Samen -Seed

Ein Samen ist eine embryonale Pflanze , die von einer schützenden äußeren Hülle umgeben ist . Die Bildung des Samens ist Teil des Fortpflanzungsprozesses in Samenpflanzen, den Spermatophyten , einschließlich der Gymnospermen- und Angiospermen - Pflanzen.

Samen sind das Produkt der gereiften Eizelle nach der Befruchtung durch Pollen und etwas Wachstum in der Mutterpflanze. Der Embryo entwickelt sich aus der Zygote und die Samenschale aus den Hüllen der Samenanlage.

Samen waren eine wichtige Entwicklung für die Reproduktion und den Erfolg von pflanzlichen Gymnospermen- und Angiospermen-Pflanzen im Vergleich zu primitiveren Pflanzen wie Farnen , Moosen und Leberblümchen , die keine Samen haben und wasserabhängige Mittel verwenden, um sich zu vermehren. Samenpflanzen dominieren jetzt biologische Nischen an Land, von Wäldern bis hin zu Grasland , sowohl in heißen als auch in kalten Klimazonen .

Der Begriff „Samen“ hat auch eine allgemeine Bedeutung, die dem oben Gesagten vorausgeht – alles, was gesät werden kann , zB „Saat“ -Kartoffeln , „ Maissamen “ oder „Sonnenblumensamen“ . Im Fall von Sonnenblumen- und Mais-"Samen" ist das, was gesät wird, der Samen, der in einer Schale oder Schale eingeschlossen ist, während die Kartoffel eine Knolle ist .

Bei den Blütenpflanzen reift der Fruchtknoten zu einer Frucht heran, die den Samen enthält und dessen Verbreitung dient. Viele Strukturen, die allgemein als "Samen" bezeichnet werden, sind eigentlich Trockenfrüchte. Sonnenblumenkerne werden manchmal im Handel verkauft, während sie noch in der harten Wand der Frucht eingeschlossen sind, die aufgespalten werden muss, um den Samen zu erreichen. Verschiedene Pflanzengruppen haben andere Modifikationen, die sogenannten Steinfrüchte (wie der Pfirsich ) haben eine gehärtete Fruchtschicht (das Endokarp ), die mit dem eigentlichen Samen verwachsen ist und ihn umgibt. Nüsse sind die einsamigen, hartschaligen Früchte einiger Pflanzen mit einem indehiszenten Samen, wie z. B. einer Eichel oder Haselnuss .

Geschichte

Die ersten Landpflanzen entstanden vor rund 468 Millionen Jahren, sie vermehrten sich durch Sporen. Die ältesten samentragenden Pflanzen waren Gymnospermen, die keine Eierstöcke hatten, um die Samen zu enthalten, die irgendwann während der späten Devon -Zeit (vor 416 Millionen bis 358 Millionen Jahren) entstanden. Aus diesen frühen Gymnospermen entwickelten sich Samenfarne während der Karbonperiode (359 bis 299 Millionen Jahre zuvor); Sie hatten Eizellen, die in einem Becher getragen wurden, bei dem es sich um Gruppen von umschließenden Zweigen handelte, die wahrscheinlich zum Schutz des sich entwickelnden Samens verwendet wurden.

Samenproduktion

Samen werden in mehreren verwandten Pflanzengruppen produziert, und ihre Art der Produktion unterscheidet die Angiospermen ("geschlossene Samen") von den Gymnospermen ("nackte Samen"). Angiospermensamen werden in einer harten oder fleischigen Struktur produziert, die als Frucht bezeichnet wird und die Samen zum Schutz umschließt, um ein gesundes Wachstum zu gewährleisten. Einige Früchte haben Schichten aus hartem und fleischigem Material. Bei Gymnospermen entwickelt sich keine spezielle Struktur, um die Samen zu umschließen, die ihre Entwicklung "nackt" auf den Deckblättern von Zapfen beginnen. Bei einigen Nadelbaumarten werden die Samen jedoch von den Zapfenschuppen bedeckt, wenn sie sich entwickeln .

Die Samenproduktion in natürlichen Pflanzenpopulationen variiert stark von Jahr zu Jahr als Reaktion auf Wettervariablen, Insekten und Krankheiten sowie interne Zyklen innerhalb der Pflanzen selbst. Über einen Zeitraum von 20 Jahren beispielsweise produzierten Wälder, die aus Loblolly-Kiefern und Kurzblatt-Kiefern bestehen , 0 bis fast 5,5 Millionen gesunde Kiefernsamen pro Hektar. In diesem Zeitraum gab es sechs hervorragende, fünf schlechte und neun gute Saatguternten, wenn sie auf die Produktion geeigneter Setzlinge für die natürliche Waldreproduktion untersucht wurden.

Entwicklung

Stadien der Samenentwicklung :
Legende : 1. Endosperm 2. Zygote 3. Embryo 4. Suspensor 5. Keimblätter 6. Sprossapikalmeristem 7. Wurzelapikalmeristem 8. Keimwurzel 9. Hypokotyl 10. Epikotyl 11. Samenhülle

Samen von Angiospermen (Blütenpflanzen) bestehen aus drei genetisch unterschiedlichen Bestandteilen: (1) dem aus der Zygote gebildeten Embryo, (2) dem normalerweise triploiden Endosperm, (3) der Samenschale aus Gewebe, das vom mütterlichen Gewebe der Eizelle stammt . Bei Angiospermen beginnt der Prozess der Samenentwicklung mit der doppelten Befruchtung , bei der zwei männliche Gameten mit der Eizelle und der Zentralzelle verschmelzen, um das primäre Endosperm und die Zygote zu bilden. Unmittelbar nach der Befruchtung ist die Zygote größtenteils inaktiv, aber das primäre Endosperm teilt sich schnell, um das Endospermgewebe zu bilden. Dieses Gewebe wird zur Nahrung der jungen Pflanze, bis sich die Wurzeln nach der Keimung entwickelt haben .

Samenanlage

Pflanzliche Samenanlagen: Gymnosperm-Eianlage links, Angiosperm-Eianlage (innerhalb des Fruchtknotens) rechts

Nach der Befruchtung entwickeln sich die Samenanlagen zu den Samen. Die Eizelle besteht aus einer Reihe von Komponenten:

  • Der Funiculus ( Funiculus, Funiculi ) oder Samenstiel, der die Samenanlage an der Plazenta und damit an der Fruchtwand an der Fruchtwand befestigt .
  • Der Nucellus , der Überrest des Megasporangiums und Hauptregion der Samenanlage, in der sich der Megagametophyt entwickelt.
  • Die Mikropyle , eine kleine Pore oder Öffnung in der Spitze der Eihaut, in die der Pollenschlauch normalerweise während des Befruchtungsprozesses eintritt.
  • Die Chalaza , die Basis der Eizelle gegenüber der Mikropyle, wo Haut und Nucellus miteinander verbunden sind.

Die Form der Eizellen während ihrer Entwicklung beeinflusst oft die endgültige Form der Samen. Pflanzen produzieren im Allgemeinen Samenanlagen in vier Formen: Die häufigste Form wird anatrop genannt , mit einer gekrümmten Form. Orthotrope Eizellen sind gerade, wobei alle Teile der Eizelle in einer langen Reihe aufgereiht sind, wodurch ein ungekrümmter Samen entsteht. Campylotrope Eizellen haben einen gekrümmten Megagametophyten, der dem Samen oft eine enge "C" -Form verleiht. Die letzte Eiform wird als amphitrop bezeichnet , wobei die Eizelle teilweise umgedreht und auf ihrem Stiel um 90 Grad zurückgedreht ist (der Funicula oder Funiculus ).

