Germinația seminței: condiții, etape și tipuri

Germinația este procesul prin care embrionul din sămânță își reia creșterea, folosind rezervele nutritive stocate, până formează o plantulă capabilă să-și producă singură hrana prin fotosinteză. Are nevoie de condiții interne (o sămânță matură și viabilă) și externe (apă, temperatură potrivită, oxigen). La BAC biologie se cer de obicei condițiile, ordinea etapelor și diferența dintre germinația epigee și cea hipogee.

Ce conține o sămânță

Ca să înțelegi germinația, pornește de la ce se află în sămânță. După fecundare, ovulul se transformă în sămânță, iar peretele ovarului în fruct — detaliile le găsești în articolul despre floarea, fructul și sămânța. Sămânța are trei componente:

• tegumentul — învelișul protector, care împiedică deshidratarea și pătrunderea microorganismelor;
• embrionul — planta în miniatură, alcătuită din rădăcinița (radicula), tulpinița, mugurașul (gemula) și cotiledoane (frunzele embrionare);
• țesutul cu substanțe de rezervă — endospermul (albumenul), la multe monocotiledonate precum porumbul și grâul; la fasole și mazăre, rezervele sunt depozitate chiar în cotiledoanele groase.

Rezervele pot fi amidon (cereale, mazăre), proteine (fasole, soia) sau lipide (floarea-soarelui, nuc). Sămânța matură este deshidratată, iar metabolismul embrionului este redus la minimum: sămânța se află în stare de repaus și poate rezista luni sau ani.

Condițiile germinației

Condiții interne

• Maturitatea seminței — embrionul trebuie să fie complet format.
• Viabilitatea — embrionul trebuie să fie viu. Semințele își pierd treptat capacitatea germinativă odată cu vârsta și cu păstrarea în condiții nepotrivite.
• Încheierea repausului seminal — la unele specii, semințele nu germinează imediat după coacere, chiar dacă au condiții bune; au nevoie de o perioadă de repaus (uneori de expunere la frig).

Condiții externe

• Apa — primul declanșator. Sămânța trebuie să se rehidrateze ca enzimele să devină active și rezervele să poată fi solubilizate.
• Temperatura — fiecare specie are o temperatură minimă, una optimă și una maximă de germinație. Speciile din zone calde (porumbul, fasolea) au nevoie de temperaturi mai ridicate decât grâul sau secara. Din acest motiv, porumbul se seamănă primăvara mai târziu decât grâul de primăvară.
• Oxigenul — embrionul are nevoie de energie, pe care o obține prin respirație celulară aerobă. De aceea semințele nu germinează într-un sol îmbibat complet cu apă sau tasat, unde aerul lipsește.
• Lumina — necesară doar pentru semințele unor specii; pentru majoritatea plantelor cultivate nu este o condiție a germinației, dar devine esențială imediat după ce plantula iese din sol.

Etapele germinației, pas cu pas

1. Imbibiția. Sămânța absoarbe apă, se umflă, iar tegumentul se înmoaie și, în final, se rupe. Volumul seminței crește vizibil. Imbibiția este un proces fizic — o sămânță moartă se umflă și ea, dar nu mai germinează.
2. Activarea metabolismului și mobilizarea rezervelor. Enzimele se activează și descompun rezervele în substanțe simple: amidonul în glucide simple (prin amilaze), proteinele în aminoacizi, lipidele în acizi grași și glicerol. Acestea sunt transportate spre zonele de creștere ale embrionului. Respirația celulară devine foarte intensă: sămânța consumă O₂, eliberează CO₂ și căldură.
3. Apariția rădăciniței. Prima structură care străpunge tegumentul este rădăcinița. Ea crește în jos (geotropism pozitiv), fixează plantula în sol și începe absorbția apei și a sărurilor minerale.
4. Creșterea tulpiniței și formarea plantulei. Tulpinița crește în sus, iar mugurașul dă primele frunze adevărate. Când frunzele se înverzesc și încep fotosinteza, plantula devine autotrofă și nu mai depinde de rezervele seminței.

Ordinea rădăcină → tulpină are o logică: planta are nevoie mai întâi de fixare și de apă, apoi de lumină. Aceeași apă absorbită de rădăciniță pornește, la planta adultă, circuitul apei în plantă.

Germinația epigee și germinația hipogee

Criteriul de clasificare este poziția cotiledoanelor față de sol în timpul germinației:

Fasolea și mazărea sunt ambele leguminoase, dar au tipuri diferite de germinație — de aceea apar adesea împreună în itemi, ca să verifice dacă știi criteriul, nu doar familia.

Experimentul clasic: ce condiții sunt necesare?

Experimentul din manuale folosește mai multe vase cu semințe de același fel (de exemplu, fasole sau grâu), în care se modifică o singură condiție, restul fiind identice:

• vasul 1 — semințe pe vată umedă, la temperatura camerei (martor): semințele germinează;
• vasul 2 — semințe pe vată uscată: nu germinează (lipsește apa);
• vasul 3 — semințe acoperite complet cu apă fiartă și răcită (fără aer dizolvat), eventual cu un strat de ulei la suprafață: nu germinează (lipsește oxigenul);
• vasul 4 — semințe pe vată umedă, la frigider: nu germinează sau germinează foarte lent (temperatură prea scăzută).

Principiul — o singură variabilă modificată și un vas martor — este cel pe care trebuie să-l menționezi când ți se cere să propui sau să interpretezi un experiment.

Greșeli frecvente

• „Lumina este o condiție obligatorie a germinației.” Pentru cele mai multe semințe nu este; semințele germinează în sol, la întuneric.
• „Prima apare tulpinița.” Prima apare rădăcinița.
• Imbibiția confundată cu germinația. Umflarea seminței este doar primul pas și se produce și la semințele moarte.
• Inversarea epigee/hipogee. „Epi-” = deasupra (cotiledoanele ies din sol); „hipo-” = dedesubt (rămân în sol).
• „În timpul germinației sămânța face fotosinteză.” Până la formarea frunzelor verzi, embrionul trăiește din rezerve, deci este heterotrof.