Il seme e la germinazione
Campo di grano in Belgio (Hamois)
con la tipica presenza di fiordalisi e papaveri
Che cosa è un seme?
Il seme è una piccola pianta, dotata di materiali nutritivi di riserva,
che attende le condizioni ambientali favorevoli per svilupparsi.
Che cosa è un seme?
Il seme conserva la vita
Ogni seme è un individuo unico
Da cosa deriva il seme?
Il seme deriva dalla trasformazione di un ovulo dopo
la fecondazione.
epicotile
ipocotile
A cosa serve un seme?
Il seme è uno straordinario mezzo
di diffusione della specie
I vegetali superiori si riproducono
per seme
Semi di Taraxacum officinale dotati di
appendice piumosa (pappo) che ne favorisce
la dispersione per l'azione del vento
Come l’uomo utilizza i semi?
L’uomo utilizza i semi per:
1) La coltivazione
2) Estrazione di principi attivi
3) L’alimentazione
Nell’alimentazione i semi possono essere usati:
1) direttamente (riso, piselli, fagioli)
2) indirettamente
ricavandone farine (frumento, miglio, mais)
estraendone olii (colza, mais, girasole, arachidi, soia)
Semi di lino
L'olio di semi di lino viene utilizzato
1) nell'alimentazione (integratore)
2) in fitoterapia (lassativo, antinfiammatorio, emolliente)
3) in pittura (fissativo)
4) nel restauro dei mobili (trattamento del legno)
Linum usitatissimum
La struttura del seme
Il seme è costituito da tre componenti:
1) Embrione (apice del fusto, apice della radice,foglioline embrionali)
2) Tessuto nutritivo (endosperma)
3) Tessuti protettivi (tegumenti)
embrione (fusto e prime foglie)
endosperma
embrione (radice)
tegumento
embrione (cotiledoni)
L’embrione nel seme
L’embrione nel seme è una nuova pianta in miniatura!
L’embrione si sviluppa dalla cellula uovo fecondata (2n)
Nell’embrione c’è la futura pianta adulta:
1) un apice del futuro fusto
2) un apice della radice
3) un corto asse che li collega
4) una o più foglie embrionale
o cotiledoni
una (Monocotiledoni)
due (Dicotiledoni)
molte (Gimnosperme)
I cotiledoni dell’embrione
Funzione dei cotiledoni:
1) assorbire le sostanze nutritive dell'endosperma e poi
sostituirsi ad esso nella funzione di accumulo delle
riserve (fagiolo; dicotiledoni)
2) Intermediazione trofica, assimilano le sostanze nutritive
accumulate nel seme e le dirigono alle zone di
accrescimento della giovane pianta (mais;
monocotiledoni)
Il tessuto nutritivo del seme (endosperma)
E’ carico di sostanze di riserva a cui l’embrione attinge
finchè non è ancora in grado di nutrirsi per fotosintesi.
Contiene carboidrati, lipidi e proteine in proporzioni
variabili a seconda delle specie.
Sostanze di riserva del tessuto nutritivo
carboidrati (75% della sostanza fresca) (frumento,
mais; cereali)
proteine (sino al 40%) (fagiolo, ceci, lenticchie; legumi)
lipidi (circa il 40%) (semi di arachide e colza)
Conosci la colza?
Coltivazione di colza (Brassica napus )
Semi di colza (Brassica napus )
olio di colza (alimentare e industriale)
mangimi per animali
biocarburanti
I tegumenti del seme
I tegumenti derivano dagli strati esterni dell’ovulo e
garantiscono al seme una fase di dormienza prima
della germinazione.
Funzione dei tegumenti:
1) proteggere le parti vitali del seme dall'azione degli agenti
esterni
2) prevenire il disseccamento
3) impedire all’acqua di entrare prima che compaiano le
condizione adatte alla germinazione
Caratteristiche del seme
1) Elevato grado di disidratazione che spiega la loro
capacità di conservazione (l’acqua accelera i processi
metabolici)
normalmente 10-12% acqua
semi di senape il 7% acqua
semi di ricino il 6% di acqua
2) Elevata resistenza alla siccità, al freddo, agli attacchi
parassitari e ai succhi gastrici
3) Adattamenti per essere trasportati (dall’acqua, dal
vento, dagli animali)
4) Metabolismo estremamente ridotto
5) Meccanismi di percezione dei parametri ambientali
6) Capacità di reazione ai parametri favorevoli
Tutte le piante hanno semi?