Bei den meisten Blütenpflanzen ist die erste Teilung der Zygote quer zur Längsachse ausgerichtet, was die Polarität des Embryos festlegt. Der obere oder Chalazalpol wird zum Hauptwachstumsbereich des Embryos, während der untere oder Mikropylarpol den stielartigen Suspensor produziert, der an der Mikropyle befestigt ist. Der Suspensor absorbiert und produziert Nährstoffe aus dem Endosperm, die während des Wachstums des Embryos verwendet werden.

Embryo

Das Innere eines Ginkgo -Samens zeigt einen gut entwickelten Embryo, Nährgewebe ( Megagametophyt ) und etwas von der umgebenden Samenschale

Die Hauptbestandteile des Embryos sind:

  • Die Keimblätter , die Samenblätter, sind an der embryonalen Achse befestigt. Es kann eine ( Monocotyledons ) oder zwei ( Dicotyledons ) geben. Die Keimblätter sind auch die Nährstoffquelle in den nicht-endospermischen Dikotyledonen, in diesem Fall ersetzen sie das Endosperm und sind dick und ledrig. In endospermischen Samen sind die Keimblätter dünn und papierartig. Zweikeimblättrige haben den Ansatzpunkt einander auf der Achse gegenüber.
  • Das Epikotyl , die embryonale Achse über dem Ansatzpunkt der Keimblätter.
  • Die Plumule , die Spitze des Epikotyls, hat ein gefiedertes Aussehen aufgrund der Anwesenheit von jungen Blattanlagen an der Spitze und wird beim Keimen zum Spross.
  • Das Hypokotyl , die embryonale Achse unterhalb des Anheftungspunkts des/der Keimblatt(s), die das Epikotyl und die Wurzel verbindet, ist die Stamm-Wurzel-Übergangszone.
  • Die Keimwurzel , die basale Spitze des Hypokotyls, wächst in die Primärwurzel ein.

Einkeimblättrige Pflanzen haben zwei zusätzliche Strukturen in Form von Hüllen. Die Plumule ist mit einer Coleoptile bedeckt , die das erste Blatt bildet, während die Keimwurzel mit einer Coleorhiza bedeckt ist, die sich mit der Primärwurzel verbindet, und Adventivwurzeln bilden die Seiten. Hier ist das Hypokotyl eine rudimentäre Achse zwischen Keimwurzel und Plumule. Die Maissamen sind mit diesen Strukturen aufgebaut; Perikarp, Scutellum (einzelnes großes Keimblatt), das Nährstoffe aus dem Endosperm, Plumule, Keimwurzel, Koleoptile und Coleorhiza aufnimmt – diese letzten beiden Strukturen sind hüllenartig und umschließen die Plumule und die Keimwurzel und wirken als Schutzhülle.

Samenschale

Die reifende Eizelle erfährt deutliche Veränderungen in der Haut, im Allgemeinen eine Reduktion und Desorganisation, aber gelegentlich eine Verdickung. Die Samenschale bildet sich aus den beiden Hüllen oder äußeren Zellschichten der Eizelle, die aus Gewebe der Mutterpflanze stammen, die innere Hülle bildet die Tegmen und die äußere die Testa . (Die Samenschalen einiger monokotyler Pflanzen, wie der Gräser, sind keine ausgeprägten Strukturen, sondern sind mit der Fruchtwand zu einer Fruchtwand verwachsen .) Die Hoden sowohl von Monokotylen als auch von Dikotylen sind oft mit Mustern und strukturierten Markierungen markiert oder haben Flügel oder Haarbüschel. Wenn sich die Samenschale nur aus einer Schicht bildet, wird sie auch Testa genannt, obwohl nicht alle diese Testae von einer Art zur nächsten homolog sind. Abszisse des Funiculus (Ablösung am Fixpunkt – Abszisionszone), die Narbe bildet eine ovale Vertiefung, der Hilus . Anatrope Samenanlagen haben einen Teil des Funiculus, der angewachsen ist (mit der Samenschale verschmolzen) und der direkt über dem Hilus einen Längsgrat oder eine Raphe bildet. Bei bitegmischen Samenanlagen (z. B. hier beschriebenes Gossypium ) tragen sowohl die innere als auch die äußere Hülle zur Bildung der Samenschale bei. Mit fortschreitender Reifung vergrößern sich die Zellen in der äußeren Hülle. Während die innere Epidermis eine einzelne Schicht bleiben kann, kann sie sich auch teilen, um zwei bis drei Schichten zu bilden und Stärke anzusammeln, und wird als farblose Schicht bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird die äußere Epidermis gerbstoffhaltig . Die innere Haut kann aus acht bis fünfzehn Schichten bestehen. (Kozlowski 1972)

Wenn sich die Zellen vergrößern und Stärke in den äußeren Schichten der pigmentierten Zone unterhalb der äußeren Epidermis abgelagert wird, beginnt diese Zone zu verholzen, während sich die Zellen der äußeren Epidermis radial vergrößern und ihre Wände verdicken, wobei Kern und Zytoplasma nach außen komprimiert werden Schicht. diese Zellen, die an ihrer inneren Oberfläche breiter sind, werden Palisadenzellen genannt . Auch in der inneren Epidermis vergrößern sich die Zellen radial mit plattenförmigen Wandverdickungen. Die reife innere Haut hat eine Palisadenschicht, eine pigmentierte Zone mit 15–20 Schichten, während die innerste Schicht als Randschicht bekannt ist. (Kozlowski 1972)

Gymnospermen

Bei Nacktsamern, die keine Eierstöcke bilden, liegen die Samenanlagen und damit die Samen frei. Dies ist die Grundlage für ihre Nomenklatur – nackte Samenpflanzen. Zwei aus dem Pollen übertragene Samenzellen entwickeln den Samen nicht durch doppelte Befruchtung, sondern ein Samenkern verbindet sich mit dem Eikern und das andere Spermium wird nicht verwendet. Manchmal befruchtet jedes Spermium eine Eizelle und eine Zygote wird dann während der frühen Entwicklung abgetrieben oder absorbiert. Der Samen besteht aus dem Embryo (dem Ergebnis der Befruchtung) und dem Gewebe der Mutterpflanze, die bei Nadelpflanzen wie Kiefer und Fichte ebenfalls einen Kegel um den Samen herum bilden .

Form und Aussehen

Eine große Anzahl von Begriffen wird verwendet, um Samenformen zu beschreiben , von denen viele weitgehend selbsterklärend sind, wie z Seiten mehr oder weniger gleich oder länger als breit, dreieckig – dreiseitig, am breitesten unterhalb der Mitte, elliptisch oder eiförmig oder verkehrt eiförmig – an beiden Enden abgerundet, oder eiförmig (eiförmig oder verkehrt eiförmig, an einem Ende breiter), abgerundet, aber entweder symmetrisch die Mitte oder breiter unter der Mitte oder breiter über der Mitte.

