§ 7. Строение семян

Плотный наружный защитный покров семени, предохраняющий зародыш и запасающую ткань от механических повреждений, высыхания и проникновения болезнетворных микроорганизмов.

• 1. Строение и рубчик — на поверхности семенной кожуры различим рубчик (след от места прикрепления семени к семяножке) и микроскопическое отверстие над ним, через которое внутрь семени проникают вода и воздух.
• 2. Особенности у злаков — у зерновки пшеницы и кукурузы тонкая семенная кожура настолько плотно срастается с кожистым околоплодником, что разделить их механически невозможно.

Зачаток будущего растения, представляющий собой зачаточный растительный организм, развивающийся на материнском растении.

• 1. Составные части — состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, зародышевой почечки и одной или двух семядолей.
• 2. Развитие вегетативных органов — из корешка формируется главный корень, из стебелька и почечки — главный надземный побег проростка.
• 3. Локализация питательных веществ — у фасоли, тыквы, стрелолиста и частухи зрелое семя состоит только из кожуры и зародыша, а питательные вещества аккумулируются прямо в клетках зародыша (преимущественно в семядолях).

Особая специализированная запасающая ткань семени цветковых растений (от греч. «эндон» — внутри и «сперма» — семя), окружающая зародыш и снабжающая его питательными веществами при прорастании.

• 1. Распространённость — около 85% видов цветковых растений имеют семена с развитым эндоспермом (пшеница, лук, ясень, лён, паслён), и лишь у 15% видов он редуцирован или полностью поглощается зародышем к моменту созревания (яблоня, миндаль, бобовые).
• 2. Химический состав — богат запасами органических веществ; в зависимости от вида растения в эндосперме преобладают углеводы (крахмал у злаков), белки или растительные жиры.

Первые видоизменённые зародышевые листья семенного растения, закладывающиеся в процессе формирования зародыша.

• 1. Число семядолей — служит фундаментальным систематическим признаком цветковых растений: зародыши двудольных растений имеют две семядоли, а зародыши однодольных — только одну.
• 2. Функциональное разнообразие — у двудольных растений без эндосперма (фасоль, горох) семядоли служат основным хранилищем запасных питательных веществ; у однодольных злаков единственная семядоля (щиток) примыкает к эндосперму и обеспечивает всасывание питательных веществ при прорастании.

Класс цветковых (покрытосеменных) растений, зародыш семени которых содержит только одну семядолю.

• 1. Представители — к ним относятся пшеница, рожь, ячмень, кукуруза, лук, чеснок, лилия, тюльпан и многие другие культуры.
• 2. Анатомия семени — запас питательных веществ сосредоточен преимущественно в массивном эндосперме, отделённом от зародыша тонкой щитковидной семядолей.

Класс цветковых (покрытосеменных) растений, зародыш семени которых содержит две противоположно расположенные семядоли.

• 1. Представители — к ним относятся фасоль, горох, бобы, тыква, яблоня, подсолнечник, дуб, берёза и подавляющее большинство лиственных деревьев и трав.
• 2. Анатомия семени — запас питательных веществ содержится либо непосредственно в разросшихся сочных семядолях самого зародыша (фасоль, тыква), либо в эндосперме (ясень, лён, паслён).

Двудольными называют цветковые растения, зародыш семени которых содержит две семядоли (например, фасоль, горох, яблоня, тыква, дуб, подсолнечник).

Однодольными называют растения, зародыш семени которых имеет только одну семядолю (например, пшеница, кукуруза, рожь, лук, лилия, ландыш). Число семядолей зародыша является ключевым систематическим признаком деления цветковых растений на два класса.

Семя фасоли является классическим примером семени двудольного растения без эндосперма и состоит из следующих частей:

• Наружной плотной, гладкой семенной кожуры, предохраняющей внутренние части от высыхания и механических повреждений; на вогнутой стороне кожуры различим рубчик (место прикрепления к семяножке) и микроскопическое отверстие над ним, через которое внутрь семени проникают вода и воздух;
• Зародыша, состоящего из двух крупных мясистых семядолей, между которыми находятся зародышевые корешок, стебелёк и почечка с зачатками настоящих листьев;
• Запас питательных веществ (белки, крахмал) сосредоточен непосредственно в клетках двух массивных семядолей, поскольку эндосперм был полностью поглощён зародышем ещё на этапе созревания семени.