NO Crittogame (organismi vegetali privi di semi, fiori e frutti)
Tallofite (alghe)
Briofite (muschi)
Pteridofite (felci)
Prive di veri fusti, radici, foglie
Si riproducono nell’acqua
Strutture simili a fusti, radici, foglie
Sistema vascolare per il trasporto
delle sostanze nutritive
SI! Fanerogame o spermatofite (piante più evolute provviste di semi)
Gimnosperme (pini, abeti)
seme nudo
Angiosperme (piante con fiore)
seme racchiuso dal frutto
muschi
alghe
felci
angiosperme
conifere
Quadro cronologico di riferimento
Origine della Terra
Primi procarioti
Procarioti autotrofi
Primi eucarioti
Miliardi di anni fa
4.5 - 5
3.5 - 3.8
(cellula)
2 - 3.4
(fotosintesi)
1.2 - 1.5
(nucleo)
Milioni di anni fa
Piante terrestri
450 - 500
Piante vascolari (tracheofite) 420
(vasi conduttori)
Piante a seme (spermatofite) 360
(seme)
Piante a fiore (angiosperme) 130 - 200
(fiore)
Uomo
2
Significato evolutivo del seme
L’introduzione del seme nel mondo vegetale è
stato un enorme passo evolutivo.
Il seme ha consentito di svincolarsi dall’acqua
per la riproduzione e conquistare l’ambiente
terrestre.
Significato evolutivo del seme
Con la comparsa dei semi nella storia evolutiva le
piante riuscirono, in tempi biologicamente brevi, a
colonizzare quasi tutti gli ambienti, anche i più ostili.
Il seme delle gimnosperme e delle angiosperme
Angiosperme (piante con fiore)
L’apparato riproduttivo
è costituito dal fiore.
Il seme si forma nell’ovario
giunto a maturazione,
che costituisce il frutto.
Le Angiosperme comprendono due classi
Monocotiledoni
Dicotiledoni
Monocotiledoni
Caratteristiche comuni
1) una piccola foglia embrionale (cotiledone)
2) fiori con tre petali e tre sepali
3) foglie lunghe e con nervature parallele
4) radici fascicolate
(mais, riso, avena, orzo, frumento, cipolla, aglio,
canna da zucchero, banano, palma da cocco, tulipani, orchidee, gigli)
Dicotiledoni
Caratteristiche comuni
1) due fogliette embrionali (cotiledoni)
2) fiori molto diversi
3) foglie con nervature reticolate
4) radici a fittone
(pisello, fagiolo, fava, soia, arachide, lenticchia, patata, pomodoro, peperone,
melanzana, pesco, pero, melo, ciliegio, quercia, castagno, salice, pioppo, lattuga,
carciofo, girasole, margherita, crisantemo, dalia, stella alpina)
Plantule di monocotiledoni e dicotiledoni a confronto
Il seme delle monocotiledoni
Il seme delle monocotiledoni
Il chicco di una monocotiledone è un frutto con un solo seme.
La parete del frutto (pericarpo) è fusa con il tegumento del seme
pericarpo e tegumento (crusca)
endosperma (farina bianca)
singolo cotiledone
coleottile (guaina
protettiva)
apice del germoglio
apice radicale (radichetta)
coleorriza (guaina protettiva)
Frumento (Triticum durum)
embrione
(germe di grano)
Granturco (Zea mays)
Cereali (monocotiledoni)
Piante erbacee (famiglia delle graminacee)
Producono frutti da cui si ricava farina
Monocotiledoni (fiori poco visibili, foglie a nastro)
Frutti (cariossidi) raggruppati nella spiga.
Cereali importanti per l'alimentazione umana:
Frumento (grano)
Mais
Riso
Orzo
Avena
Segale
Farro
Grano duro o grano tenero?
Grano duro (più ricco di glutine cioè di proteine, adatto a pane e pasta secca)
Grano tenero (meno ricco di glutine, adatto a biscotti e pasta fresca)
grano duro (Triticum durum)
grano tenero (Triticum aestivum)
Da dove viene la farina?
La buccia esterna (tegumenti) costituisce
la crusca
Il germe (embrione) e l’involucro esterno
(crusca) vengono rimossi dal seme.
L’endosperma, cioè la parte che contiene
l’amido e le proteine (glutine), viene poi rotto
e macinato produrre farina.
Chicco di grano o cariosside.
Il seme delle dicotiledoni
I cotiledoni diventano grandi e carnosi, con funzione di
accumulo di sostanze di riserva.
L’endosperma viene riassorbito durante lo sviluppo
embrionale e si riduce ad un foglietto.
tegumento
prime vere foglie
due cotiledoni
endosperma
ilo (attacco dell’ovulo all’ovario)
Seme immaturo di fagiolo (Phaseolus vulgaris)
Seme maturo di fagiolo (Phaseolus vulgaris)
embrione (fusto e prime foglie)
endosperma
embrione (radice)
tegumento
embrione (cotiledoni)
Disseminazione
Mezzo con cui le piante diffondono i propri semi
lontano servendosi di agenti diversi.
Disseminazione anemocora (operata dal vento)
Semi leggeri, piccoli dotati di strutture atte al volo (ali, pappi)
Disseminazione idrocora (operata dall’acqua)
Semi galleggianti
Disseminazione zoocora (operata dagli animali)
Semi protetti dal frutto appetibile vengono ingoiati da animali
Semi contenuti nel frutto dotato di uncini restano attaccati al vello
Disseminazione bolocora (operata dalla pianta stessa).
Il frutto dispone di dispositivi di lancio
Quiescenza e dormienza
Quiescenza: capacità del seme di restare vitale, anche
dopo lunghi periodi, in presenza di condizioni sfavorevoli,
e di reagire prontamente al mutare di queste
Dormienza: condizione di vita sospesa indotta da fattori
interni di ordine fisico o chimico (tegumenti, inibitori della
polpa).
Germinabilità
Germinabilità: capacità del seme di mantenere il potenziale vitale
e di riuscire a germinare in condizioni favorevoli
La durata della germinabilità varia da:
1. specie a specie (poche settimane, diversi anni)
2. seme a seme all’interno di una stessa specie
Germinabilità di una partita di semi: percentuale (%) di semi della
partita che germineranno, se messi nelle opportune condizioni
ambientali
Durata della dormienza
La durata della dormienza è regolata da:
fattori ambientali
fattori endogeni (ormoni)
I semi delle specie originarie delle zone temperate sono in
grado di germinare solo dopo aver attraversato un periodo
di freddo, in modo che la germinazione possa avvenire
dopo che sia trascorsa la stagione invernale.
I semi duri
Semi che prolungano la dormienza
per diversi anni anche se le condizioni
ambientali sono favorevoli alla
germinazione (leguminose).
La loro dormienza può essere interrotta da:
1. abrasioni meccaniche (scarificatura)
2. trattamento con agenti chimici
3. azione di alte temperature
4. scottatura in acqua bollente
Germinazione
Imbibizione: il seme assorbe acqua,
I tegumenti si lacerano, si riattiva il
metabolismo cellulare, la divisione
cellulare e l’accrescimento
Emergenza: la plantula comincia
a fuoriuscire dai tegumenti, avvia
la crescita verso l’alto e acquista
la capacità di fotosintetizzare
Germinazione di un seme di ricino
(seme epigeo)
Germinazione dei semi
acqua
ossigeno
temperatura
(luce)
+
imbibizione
ripristino attività e sintesi enzimi
digestione e utilizzo delle riserve
germinazione epigea (cipolla)
=
accrescimento
divisione cellulare
germinazione ipogea (mais)
Germinazione dei semi
dicotiledoni
germinazione epigea (fagiolo)
germinazione ipogea (pisello)
Fattori che influenzano la germinazione
Fattori ambientali:
Acqua
Ossigeno
Temperatura
(Luce)
Fattori interni:
ormoni
inibitori della germinazione
fagiolo
mais
Germinazione e crescita di giovani piantine (plantule)
La semina
Tipi di distribuzione
1. Distribuzione irregolare (a spaglio)
2. In solchi ricoperti da sottile strato di
terriccio (a file)
3. In piccole buche (a postarella)
4. Distanza prefissata tra file e all’interno di
una fila (di precisione)
Profondità di semina
Il seme va ricoperto da uno strato di terreno pari al diametro del seme stesso
semi fini: posti sul suolo lavorato
semi spessi: a pochi cm di profondità
Semina troppo superficiale: seme esposto alle intemperie
(danni da gelo o disseccamento)
seme con difficoltà di ancoraggio
Semina troppo profonda: plantula non riesce ad emergere
plantula debole e soggetta a parassiti
Oggi i semi per la semina si comprano
Un tempo i semi venivano
1. conservati dalla produzione
dell’anno precedente
2. scelti fra quelli portati dalle
piante migliori (selezione
genetica che ha migliorato
le specie coltivate)
3. scambiati fra agricoltori
Semina a mano o con seminatrice automatica?
Fine
Anyone can count the seeds in an apple
but only God can count the number of apples in a seed.
Fine
Chiunque può contare il numero di semi di una mela
ma solo Dio conosce il numero di mele in un seme