Andere, weniger offensichtliche Begriffe sind diskoid (ähnlich einer Scheibe oder Platte, mit sowohl dicken als auch parallelen Flächen und mit einem abgerundeten Rand), ellipsoid , globose ( kugelförmig ) oder subglobose (aufgeblasen, aber weniger als kugelförmig), linsenförmig , länglich , eiförmig , reniform und sektoroid . Gestreifte Samen sind mit parallelen Längslinien oder Graten gestreift. Die häufigsten Farben sind Braun und Schwarz, andere Farben sind selten. Die Oberfläche variiert von hochglanzpoliert bis stark aufgerauht. Die Oberfläche kann eine Vielzahl von Anhängseln aufweisen (siehe Samenschale) und mit Begriffen wie papillös oder fingerförmig (fingerartig) beschrieben werden. Eine Samenschale mit der Konsistenz von Kork wird als Suberose bezeichnet . Andere Begriffe sind krustenartig (hart, dünn oder spröde).

Struktur

Die Teile eines Avocadosamens (einer Dikotyle ), die die Samenschale und den Embryo zeigen
Diagramm der inneren Struktur eines zweikeimblättrigen Samens und Embryos: (a) Samenschale, (b) Endosperm , (c) Keimblatt , (d) Hypokotyl

Ein typischer Seed besteht aus zwei grundlegenden Teilen:

  1. ein Embryo ;
  2. eine Samenschale.

Darüber hinaus bildet das Endosperm in den meisten Monokotyledonen und den endospermischen Dikotyledonen eine Nährstoffversorgung für den Embryo.

Samenarten

Es wurde angenommen, dass Samen in vielen strukturell unterschiedlichen Typen vorkommen (Martin 1946). Diese basieren auf einer Reihe von Kriterien, von denen das vorherrschende das Größenverhältnis von Embryo zu Samen ist. Dies spiegelt das Ausmaß wider, in dem die sich entwickelnden Keimblätter die Nährstoffe des Endosperms aufnehmen und es somit auslöschen.

Bei den Monokotyledonen kommen sechs Arten vor, bei den Dikotyledonen zehn und bei den Gymnospermen zwei (linear und spatelförmig). Diese Klassifizierung basiert auf drei Merkmalen: Embryomorphologie, Endospermmenge und Position des Embryos relativ zum Endosperm.

Diagramm eines verallgemeinerten zweikeimblättrigen Samens (1) gegenüber einem verallgemeinerten einkeimblättrigen Samen (2). A. Scutellum B. Cotyledon C. Hilum D. Plumule E. Radicle F. Endosperm
Vergleich von Monokotyledonen und Dikotyledonen

Embryo

In endospermischen Samen gibt es zwei unterschiedliche Regionen innerhalb der Samenschale, ein oberes und größeres Endosperm und einen unteren kleineren Embryo. Der Embryo ist die befruchtete Eizelle, eine unreife Pflanze , aus der unter geeigneten Bedingungen eine neue Pflanze heranwächst. Der Embryo hat ein Keimblatt oder Samenblatt in Monokotyledonen , zwei Keimblätter in fast allen Dikotyledonen und zwei oder mehr in Gymnospermen. In der Frucht von Körnern (Karyopsen) ist das einzelne Monokotyledon schildförmig und wird daher als Scutellum bezeichnet . Das Schildchen wird eng an das Endosperm gedrückt, aus dem es Nahrung aufnimmt und an die wachsenden Teile weitergibt. Zu den Embryodeskriptoren gehören klein, gerade, gebogen, gekrümmt und gekräuselt.

Nährstoffspeicherung

Im Samen befindet sich normalerweise ein Vorrat an Nährstoffen für den Keimling , der aus dem Embryo heranwächst. Die Form der gespeicherten Nahrung variiert je nach Pflanzenart. Bei Angiospermen beginnt die gespeicherte Nahrung als Gewebe namens Endosperm , das durch doppelte Befruchtung aus der Mutterpflanze und dem Pollen gewonnen wird . Es ist normalerweise triploid und ist reich an Öl oder Stärke und Protein . Bei Nacktsamern wie Nadelbäumen ist das Nahrungsspeichergewebe (auch Endosperm genannt) Teil des weiblichen Gametophyten , eines haploiden Gewebes. Das Endosperm ist von der Aleuronschicht (peripheres Endosperm) umgeben, die mit proteinhaltigen Aleuronkörnern gefüllt ist.

Ursprünglich wurde in Analogie zur tierischen Eizelle die äußere Nucellusschicht ( Perisperm ) als Eiweiß und die innere Endospermschicht als Vitellus bezeichnet. Obwohl irreführend, wurde der Begriff allmählich auf alle Nährstoffe angewendet. Diese Terminologie besteht darin, endospermische Samen als "albuminös" zu bezeichnen. Die Natur dieses Materials wird sowohl beim Beschreiben als auch beim Klassifizieren von Samen verwendet, zusätzlich zum Größenverhältnis von Embryo zu Endosperm. Das Endosperm kann als mehlhaltig (oder mehlhaltig) angesehen werden, bei dem die Zellen mit Stärke gefüllt sind , wie zum Beispiel Getreidekörner , oder nicht (nicht mehlhaltig). Das Endosperm kann auch als "fleischig" oder "knorpelig" mit dickeren weichen Zellen wie Kokosnuss bezeichnet werden, kann aber auch ölig sein wie bei Ricinus (Rizinusöl), Croton und Mohn . Das Endosperm wird als "hornig" bezeichnet, wenn die Zellwände dicker sind, wie bei Datteln und Kaffee , oder als "wiederkäuend", wenn es gesprenkelt ist, wie bei Muskatnuss , Palmen und Annonaceae .

Bei den meisten Monokotyledonen (wie Gräsern und Palmen ) und einigen ( endospermischen oder eiweißhaltigen ) Dikotyledonen (wie Rizinusbohnen ) ist der Embryo in das Endosperm (und den Nucellus) eingebettet, das der Sämling beim Keimen verwendet . In den nicht-endospermischen Dikotyledonen wird das Endosperm vom Embryo absorbiert, wenn dieser innerhalb des sich entwickelnden Samens wächst, und die Keimblätter des Embryos werden mit gespeicherter Nahrung gefüllt. Samen dieser Arten haben bei Reife kein Endosperm und werden auch als exalbuminöse Samen bezeichnet. Zu den exalbuminösen Samen gehören Hülsenfrüchte (wie Bohnen und Erbsen ), Bäume wie Eiche und Walnuss , Gemüse wie Kürbis und Rettich sowie Sonnenblumen . Laut Bewley und Black (1978) erfolgt die Lagerung von Paranüssen im Hypokotyl, dieser Aufbewahrungsort ist bei Samen ungewöhnlich. Alle Gymnosperm-Samen sind eiweißhaltig.

