Меню сайта Рубрики

Налив и созревание семян

 

Рассмотрим (на примере зерновых культур) некоторые общие вопросы физиологии созревания семян.

При наливе семян происходит непрерывное накопление сухого вещества, прекращающееся к моменту начала полной их спелости с одновременным снижением влажности. Динамику накопления сухого вещества изучали у многих культур и в различных зонах, ибо этот вопрос тесно связан с разработкой научно обоснованных сроков уборки. Особенно много накоплено данных по зерновым культурам в связи с внедрением в производство раздельного способа уборки в фазу восковой спелости.

Первые наблюдения за динамикой накопления сухого вещества и за снижением влажности провел К. Новацкий, который показал, что накопление сухого вещества продолжается до полной спелости при влажности 13 %. Однако более поздние точные исследования Н. Н. Кулешова этого не подтверждают. Он показал, что у зерновок пшеницы яровой накопление сухого вещества прекращается при влажности зерна, близкой 40 %, это тот, порог, когда, по его утверждению, коллоиды зерна переходят в иное качественное состояние и синтез сухого вещества становится невозможным. Позже это было подтверждено другими исследователями на зерновых, бобовых и других культурах.

Постепенное накопление сухого вещества и снижение влажности у созревающих семян установлены многими исследователями. Они, как правило, приводят данные, согласно которым накопление сухого вещества продолжается до полной спелости зерна, однако наиболее методически точные опыты показывают, что увеличение сухого вещества прекращается в фазе восковой спелости. Этими же исследованиями установлено, что во всех фазах спелости влажность зародыша выше, чем остальных частей зерна и всего зерна в целом, поэтому, надо полагать, процессы синтеза здесь могут проходить значительно дольше. Удельный вес семян по мере их созревания повышается.

Сухое вещество у зерновых культур при наливе накапливается прежде всего благодаря образованию крахмала и снижению общего количества легкорастворимых углеводов (сахаров). Это хорошо показал Коблет, который наблюдал в зерне пшеницы следующие изменения в углеводном комплексе (табл. 1).

Как видно из данных таблицы 1, до начала восковой спелости идет постепенное снижение сахаров и увеличение крахмала. Обращает на себя внимание тот факт, что уже на 28-й день наступает рубеж, когда количество крахмала в зерне почти достигает максимума.

Таблица 1

Динамика углеводов в зерне пшеницы при наливе и созревании

Число дней после начала цветения Содержание в % к сухому веществу Содержание в г на 1000 зерен
всего сахаров (в пересчете на сахарозу) крахмала всего сахаров (в пересчете на сахарозу) крахмала
13 45,9 18,7 2,38 0,97
21 12,0 49,9 1,72 7,19
28 4,3 62,2 1,02 14,90
35 3,9 63,7 1,28 20,62
41 2,8 64,3 0,96 21,99
46 2,2 64,3 0,76 22,31
51 2,2 64,6 0,76 22,30

Примечание: фаза восковой спелости отмечена на 41-й день после начала цветения, а полная на 51-й день.

В настоящее время установлено, что накопление крахмала в зерне идет двумя путями: за счет сахаров, образующихся в ассимилирующих тканях растения (листья и др.), и за счет «раздревеснения» клеток растения. А. Палеев на ржи показал, что количество сухого вещества стебля резко уменьшается начиная с фазы молочной спелости зерна, а в листьях этот процесс начинается еще раньше – со времени колошения, количество же сухого вещества колоса в целом в это время резко возрастает. Этот период в растении сопровождается разрушением сложных полисахаридов (типа клетчатки и гемицеллюлоз) и образованием подвижных форм углеводов, которые в семенах вновь превращаются в полисахариды, но уже другого типа – крахмала.

Процесс образования крахмала в зерне проходит через последовательные этапы, в которые все больше и больше увеличиваются молекулы, образуя, таким образом, гомологический ряд углеводов. Например, у ржи процесс образования крахмала сопровождается следующими превращениями: сахароза – секалин – граминин – крахмал.

Если с углеводным комплексом положение более или менее ясно, то превращения азотистых веществ в семени при его созревании еще мало изучены.

В литературе имеются данные о динамике отдельных групп азотистых соединений, но очень мало сведений о характере превращения этих групп в процессе созревания. Установлено, что при созревании зерна пшеницы, идет закономерное снижение в зерне небелкового азота, азота аминокислот и азота, переходящего в солевые растворы. Количество амидного и аммиачного азота при созревании мало изменяется, но резко снижается содержание аминного азота. Установлено, что количество небелкового азота в эндосперме по мере созревания неуклонно уменьшается, а в зародыше – растет до полной спелости зерна.

В незрелом зерне пшеницы удалось выделить лишь аргинин и небольшое количество моноаминокислот. В семенах гороха обнаружено большое количество аминокислот (аспарагин, глютамин, тирозин, аргинин, лизин, гистидин, холин и др.). Много аминокислот выделено в незрелых семенах других бобовых культур (люпин, вика, бобы и др.). Считают, что наиболее подвижной аминокислотой является аспарагин, который быстро используется на построение белка, и поэтому его почти не обнаруживают в свободном состоянии.

Все процессы синтеза сложных соединений углеводов и белка проходят при участии ферментов. Ферменты поступают в семена из вегетативных частей растений, они в растворенном виде переходят в зерно из листьев и стеблей, начиная с фазы молочной спелости, усиленно адсорбируются элементами клетки и постепенно приобретают синтезирующие функции.

Ферменты в начале развития семени обладают гидролизирующим действием, которое по мере созревания зерна ослабевает, а синтезирующая функция возрастает. Однако не только этим можно объяснить химизм накопления сухого вещества. В созревающих семенах пшеницы не только ослабляется гидролитическое действие протеаз, но одновременно укрепляются белки клейковины (вероятно, и других соединений), которые становятся более стабильными и только с большим трудом могут разрушаться ферментами.

Протеолитическая активность различна у разных частей зерна пшеницы: у зародыша она интенсивно увеличивается по мере созревания и только в самом конце созревания она снижается, а у эндосперма этот процесс идет с неуклонным затуханием.

Установлено, что амилаза в созревающем зерне обладает тремя функциями – осахаривающей, декстринирующей и разжижающей. По мере созревания эти функции уменьшаются, но не в равной мере – к концу созревания сохраняется только осахаривающая способность, а остальные исчезают.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *