عملية إنبات البذرة

بكلمات بسيطة يمكن تعريف الإنبات على أنّه نمو بذرة إلى نبات صغير أو شتلة، ويمكن تعريف إنبات البذور على أنّه العملية الأساسية التي تنمو بها أنواع النباتات المختلفة من بذرة واحدة إلى نبات، وتؤثر هذه العملية على كل من غلة المحاصيل وجودتها، ومن الأمثلة الشائعة على إنبات البذور نبت البذرة من بذرة كاسيات البذور أو عاريات البذور.

عملية إنبات البذور

تتم العملية الكاملة لإنبات البذور في الخطوات التالية:

المرحلة الأولى: التشرب (Imbibition)

فخلال المرحلة الأولى من عملية إنبات البذور تمتص البذور الماء بسرعة مما يؤدي إلى انتفاخ وتليين طبقة البذرة عند درجة حرارة مثالية، ويشار إلى هذه المرحلة باسم (Imbibition)، ويبدأ عملية النمو عن طريق تنشيط الإنزيمات، وتنشط البذرة فسيولوجيتها الداخلية وتبدأ في التنفس وإنتاج البروتينات واستقلاب الطعام المخزن، وهذه مرحلة تأخر في إنبات البذور.

المرحلة الثانية: عن طريق تمزيق غلاف البذرة

يظهر الجذر ليشكل جذرًا أساسيًا، وتبدأ البذرة في امتصاص المياه الجوفية، وبعد ظهور الجذور والجذر الجنيني وتبدأ النبتات بالنمو لأعلى.

المرحلة الثالثة: إنبات البذور

إنبات البذور تصبح خلية البذور نشطة التمثيل الغذائي وتستطيل وتنقسم لتنتج الشتلات.

الشروط اللازمة لإنبات البذور

فيما يلي بعض المتطلبات المهمة التي تعتبر ضرورية لتنبت البذرة إلى شتلة ونبات:

1- الماء

فهو ضروري للغاية لإنبات البذور، وبعض البذور جافة للغاية وتحتاج إلى تناول كمية كبيرة من الماء مقارنة بالوزن الجاف للبذور، ويلعب الماء دورًا مهمًا في إنبات البذور، ويساعد من خلال توفير الترطيب اللازم للأنشطة الحيوية للبروتوبلازم ويوفر الأكسجين المذاب للجنين النامي ويخفف طبقات البذور ويزيد من نفاذية البذور، كما أنّه يساعد في تمزق البذور ويحول الطعام غير القابل للذوبان إلى شكل قابل للذوبان من أجل نقله إلى الجنين.

2- الأكسجين

يعد الأكسجين مصدر مهم وضروري للطاقة اللازمة لنمو البذور، ومطلوب من قبل البذور النابتة لعملية التمثيل الغذائي ويستخدم كجزء من التنفس الهوائي حتى يتمكن من زراعة الأوراق الخضراء من تلقاء نفسه، ويمكن العثور على الأكسجين في مسام جزيئات التربة ولكن إذا تم دفن البذرة على عمق كبير فستُحرم من هذا الأكسجين.

3- درجة الحرارة

لكي تنبت البذرة فإنّها تتطلب درجة حرارة معتدلة تتراوح بين 25-30 درجة مئوية، ومن الواضح تمامًا أنّ البذور المختلفة تتطلب درجات حرارة مثالية مختلفة، فهناك بعض البذور التي تتطلب متطلبات خاصة إمّا بدرجة حرارة منخفضة أو أعلى تتراوح بين 5 إلى 40 درجة مئوية.

4- الضوء أو الظلام

يمكن أن يكون هذا بمثابة محفز بيئي، فالعديد من البذور لا تنبت حتى تسقط عليها أشعة الشمس.

حيث تبدأ عملية إنبات البذور في ظل الظروف المواتية المذكورة أعلاه، وتخضع البذور للتوسع والنمو السريع للجنين وبالتالي تمزق طبقات التغطية وظهور الجذور، ويعتبر ظهور الجذور هذا اكتمال الإنبات.