Samenschale

Samenmantel des Granatapfels

Die Samenschale entwickelt sich aus dem mütterlichen Gewebe, den Integumenten , die ursprünglich die Samenanlage umgeben. Die Samenschale im reifen Samen kann eine hauchdünne Schicht (z. B. Erdnuss ) oder etwas Festeres (z. B. dick und hart bei Honigheuschrecke und Kokosnuss ) oder fleischig wie bei der Sarcotesta des Granatapfels sein . Die Samenschale hilft, den Embryo vor mechanischen Verletzungen, Raubtieren und Austrocknung zu schützen. Je nach Entwicklung ist die Samenschale entweder bitegmisch oder unitegmisch . Bitegmische Samen bilden eine Testa aus der äußeren Haut und ein Tegmen aus der inneren Haut, während unitegmische Samen nur eine Haut haben. Normalerweise bilden Teile der Testa oder Tegmen eine harte mechanische Schutzschicht. Die mechanische Schicht kann das Eindringen von Wasser und Keimen verhindern. Unter den Barrieren kann das Vorhandensein von verholzten Skleriden sein .

Die äußere Haut hat eine Anzahl von Schichten, im Allgemeinen zwischen vier und acht, die in drei Schichten organisiert sind: (a) äußere Epidermis, (b) äußere pigmentierte Zone von zwei bis fünf Schichten, die Tannin und Stärke enthalten, und (c) innere Epidermis. Das Endotegmen leitet sich von der inneren Epidermis des inneren Integuments ab, das Exotegmen von der äußeren Oberfläche des inneren Integuments. Die Endotesta leitet sich von der inneren Epidermis der äußeren Haut ab, und die äußere Schicht der Testa von der äußeren Oberfläche der äußeren Haut wird als Exotesta bezeichnet . Wenn die Exotesta auch die mechanische Schicht ist, wird dies ein exotestaler Samen genannt, aber wenn die mechanische Schicht das Endotegmen ist, dann ist der Samen endotestal. Die Exotesta kann aus einer oder mehreren Reihen von Zellen bestehen, die länglich und palisadenartig sind (z. B. Fabaceae ), daher 'Palisaden-Exotesta'.

Zusätzlich zu den drei grundlegenden Samenteilen haben einige Samen einen Anhängsel, einen Arillus , einen fleischigen Auswuchs des Fadens ( Funiculus ) (wie bei Eibe und Muskatnuss ) oder einen öligen Anhängsel, ein Elaiosom (wie bei Corydalis ) oder Haare (Trichome). Im letzteren Beispiel sind diese Haare die Quelle der Textilpflanze Baumwolle . Andere Samenanhänge umfassen die Raphe (ein Kamm), Flügel, Karunkel (ein weicher schwammiger Auswuchs aus der äußeren Haut in der Nähe der Mikropyle), Stacheln oder Tuberkel.

Eine Narbe kann auch auf der Samenschale zurückbleiben, die als Hilus bezeichnet wird, wo der Samen durch den Faden an der Wand des Eierstocks befestigt war. Direkt darunter befindet sich eine kleine Pore, die die Mikropyle der Eizelle darstellt.

Größe und Samenset

Eine Sammlung verschiedener Gemüse- und Kräutersamen

Samen sind sehr unterschiedlich in der Größe. Die staubförmigen Orchideensamen sind mit etwa einer Million Samen pro Gramm die kleinsten; sie sind oft embryonale Samen mit unreifen Embryonen und ohne nennenswerte Energiereserven. Orchideen und einige andere Pflanzengruppen sind Mykoheterotrophe , deren Ernährung während der Keimung und des frühen Wachstums des Sämlings auf Mykorrhizapilze angewiesen ist. Einige terrestrische Orchideensetzlinge verbringen tatsächlich die ersten paar Jahre ihres Lebens damit, Energie aus den Pilzen zu gewinnen, und produzieren keine grünen Blätter. Mit über 20 kg ist der größte Samen die Coco de Mer . Pflanzen, die kleinere Samen produzieren, können viel mehr Samen pro Blüte erzeugen, während Pflanzen mit größeren Samen mehr Ressourcen in diese Samen investieren und normalerweise weniger Samen produzieren. Kleine Samen reifen schneller und können früher ausgestreut werden, daher haben im Herbst alle blühenden Pflanzen oft kleine Samen. Viele einjährige Pflanzen produzieren große Mengen kleinerer Samen; Dies hilft sicherzustellen, dass zumindest einige an einem günstigen Ort für Wachstum enden. Stauden und Gehölze haben oft größere Samen; Sie können über viele Jahre Samen produzieren, und größere Samen haben mehr Energiereserven für die Keimung und das Wachstum der Sämlinge und produzieren nach der Keimung größere, etabliertere Sämlinge.

Funktionen

Samen erfüllen mehrere Funktionen für die Pflanzen, die sie produzieren. Zu diesen Schlüsselfunktionen gehören die Ernährung des Embryos , die Verbreitung an einem neuen Ort und die Ruhephase unter ungünstigen Bedingungen. Samen sind im Grunde Mittel zur Fortpflanzung, und die meisten Samen sind das Produkt der sexuellen Fortpflanzung , die eine Neumischung von genetischem Material und phänotypischer Variabilität hervorbringt, auf die die natürliche Selektion einwirkt. Pflanzensamen enthalten endophytische Mikroorganismen, die verschiedene Funktionen erfüllen können, von denen die wichtigste der Schutz vor Krankheiten ist.

Embryonenernährung

Samen schützen und ernähren den Embryo oder die junge Pflanze. Aufgrund der größeren Nahrungsreserven im Samen und der Vielzelligkeit des eingeschlossenen Embryos geben sie einem Sämling normalerweise einen schnelleren Start als einem Sporling aus einer Spore.

Zerstreuung

Im Gegensatz zu Tieren sind Pflanzen in ihrer Fähigkeit, günstige Lebens- und Wachstumsbedingungen zu finden, begrenzt. Infolgedessen haben Pflanzen viele Möglichkeiten entwickelt, ihre Nachkommen zu verbreiten , indem sie ihre Samen verbreiten (siehe auch vegetative Fortpflanzung ). Ein Samen muss irgendwie an einem Ort "ankommen" und dort zu einer Zeit sein, die für Keimung und Wachstum günstig ist. Wenn sich die Früchte regelmäßig öffnen und ihre Samen freisetzen, wird dies als Dehiszenz bezeichnet , was häufig für verwandte Pflanzengruppen charakteristisch ist; Zu diesen Früchten gehören Kapseln , Follikel , Hülsenfrüchte , Schoten und Schoten . Wenn sich Früchte nicht regelmäßig öffnen und ihre Samen freisetzen, werden sie als indehiszent bezeichnet, zu denen die Früchte Achänen , Karyopsen , Nüsse , Samaras und Utrikel gehören .

Durch Wind (Anemochorie)

Löwenzahnsamen sind in Achänen enthalten , die vom Wind über weite Strecken getragen werden können.
Die Samenkapsel der Wolfsmilch ( Asclepias syriaca )
  • Einige Samen (z. B. Kiefer ) haben einen Flügel, der bei der Windverteilung hilft.
  • Die staubigen Orchideensamen werden effizient vom Wind getragen.
  • Einige Samen (z. B. Wolfsmilch , Pappel ) haben Haare, die bei der Verbreitung durch den Wind helfen.

Andere Samen sind in Fruchtstrukturen eingeschlossen, die die Windverteilung auf ähnliche Weise unterstützen:

Durch Wasser (Hydrochory)

  • Einige Pflanzen, wie Mucuna und Dioclea , produzieren schwimmfähige Samen, die Seebohnen oder Treibsamen genannt werden, weil sie in Flüssen zu den Ozeanen schwimmen und an Strände gespült werden.

