покоя продолжительнее и требуют более длительного периода стратификации (70–120 суток).

Для повышения прорастаемости семян винограда и стимуляции роста сеянцев некоторые авторы предлагают и другие методы, применяемые отдельно или совместно со стратификацией.

Высокий процент проросших семян винограда и сильное развитие сеянцев в течение первого года, получается при замачивании семян до стратификации в 1- и 3%-ном растворе Na2,C03, и 0,25- и 3%-ном растворе (NH4)2S04 и меди (15–20 мг на 150 м3 воды).

Также сильно увеличивает прорастаемость семян винограда обработка NaHC03, NaCl, молочной и уксусной кислотой. Кроме того, наблюдается более сильное развитие сеянцев в первый вегетационный период. Аналогичные результаты получаются при обработке семян винограда до стратификации никотиновой, масляной и индолилмасляной кислотой в различных концентрациях.

По данным некоторых авторов, положительное влияние на прорастание семян оказывает комбинированная обработка, при которой семена после стратификации в течение 30–60 суток проращивают, а затем снова стратифицируют при различной температуре.

Прорастаемость семян. Условия, определяющие непрорастаемость семян винограда, не вполне выяснены. Некоторые авторы объясняют непрорастаемость семян непроницаемостью семенных оболочек (кожуры семян).

Процентная разница всхожести скарифицированных и обычных семян у некоторых сортов небольшая, а у некоторых значительно выше. Во всех случаях, однако, скарификация не приводила к повышению содержания воды в семенах, как это предполагалось.

Значительное влияние на всхожесть семян оказывает температура. Сорта винограда делятся по их требованиям к температуре на две группы: тип винифера, для которых оптимальная температура около 30°С, а минимальная и максимальная–20–35°С; тип солонис, для которых оптимальная температура около 27°С, с более широким интервалом между минимумом и максимумом.

По неопубликованным данным, для прорастания семян ряда сортов оптимальная температура 28°С. Существуют, однако, и значительные отклонения, выявляющие неодинаковые температурные требования сортов V. vinifera. Для некоторых сортов оптимальная температура значительно более низкая (около 20°С). Например, около 38% семян одного сорта прорастали при температуре 15°С, а у других сортов, всхожесть семян при температуре 15°С незначительная (от 1,5 до 4,5%).

При температуре 35° всхожесть семян сортов (с высокой прорастаемостью при 15°С), уменьшается незначительно, тогда как у других сортов заметно. При температуре выше 40°С семена всех сортов теряют способность прорастать. При 8–10°С начинают прорастать лишь единичные семена, что дает основание предполагать, что самая низкая для прорастания семян винограда температура около 10°С.

Мнения различных авторов о сроках извлечения семян из ягод винограда и способах их хранения до начала предпосевной подготовки не совпадают. Большинство специалистов придерживаются мнения, согласно которому, полностью созревшие грозди нужно хранить в сухих, вентилируемых и холодных помещениях до конца осени.

При хранении семян до посева в ягодах всхожесть семян уменьшается значительно, причем тем сильнее, чем продолжительнее хранение. В процессе хранения ягоды постепенно теряют воду, в них резко уменьшается газообмен, что в конечном счете приводит к снижению всхожести семян. Поэтому семена следует извлекать из ягод не позже двух месяцев после сбора винограда и сразу же стратифицировать.

Также отрицательно влияние длительного хранения семян в воздушносухом состоянии на их жизнеспособность. Основной причиной снижения всхожести семян – уменьшение их влажности. После хранения на протяжении 12 месяцев семена потеряли 30,2% воды.

В заключение можно сказать, что для селекционных целей семена нужно собирать после наступления полной физиологической зрелости ягод. Дальнейшее оставление гроздей на кустах не повышает всхожести семян. Извлекать семена из ягод можно сразу после сбора винограда, или несколько позднее, спустя 2–3 месяца, если виноград хранится в условиях, не вызывающих его повреждений или загнивания. После подсыхания до воздушносухого состояния (10– 15 дней на фильтровальной бумаге) семена нужно хранить в комнатных условиях до начала предпосевной подготовки.

Источники:

http://vinograd.info/knigi/fiziologiya-vinograda-stoev/fiziologiya-rosta-i-razvitiya-semyan-i-seyancev-vinograda-12.html
http://agro-archive.ru/biologiya-zernovyh-kultur/1434-himicheskiy-sostav-semyan.html
http://m.studwood.ru/1973881/agropromyshlennost/fiziologiya_prorastaniya_semeni