العوامل المؤثرة في إنبات البذور

هناك بعض العوامل الرئيسية التي تؤثر على إنبات البذور وتشمل هذه:

1- عوامل خارجية

ومنها الماء حيث يؤثر نقص المياه أو إمدادها الإضافي على إنبات البذور، ودرجة الحرارة فتؤثر على معدل النمو وكذلك التمثيل الغذائي للبذور، والأكسجين بحيث تتنفس البذور بقوة وتطلق الطاقة اللازمة لنموها، ولذلك يؤثر نقص الأكسجين على إنبات البذور، وفي بعض الحالات تؤدي درجة الحرارة الأقل من المستوى المعتدل إلى إبطاء إنبات البذور وتعزيز نمو الفطريات، وفي بعض الحالات يتوقف الإنبات عند درجة حرارة أعلى من المستوى المعتدل.

2- العوامل الداخلية

ومنها سبات البذور وهذه حالة يتم فيها منع البذور من الإنبات حتى في ظل الظروف الملائمة، وكذلك أثناء سبات البذور فيحد غلاف البذور الذي يقاوم الماء والغازات من امتصاص الماء وتبادل الأكسجين، ولا تنبت البذور التي تحتوي على جنين غير مكتمل النمو أو غير ناضج، وتحتوي بعض البذور على منظمات نمو النبات والتي تمنع إنبات البذور، وتتطلب بعض البذور مزيدًا من الوقت للإنبات.

سبات البذور

يمكن تعريف سكون أو سبات البذور على أنّه الحالة التي يتم فيها منع البذور من الإنبات حتى في ظل الظروف البيئية الملائمة للإنبات، بما في ذلك درجة الحرارة والماء والضوء والغاز ومعاطف البذور والقيود الميكانيكية الأخرى، والسبب الرئيسي وراء هذه الظروف هو أنّها تتطلب فترة راحة قبل أن تكون قادرة على الإنبات، وقد تختلف هذه الشروط من أيام إلى شهور وحتى سنوات، وهذه الظروف هي مزيج من الضوء والماء والحرارة والغازات ومعاطف البذور والتركيبات الهرمونية.

هناك بعض الأسباب الرئيسية لسكون البذور المدرجة أدناه وهي الأسباب القليلة لسكون البذور: الضوء ودرجة الحرارة ومعطف البذور الصلبة وفترة بعد النضج ومثبطات الإنبات، وعدم نضج جنين البذرة وعدم نفاذية طبقة البذرة للماء وعدم نفاذية غلاف البذور للأكسجين ومعطف بذرة مقاوم ميكانيكيًا ووجود مواد مذابة عالية التركيز.

أنواع سبات البذور

سبات البذور هو من الأنواع التالية:

1- سكون فطري

إنّها حالة البذور غير القادرة على الإنبات حتى لو تم توفير الظروف المناسبة لنمو الشتلات، وقد يكون سبب عدم القدرة على الإنبات في بعض الأنواع هو عدم نضج الجنين في وقت التشتت.

2- السكون القسري

هي حالة البذور غير القادرة على الإنبات بسبب قيود بيئية تشمل وكمية كافية من الرطوبة والأكسجين والضوء ودرجة حرارة مناسبة.

3- السكون المستحث

يحدث هذا النوع من سبات البذور عندما تشرب البذور الماء ولكن يتم وضعها في ظروف غير مواتية للغاية للإنبات، وأخيرًا تفشل البذور في الإنبات حتى في ظل ظروف أكثر ملاءمة.