Nach Tieren (Zoochronie)

  • Samen ( Klatten ) mit Widerhaken oder Haken (z. B. Acaena , Klette , Ampfer ), die sich an Tierfellen oder Federn festsetzen und später abfallen.
  • Samen mit einer fleischigen Hülle (z. B. Apfel , Kirsche , Wacholder ) werden von Tieren ( Vögel , Säugetiere , Reptilien , Fische ) gefressen, die diese Samen dann mit ihrem Kot verteilen .
  • Samen ( Nüsse ) sind attraktive, langfristig lagerfähige Nahrungsquellen für Tiere (z. B. Eicheln , Haselnuss , Walnuss ); Die Samen werden in einiger Entfernung von der Mutterpflanze gelagert, und einige entgehen dem Verzehr, wenn das Tier sie vergisst.

Myrmekochorie ist die Verbreitung von Samen durch Ameisen . Futtersuchende Ameisen verbreiten Samen, die Anhängsel haben, die Elaiosome genannt werden (z. B. Blutwurz , Trillium , Akazien und viele Proteaceae -Arten ). Elaiosome sind weiche, fleischige Strukturen, die Nährstoffe für Tiere enthalten, die sie fressen. Die Ameisen tragen solche Samen zurück in ihr Nest, wo die Elaiosomen gefressen werden. Der Rest des Samens, der hart und für die Ameisen ungenießbar ist, keimt dann entweder im Nest oder an einer Entnahmestelle, wo der Samen von den Ameisen weggeworfen wurde. Diese Ausbreitungsbeziehung ist ein Beispiel für Gegenseitigkeit , da die Pflanzen von den Ameisen abhängig sind, um Samen zu verteilen, während die Ameisen von den Pflanzensamen als Nahrung abhängig sind. Infolgedessen kann ein Rückgang der Anzahl eines Partners den Erfolg des anderen schmälern. In Südafrika ist die argentinische Ameise ( Linepithema humile ) in einheimische Ameisenarten eingedrungen und hat diese verdrängt. Im Gegensatz zu den einheimischen Ameisenarten sammeln argentinische Ameisen weder die Samen von Mimetes cucullatus noch fressen sie die Elaiosomen. In Gebieten, in denen diese Ameisen eingedrungen sind, ist die Zahl der Mimetes- Setzlinge zurückgegangen.

Ruhe

Die Samenruhe hat zwei Hauptfunktionen: Die erste ist die Synchronisation der Keimung mit den optimalen Bedingungen für das Überleben des resultierenden Sämlings; die zweite ist die zeitliche Ausbreitung der Keimung einer Samencharge, damit eine Katastrophe (z. B. Spätfröste, Dürre, Herbivorie ) nicht zum Tod aller Nachkommen einer Pflanze führt ( bet-hedging ). Samenruhe ist definiert als ein Samen, der unter für die Keimung optimalen Umgebungsbedingungen nicht keimt, normalerweise wenn die Umgebung eine geeignete Temperatur mit angemessener Bodenfeuchtigkeit aufweist. Diese wahre Ruhe oder angeborene Ruhe wird daher durch Bedingungen innerhalb des Samens verursacht, die eine Keimung verhindern. Ruhe ist also ein Zustand des Samens, nicht der Umgebung. Induzierte Ruhe, erzwungene Ruhe oder Samenruhe tritt auf, wenn ein Samen nicht keimt, weil die äußeren Umgebungsbedingungen für die Keimung ungeeignet sind, meistens als Reaktion auf Bedingungen, die zu dunkel oder hell, zu kalt oder heiß oder zu trocken sind.

Samenruhe ist nicht dasselbe wie Samenpersistenz im Boden oder an der Pflanze, obwohl sogar in wissenschaftlichen Publikationen Ruhe und Persistenz oft verwechselt oder als Synonyme verwendet werden.

Häufig wird die Samenruhe in vier Hauptkategorien unterteilt: exogen; endogen; kombinatorisch; und sekundär. Ein neueres System unterscheidet fünf Klassen: morphologische, physiologische, morphophysiologische, physikalische und kombinatorische Ruhe.

Exogene Ruhe wird durch Bedingungen außerhalb des Embryos verursacht, einschließlich:

  • Physikalische Ruhe oder harte Samenschalen treten auf, wenn Samen wasserundurchlässig sind. Bei der Ruhepause wird eine spezialisierte Struktur, die „Wasserlücke“, als Reaktion auf Umwelteinflüsse, insbesondere Temperatur, gestört, sodass Wasser in den Samen eindringen und eine Keimung stattfinden kann. Pflanzenfamilien, in denen physische Ruhe auftritt, umfassen Anacardiaceae , Cannaceae , Convulvulaceae , Fabaceae und Malvaceae .
  • Bei der chemischen Ruhe werden Arten berücksichtigt, die keine physiologische Ruhe haben, bei denen jedoch eine Chemikalie die Keimung verhindert. Diese Chemikalie kann durch Regenwasser oder Schneeschmelze aus dem Samen ausgelaugt oder irgendwie deaktiviert werden. Das Auswaschen chemischer Inhibitoren aus dem Samen durch Regenwasser wird oft als eine wichtige Ursache für die Freisetzung von Ruhephasen in Samen von Wüstenpflanzen angeführt, aber es gibt nur wenige Beweise, die diese Behauptung stützen.

Endogene Ruhe wird durch Bedingungen innerhalb des Embryos selbst verursacht, einschließlich:

  • In der morphologischen Ruhephase wird die Keimung aufgrund morphologischer Merkmale des Embryos verhindert. Bei einigen Arten ist der Embryo nur eine Ansammlung von Zellen, wenn die Samen verteilt werden; es wird nicht unterschieden. Bevor die Keimung stattfinden kann, müssen sowohl die Differenzierung als auch das Wachstum des Embryos erfolgen. Bei anderen Arten ist der Embryo bei der Ausbreitung differenziert, aber nicht vollständig ausgewachsen (unterentwickelt), und das Embryowachstum bis zu einer artspezifischen Länge ist erforderlich, bevor eine Keimung stattfinden kann. Beispiele für Pflanzenfamilien, in denen morphologischer Ruhezustand auftritt, sind Apiaceae , Cycadaceae , Liliaceae , Magnoliaceae und Ranunculaceae .
  • Die morphophysiologische Ruhephase umfasst Samen mit unterentwickelten Embryonen und hat auch physiologische Komponenten der Ruhephase. Diese Samen erfordern daher Behandlungen zum Unterbrechen der Ruhephase sowie einen Zeitraum, um ausgewachsene Embryonen zu entwickeln. Pflanzenfamilien, in denen morphophysiologische Ruhe auftritt, umfassen Apiaceae , Aquifoliaceae , Liliaceae , Magnoliaceae , Papaveraceae und Ranunculaceae . Einige Pflanzen mit morphophysiologischer Ruhe, wie Asarum- oder Trillium -Arten, haben mehrere Arten von Ruhe, eine beeinflusst das Wachstum der Keimwurzel (Wurzel), während die andere das Wachstum der Plumule (Spross) beeinflusst. Die Begriffe "doppelte Ruhe" und "zweijährige Samen" werden für Arten verwendet, deren Samen zwei Jahre bis zur vollständigen Keimung oder mindestens zwei Winter und einen Sommer benötigen. Die Keimruhe der Keimwurzel (Keimlingswurzel) wird während des ersten Winters nach der Verbreitung unterbrochen, während die Keimruhe der Sprossknospe im zweiten Winter unterbrochen wird.
  • Physiologischer Ruhezustand bedeutet, dass der Embryo aus physiologischen Gründen nicht genug Kraft entwickeln kann, um die Samenschale, das Endosperm oder andere Hüllenstrukturen zu durchbrechen. Die Ruhe wird typischerweise bei kühlen, nassen, warmen, nassen oder warmen, trockenen Bedingungen unterbrochen. Abscisinsäure ist normalerweise der Wachstumshemmer in Samen, und ihre Produktion kann durch Licht beeinflusst werden.
    • Einige Pflanzen, einschließlich einer Reihe von Gräsern und solchen aus saisonal trockenen Regionen, müssen getrocknet werden, bevor sie keimen. Die Samen werden freigesetzt, müssen aber einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt haben, bevor die Keimung beginnen kann. Wenn die Samen nach der Verbreitung feucht bleiben, kann sich die Keimung um viele Monate oder sogar Jahre verzögern. Viele krautige Pflanzen aus gemäßigten Klimazonen haben eine physiologische Ruhephase, die mit dem Eintrocknen der Samen verschwindet. Andere Arten keimen nach der Ausbreitung nur in sehr engen Temperaturbereichen, aber wenn die Samen trocknen, können sie über einen größeren Temperaturbereich keimen.
  • Bei Samen mit kombinatorischer Ruhe ist die Samen- oder Fruchthülle wasserundurchlässig und der Embryo hat eine physiologische Ruhe. Je nach Art kann die physische Ruhe vor oder nach der physiologischen Ruhe unterbrochen werden.
  • Sekundäre Keimruhe * wird durch Bedingungen verursacht, nachdem der Samen verteilt wurde, und tritt bei einigen Samen auf, wenn nicht ruhender Samen Bedingungen ausgesetzt wird, die für die Keimung ungünstig sind, sehr oft hohen Temperaturen. Die Mechanismen der sekundären Ruhephase sind noch nicht vollständig verstanden, könnten aber den Empfindlichkeitsverlust von Rezeptoren in der Plasmamembran beinhalten.

Bei den folgenden Arten der Samenruhe handelt es sich streng genommen nicht um eine Samenruhe, da das Fehlen der Keimung durch die Umgebung verhindert wird, nicht durch Eigenschaften des Samens selbst (siehe Keimung ):

  • Lichtruhe oder Lichtempfindlichkeit beeinflusst die Keimung einiger Samen. Diese photoblastischen Samen brauchen eine Zeit der Dunkelheit oder des Lichts, um zu keimen. Bei Arten mit dünnen Samenschalen kann Licht in den ruhenden Embryo eindringen. Das Vorhandensein von Licht oder das Fehlen von Licht kann den Keimungsprozess auslösen und die Keimung bei einigen Samen hemmen, die zu tief vergraben sind, oder bei anderen, die nicht im Boden vergraben sind.
  • Thermodormantie ist die Empfindlichkeit der Samen gegenüber Hitze oder Kälte. Einige Samen, darunter Spitzklette und Amaranth, keimen nur bei hohen Temperaturen (30 °C oder 86 °F); Viele Pflanzen mit Samen, die im Früh- bis Hochsommer keimen, haben eine Thermodormanz, keimen also nur, wenn die Bodentemperatur warm ist. Andere Samen brauchen kühle Böden zum Keimen, während andere, wie beispielsweise Sellerie, bei zu warmen Bodentemperaturen gehemmt werden. Oft verschwinden die Anforderungen an die Thermodormanz, wenn der Samen altert oder trocknet.

Nicht alle Samen durchlaufen eine Ruhephase. Samen einiger Mangroven sind vivipar; Sie beginnen zu keimen, während sie noch am Elternteil befestigt sind. Die große, schwere Wurzel lässt den Samen beim Fallen in den Boden eindringen. Viele Gartenpflanzensamen keimen leicht, sobald sie Wasser haben und warm genug sind; Obwohl ihre wilden Vorfahren möglicherweise eine Ruhephase hatten, fehlt es diesen Kulturpflanzen daran. Nach vielen Generationen selektiven Drucks durch Pflanzenzüchter und Gärtner wurde die Ruhe aussortiert.

Für Einjährige sind Samen eine Möglichkeit für die Art, trockene oder kalte Jahreszeiten zu überleben. Ephemere Pflanzen sind normalerweise einjährige Pflanzen, die in nur sechs Wochen von Samen zu Samen wachsen können.

Persistenz und Samenbanken

Keimung

Samenkeimung ist ein Prozess, bei dem sich ein Samenembryo zu einem Sämling entwickelt. Es beinhaltet die Reaktivierung der Stoffwechselwege, die zum Wachstum und zur Entstehung der Keimwurzel oder Samenwurzel und Plumula oder Spross führen. Das Auftauchen des Sämlings über der Bodenoberfläche ist die nächste Phase des Pflanzenwachstums und wird als Sämlingsetablierung bezeichnet.

Drei grundlegende Bedingungen müssen vorliegen, bevor eine Keimung stattfinden kann. (1) Der Embryo muss leben, genannt Keimfähigkeit. (2) Jegliche Ruhebedingungen, die eine Keimung verhindern, müssen überwunden werden. (3) Für die Keimung müssen geeignete Umgebungsbedingungen vorhanden sein.

Fernrotes Licht kann die Keimung verhindern.

Die Lebensfähigkeit der Samen ist die Fähigkeit des Embryos zu keimen und wird durch eine Reihe verschiedener Bedingungen beeinflusst. Einige Pflanzen produzieren keine Samen mit funktionsfähigen vollständigen Embryonen, oder der Samen hat möglicherweise überhaupt keinen Embryo, was oft als leere Samen bezeichnet wird. Raubtiere und Krankheitserreger können den Samen beschädigen oder töten, während er sich noch in der Frucht befindet oder nachdem er verteilt wurde. Umweltbedingungen wie Überschwemmungen oder Hitze können den Samen vor oder während der Keimung töten. Das Alter des Samens beeinflusst seine Gesundheit und Keimfähigkeit: Da der Samen einen lebenden Embryo hat, sterben mit der Zeit Zellen ab und können nicht ersetzt werden. Einige Samen können vor der Keimung lange leben, während andere nach der Verbreitung nur kurze Zeit überleben können, bevor sie absterben.

Die Samenvitalität ist ein Maß für die Qualität des Saatguts und umfasst die Lebensfähigkeit des Saatguts, den Keimungsprozentsatz, die Keimungsrate und die Stärke der produzierten Sämlinge.