Зерновка пшеницы представляет собой не просто семя, а односемянный сухой плод со следующим анатомическим строением:

• Золотисто-жёлтый кожистый околоплодник, который настолько плотно сросся с тонкой семенной кожурой, что разделить их механически невозможно;
• Обильный запасающий эндосперм, занимающий почти весь объём зерновки и состоящий из клеток, плотно заполненных зёрнами крахмала и растительными белками (клейковиной);
• Зародыш, расположенный сбоку у основания зерновки и включающий зародышевый корешок, стебелёк, почечку и одну семядолю — щиток, плотно прилегающий к эндосперму и обеспечивающий всасывание растворов питательных веществ при прорастании.

Эндосперм (от греч. «эндон» — внутри и «сперма» — семя) — это специализированная запасающая ткань семени цветковых растений, окружающая зародыш.

Главная функция эндосперма — обеспечение развивающегося зародыша всеми необходимыми органическими и минеральными питательными веществами (углеводами, белками, жирами, солями и водой) в период его формирования на материнском растении, а также на начальных этапах прорастания семени до момента перехода проростка к самостоятельному автотрофному фотосинтезу.

Зародыши двудольных и однодольных растений имеют принципиальные морфологические различия:

• Число семядолей: зародыш двудольных содержит две симметричные семядоли, а зародыш однодольных — строго одну семядолю;
• Локализация и расходование питательных веществ: у многих двудольных запас питательных веществ находится непосредственно в самих разросшихся семядолях (эндосперм отсутствует), тогда как у однодольных семядоля не содержит больших запасов, а преобразована в тонкий щиток, выполняющий функцию передачи питательных веществ из массивного эндосперма к зародышевым органам;
• Расположение почечки: у двудольных зародышевая почечка лежит между двумя семядолями, а у однодольных почечка и корешок окружены защитными колпачками и сдвинуты к основанию семени.

У яблони и миндаля ко времени созревания семени зародыш разрастается настолько сильно, что практически полностью вытесняет и поглощает эндосперм, от которого остаётся лишь микроскопический тонкий слой клеток непосредственно под семенной кожурой, а основной запас питательных веществ концентрируется в семядолях зародыша.

У тыквы, фасоли, а также у водных растений стрелолиста и частухи зрелое семя полностью лишено эндосперма и состоит только из семенной кожуры и зародыша — соответственно, весь запас питательных веществ у них находится исключительно в клетках зародыша, главным образом в его семядолях.

При анатомическом исследовании семян яблони и тыквы выявляются следующие особенности:

• Внешний покров: семена покрыты плотной и прочной семенной кожурой (у тыквы она деревянистая, светлая, с ободком по краю; у яблони — гладкая, коричневая, тонкая и кожистая);
• Внутреннее строение: под кожурой находится зародыш, состоящий из двух крупных мясистых семядолей, между которыми четко различимы зародышевый корешок, подсемядольный стебелёк и почечка;
• Наличие эндосперма: у семян тыквы эндосперм полностью отсутствует (питательные вещества сосредоточены в семядолях зародыша, богатых растительными маслами); у семян яблони эндосперм редуцирован до тончайшей плёнки клеток под семенной кожурой, а основные питательные вещества также содержатся в семядолях;
• Вывод: семена яблони и тыквы относятся к семенам двудольных растений, у которых запас питательных веществ локализован непосредственно в тканях самого зародыша (в семядолях), а не в обособленном массивном эндосперме.

Семенные растения (голосеменные и покрытосеменные) завоевали господствующее положение на Земле благодаря важнейшим эволюционным преимуществам семенного размножения перед размножением спорами:

• В отличие от одноклеточной споры, семя — это сложная многоклеточная структура, заключающая в себе уже сформированный дифференцированный зародыш с зачатками всех вегетативных органов;
• Семя снабжено богатым стартовым запасом питательных веществ (в эндосперме или семядолях), обеспечивающим выживание и начальный рост проростка даже в неблагоприятных условиях;
• Зародыш надёжно защищён прочной семенной кожурой от высыхания, резких перепадов температур, болезней и механических повреждений, способен долго находиться в состоянии покоя;
• Оплодотворение семенных растений (в особенности цветковых) не зависит от наличия капельно-жидкой воды, в то время как споровым растениям (мхам, папоротникам) вода для перемещения сперматозоидов жизненно необходима.