طرق تكسير سبات البذور

هناك عدة طرق مختلفة لكسر السكون وهي:

1- التكسير الطبيعي لسكون البذور

تتوقف طبيعة السكون عندما يحصل الجنين على بيئة مناسبة مثل الرطوبة ودرجة الحرارة التكيفية، ويصبح غلاف البذرة الموجود في العديد من الأنواع منفذاً بسبب تمزق عمل التنعيم من العوامل الطبيعية، من مثل الكائنات الحية الدقيقة ودرجة الحرارة والتآكل بواسطة الجهاز الهضمي للطيور والحيوانات التي تتغذى على هذه البذور، وتشمل الطرق الطبيعية الأخرى ما يلي:

1- إتمام فترة النضج المفرط.

2- ترشيح المثبطات الموجودة في غلاف البذرة.

3- إبطال مفعول المثبطات بإمداد البرودة والحرارة والضوء.

4- ترشيح الفائض والمذابات عالية التركيز من البذور.

5- إنتاج هرمونات النمو التي يمكن أن تحيد تأثير مثبطات.

2- التكسير الاصطناعي لسكون البذور

بعض الطرق الاصطناعية المستخدمة لكسر سبات البذور هي:

1- يعمل بالماء الساخن لإزالة الشمع ومثبطات السطح وما إلى ذلك.

2- تمزيق معاطف البذور عن طريق البرد أو التقطيع أو الدرس من خلال الآلات.

3- التعرض للحرارة أو البرودة أو الضوء حسب نوع سبات البذور.

4- عن طريق الضغط الهيدروليكي لمدة 5 إلى 20 دقيقة لإضعاف طبقات البذور القاسية.

5- تتم معالجة طبقات البذور بحمض الكبريتيك المركز لإزالة جميع آثار الحمض المعدني.

علاج لتكسير السكون في البذور

1- معالجة طبقة البذور

تجعل هذه المعالجات طبقة بذرة صلبة قابلة للنفاذ إلى الماء أو الغازات إما عن طريق التليين أو التكسير، وهذه العملية تسمى الخدش، ويمكن أن يكون العلاج إما كيميائيًا أو فيزيائيًا بطبيعته.

2- علاجات الأجنة

1- التقسيم الطبقي: حضانة البذور عند درجة حرارة منخفضة مناسبة فوق طبقة رطبة قبل نقلها إلى درجة حرارة مناسبة للإنبات.

2- العلاج في درجات حرارة عالية: قد يكون للحضانة عند 40-50 درجة مئوية لبضع ساعات إلى بضعة أيام تأثير في التغلب على السكون في بعض الأنواع، وعلى سبيل المثال بذور الأرز المعالجة بالماء الساخن عند 40 درجة مئوية لمدة 4 ساعات على الأقل.

المعالجات الكيميائية

يمكن استخدام منظمات نمو النبات أو المواد الكيميائية الأخرى في منظمات نمو الإنبات المستحثة.

أهمية سبات البذور

1- يتبع تخزين البذور لاستخدامها لاحقًا من قبل الحيوانات والإنسان.

2- يساعد في تشتت البذور من خلال البيئة غير المواتية.

3- السكون الناجم عن المثبطات الموجودة في طبقات البذور مفيد للغاية للنباتات الصحراوية.

4- يسمح للبذور بالاستمرار في وضع الرسوم المتحركة المعلقة دون أي ضرر أثناء البرد أو ارتفاع درجات الحرارة في الصيف وحتى في ظل ظروف الجفاف.

5- يساعد السكون البذور على البقاء حية في التربة لعدة سنوات ويوفر مصدرًا مستمرًا للنباتات الجديدة، حتى عندما تتلاشى جميع النباتات الناضجة في المنطقة بسبب الكوارث الطبيعية.

من الجدير بالذكر بأنّ سبات البذور لفترة طويلة والتي تعمل كآلية للبقاء على قيد الحياة، يمكن أن تتكيف البذور مع المواقف المعاكسة وتقاوم الإنبات غير المناسب، ولكن لا يوجد إنبات موحد، والسكون يجعل من الصعب الحفاظ على السكان النباتيين ويتدخل في إجراء اختبار البذور.