Der Keimungsprozentsatz ist einfach der Anteil der Samen, die von allen Samen unter den richtigen Wachstumsbedingungen keimen. Die Keimrate ist die Zeit, die die Samen brauchen, um zu keimen. Keimungsprozentsätze und -raten werden durch die Lebensfähigkeit der Samen, die Keimruhe und Umwelteinflüsse beeinflusst, die sich auf die Samen und den Sämling auswirken. In der Landwirtschaft und im Gartenbau hat Qualitätssaatgut eine hohe Lebensfähigkeit, gemessen am Keimungsprozentsatz plus der Keimungsrate. Diese wird in Prozent der Keimung über einen bestimmten Zeitraum angegeben, beispielsweise 90 % Keimung in 20 Tagen. „Ruhezustand“ wird oben behandelt; Viele Pflanzen produzieren Samen mit unterschiedlichen Ruhegraden, und verschiedene Samen derselben Frucht können unterschiedliche Ruhegrade haben. Es ist möglich, Samen ohne Ruhezustand zu haben, wenn sie sofort verteilt werden und nicht trocknen (wenn die Samen trocknen, gehen sie in den physiologischen Ruhezustand). Es gibt große Unterschiede zwischen den Pflanzen und ein ruhender Samen ist immer noch ein lebensfähiger Samen, auch wenn die Keimrate sehr niedrig sein kann.

Umweltbedingungen, die die Samenkeimung beeinflussen, umfassen; Wasser, Sauerstoff, Temperatur und Licht.

Es treten drei unterschiedliche Phasen der Samenkeimung auf: Wasseraufnahme; Verzögerungsphase; und Keimwurzelbildung .

Damit sich die Samenschale spalten kann, muss der Embryo Wasser aufnehmen (aufsaugen), wodurch er anschwillt und die Samenschale spaltet. Die Art der Samenschale bestimmt jedoch, wie schnell Wasser eindringen und anschließend die Keimung einleiten kann . Die Aufnahmerate hängt von der Durchlässigkeit der Samenschale, der Wassermenge in der Umgebung und der Kontaktfläche des Samens mit der Wasserquelle ab. Bei manchen Samen kann eine zu schnelle Aufnahme von zu viel Wasser den Samen töten. Bei einigen Samen kann der Keimungsprozess nicht gestoppt werden, sobald Wasser aufgenommen wurde, und das Austrocknen wird dann tödlich. Andere Samen können ein paar Mal Wasser aufnehmen und verlieren, ohne negative Auswirkungen zu haben, aber das Trocknen kann zu einer sekundären Ruhephase führen.

Reparatur von DNA-Schäden

Während der Samenruhe , die oft mit unvorhersehbaren und stressigen Umgebungen verbunden ist, häufen sich DNA-Schäden , wenn die Samen altern. Bei Roggensamen ist die Verringerung der DNA-Integrität aufgrund von Schäden mit einem Verlust der Samenlebensfähigkeit während der Lagerung verbunden. Nach der Keimung werden die Samen von Vicia faba einer DNA-Reparatur unterzogen . Eine Pflanzen-DNA - Ligase , die an der Reparatur von Einzel- und Doppelstrangbrüchen während der Samenkeimung beteiligt ist, ist eine wichtige Determinante der Samenlebensdauer. Auch in Arabidopsis- Samen werden wahrscheinlich die Aktivitäten der DNA-Reparaturenzyme Poly-ADP-Ribose-Polymerasen (PARP) für eine erfolgreiche Keimung benötigt. Somit scheinen DNA-Schäden, die sich während der Keimruhe ansammeln , ein Problem für das Überleben der Samen zu sein, und die enzymatische Reparatur von DNA-Schäden während der Keimung scheint wichtig für die Lebensfähigkeit der Samen zu sein.

Keimung anregen

Eine Anzahl verschiedener Strategien wird von Gärtnern und Gärtnern verwendet, um die Samenruhe zu unterbrechen .

Das Skarifizieren lässt Wasser und Gase in den Samen eindringen; Es umfasst Methoden, um die harten Samenschalen physikalisch aufzubrechen oder sie durch Chemikalien aufzuweichen, wie z. Manchmal werden Früchte geerntet, während die Samen noch unreif sind und die Samenschale nicht vollständig entwickelt und sofort ausgesät wird, bevor die Samenschale undurchlässig wird. Unter natürlichen Bedingungen werden Samenschalen von Nagetieren abgenutzt, die auf den Samen kauen, die Samen an Steinen reiben (Samen werden durch Wind oder Wasserströmungen bewegt), durch Einfrieren und Auftauen von Oberflächenwasser oder durch den Verdauungstrakt eines Tieres. Im letzteren Fall schützt die Samenschale den Samen vor Verdauung , während sie die Samenschale oft so schwächt, dass der Embryo sprießen kann, wenn er zusammen mit etwas Fäkalien, die als Dünger wirken, weit entfernt von der Mutterpflanze abgelegt wird . Mikroorganismen sind oft wirksam beim Abbau harter Samenschalen und werden manchmal von Menschen zur Behandlung verwendet; die Samen werden in einem feucht-warmen Sandmedium für mehrere Monate unter unsterilen Bedingungen gelagert.

Schichtung , auch Feuchtkühlung genannt, bricht die physiologische Ruhephase auf und beinhaltet die Zugabe von Feuchtigkeit zu den Samen, damit sie Wasser aufnehmen, und sie werden dann einer Periode der Feuchtkühlung unterzogen, um den Embryo nachzureifen. Die Aussaat im Spätsommer und Herbst und das Überwintern unter kühlen Bedingungen ist eine effektive Möglichkeit, Samen zu stratifizieren; Einige Samen reagieren besser auf Perioden mit schwankenden Temperaturen, die Teil der natürlichen Umgebung sind.

Durch das Auslaugen oder Einweichen in Wasser werden chemische Hemmstoffe in einigen Samen entfernt, die die Keimung verhindern. Regen und schmelzender Schnee erfüllen diese Aufgabe natürlich. Für Samen, die in Gärten gepflanzt werden, ist fließendes Wasser am besten – wenn sie in einem Behälter eingeweicht werden, reichen 12 bis 24 Stunden Einweichen aus. Längeres Einweichen, insbesondere in stehendem Wasser, kann zu Sauerstoffmangel und zum Absterben der Samen führen. Samen mit harten Samenschalen können in heißem Wasser eingeweicht werden, um die undurchlässigen Zellschichten aufzubrechen, die die Wasseraufnahme verhindern.

Andere Methoden, die zur Unterstützung der Keimung von Samen mit Ruhephase verwendet werden, umfassen Vorkühlen, Vortrocknen, tägliche Temperaturwechsel, Lichteinwirkung, Kaliumnitrat, die Verwendung von Pflanzenwachstumsregulatoren wie Gibberelline, Cytokinine, Ethylen, Thioharnstoff, Natriumhypochlorit und Andere. Einige Samen keimen am besten nach einem Feuer. Bei einigen Samen bricht das Feuer die harten Samenschalen auf, während bei anderen die chemische Ruhe als Reaktion auf das Vorhandensein von Rauch unterbrochen wird. Flüssigrauch wird oft von Gärtnern verwendet, um die Keimung dieser Arten zu unterstützen.

Sterile Samen

Samen können aus mehreren Gründen steril sein: Sie können bestrahlt, unbestäubt, Zellen über die Erwartung hinaus gelebt oder für diesen Zweck gezüchtet worden sein.

Evolution und Herkunft der Samen

Die Frage der Herkunft von Samenpflanzen bleibt ungelöst. Immer mehr Daten tendieren jedoch dazu, diesen Ursprung im mittleren Devon zu platzieren . Die Beschreibung des Protosamens Runcaria heinzelinii im Jahr 2004 im Givetian in Belgien ist ein Hinweis auf diesen alten Ursprung von Samenpflanzen. Wie bei modernen Farnen reproduzierten sich die meisten Landpflanzen vor dieser Zeit, indem sie Sporen in die Luft schickten , die landeten und zu ganz neuen Pflanzen wurden.

Taxonomen haben frühe „wahre“ Samen aus dem oberen Devon beschrieben, die wahrscheinlich zum Schauplatz ihrer wahren ersten evolutionären Ausstrahlung wurden . Mit dieser Strahlung kam eine Evolution der Samengröße , Form, Ausbreitung und schließlich die Strahlung von Gymnospermen und Angiospermen und Monokotyledonen und Dikotyledonen . Samenpflanzen wurden nach und nach zu einem der Hauptelemente fast aller Ökosysteme.

Dem Samen treu

Auch Growing True genannt, bezieht sich auf Pflanzen, deren Samen den gleichen Pflanzentyp wie die ursprüngliche Pflanze hervorbringen. Offen bestäubte Pflanzen, zu denen Erbstücke gehören, wachsen fast immer samentreu, wenn sie nicht von einer anderen Sorte fremdbestäubt werden.

Samenmikrobiom

Mikrobielle Übertragung vom Samen zum Sämling

Samen beherbergen eine vielfältige mikrobielle Gemeinschaft. Die meisten dieser Mikroorganismen werden vom Samen auf die sich entwickelnden Sämlinge übertragen.

Wirtschaftliche Bedeutung

Samen von Phaseolus vulgaris (gemeine Bohne oder grüne Bohne) sind unterschiedlich in Größe, Form und Farbe.

Saatgutmarkt

In den Vereinigten Staaten gaben Landwirte 2018 22 Milliarden US-Dollar für Saatgut aus, eine Steigerung von 35 Prozent seit 2010. DowDuPont und Monsanto machen 72 Prozent der Verkäufe von Mais- und Sojabohnensaatgut in den USA aus, wobei der durchschnittliche Preis für eine Tüte GVO -Maissaatgut liegt $270.

Essbare Samen

Viele Samen sind essbar und der Großteil der menschlichen Kalorien stammt aus Samen, insbesondere aus Getreide , Hülsenfrüchten und Nüssen . Samen liefern auch die meisten Speiseöle , viele Getränke und Gewürze und einige wichtige Lebensmittelzusatzstoffe . In verschiedenen Samen dominiert der Samenembryo oder das Endosperm und liefert die meisten Nährstoffe . Die Speicherproteine ​​des Embryos und des Endosperms unterscheiden sich in ihrem Aminosäuregehalt und ihren physikalischen Eigenschaften. Beispielsweise ist Weizengluten , das wichtig ist, um Brotteig die elastische Eigenschaft zu verleihen , streng genommen ein Endospermprotein.

Samen werden verwendet, um viele Feldfrüchte wie Getreide, Hülsenfrüchte, Waldbäume , Torfgräser und Weidegräser zu vermehren . Besonders in Entwicklungsländern besteht ein großes Hindernis in der Unzulänglichkeit der Vermarktungskanäle, um das Saatgut an arme Bauern zu bringen. Daher ist die Verwendung von Saatgut, das von Landwirten zurückbehalten wird, nach wie vor weit verbreitet.

Samen werden auch von Tieren gefressen ( Samenprädation ) und werden auch an Nutztiere verfüttert oder als Vogelfutter angeboten .

Gift und Lebensmittelsicherheit

Während einige Samen essbar sind, sind andere schädlich, giftig oder tödlich. Pflanzen und Samen enthalten oft chemische Verbindungen , um Pflanzenfresser und Samenfresser abzuschrecken . In einigen Fällen schmecken diese Verbindungen einfach schlecht (z. B. in Senf ), andere Verbindungen sind jedoch giftig oder zerfallen im Verdauungssystem in giftige Verbindungen . Kinder, die kleiner sind als Erwachsene, sind anfälliger für Vergiftungen durch Pflanzen und Samen.

Ein tödliches Gift, Rizin , stammt aus den Samen der Rizinusbohne . Gemeldete tödliche Dosen liegen zwischen zwei und acht Samen, obwohl nur wenige Todesfälle gemeldet wurden, wenn Rizinusbohnen von Tieren aufgenommen wurden.

Außerdem können amygdalinhaltige Samen  – Apfel , Aprikose , Bittermandel , Pfirsich , Pflaume , Kirsche , Quitte und andere – bei ausreichendem Verzehr eine Zyanidvergiftung verursachen . Andere Samen, die Gifte enthalten, sind Annona , Baumwolle , Puddingapfel , Stechapfel , ungekochte Durian , goldene Kette , Rosskastanie , Rittersporn , Johannisbeere , Litschi , Nektarine , Rambutan , Rosenkranzerbse , Sauerkraut , Zuckerapfel , Glyzinie und Eibe . Auch die Samen des Strychninbaums sind giftig und enthalten das Gift Strychnin .

Die Samen vieler Hülsenfrüchte, einschließlich der gemeinen Bohne ( Phaseolus vulgaris ), enthalten Proteine, sogenannte Lektine , die Magenbeschwerden verursachen können, wenn die Bohnen ungekocht gegessen werden . Die gemeine Bohne und viele andere, einschließlich der Sojabohne , enthalten ebenfalls Trypsin-Inhibitoren , die die Wirkung des Verdauungsenzyms Trypsin stören . Normale Kochprozesse bauen Lektine und Trypsininhibitoren in harmlose Formen ab.

Andere Verwendungen

Baumwollfasern wachsen an den Samen der Baumwollpflanze . Andere Samenfasern stammen von Kapok und Wolfsmilch .

Viele wichtige Nonfood-Öle werden aus Samen gewonnen. Leinöl wird in Farben verwendet. Öl aus Jojoba und Crambe ähneln Walöl .

Samen sind die Quelle einiger Medikamente, darunter Rizinusöl , Teebaumöl und das Quacksalber-Krebsmedikament Laetrile .

Viele Samen wurden als Perlen in Halsketten und Rosenkränzen verwendet, darunter Hiobstränen , Chinabeere , Rosenkranzerbse und Rizinusbohne . Allerdings sind die letzten drei auch giftig.

Andere Saatgutverwendungen umfassen:

Seed-Aufzeichnungen

Die massive Frucht der Coco de Mer

Im Glauben

Das Buch Genesis im Alten Testament beginnt mit einer Erklärung, wie alle Pflanzenformen entstanden:

Und Gott sprach: Die Erde bringe Gras hervor, das Kraut, das Samen bringt, und den Obstbaum, der Früchte trägt nach seiner Art, deren Same in sich selbst ist, auf der Erde! Und so geschah es. Und die Erde brachte Gras hervor und Kräuter, die Samen nach ihrer Art tragen, und Bäume, die Früchte tragen, deren Samen in sich selbst waren, nach ihrer Art; und Gott sah, dass es gut war. Und der Abend und der Morgen waren der dritte Tag.

Der Koran spricht so von der Samenkeimung:

Allah ist es , Der das Saatkorn und den Dattelkern spalten und sprießen lässt. Er lässt die Lebenden aus den Toten hervorgehen, und er ist es, der die Toten aus den Lebenden hervorgehen lässt. Das ist Allah. Wie täuscht ihr euch dann von der Wahrheit?

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links