تنتج المرحلة الأولى من نمو البذور ونمو الجذور والساق الجنينية ممّا يعطي الفلقة والنباتات، ثم تتضمن المرحلة الثانية النضج وما بعد الإنفصال ومرحلة الجفاف، كما قد يكون السكون “السبات” بسبب حاجز الماء والأكسجين الذي يقدمه غلاف البذرة أو إلى حمض الأبسيسيك الذي ينتجه الجنين، وقد يتطلب كسر السكون درجة حرارة منخفضة (vernalization) أو نورًا أو ظلامًا.
عملية نمو البذور
تولد المرحلة الأولى من نمو بذور الأعضاء الرئيسية للجنين وهي: جذير جنيني الذي ينمو ليصبح الجذر والساق الجنينيّة الذي يؤدي إلى الفروع والنباتات، وبمجرد تشكيلها يتوقف انقسام الخلايا وتبدأ المرحلة الثانية من نمو البذور، وينتج عن هذا تكوين بذرة قادرة على حماية الجنين وتزويده بالطعام حتى يتم الإنبات ويتم إنشاء شتلة قابلة للحياة.
تتضمن المرحلة التالية من نمو البذور ثلاث مراحل وهي: النضج وما بعد الإنفصال ومرحلة الجفاف، ويشير التحليل الجيني لطفرات نمو البذور في نبات رشاد أذن الفأر إلى أنّ تنظيم الأحداث في المراحل المختلفة معقد مع مشاركة عدد من الجينات، فواحد (abi3) متورط في الحساسية لحمض الأبسيسيك (ABA) حيث أنّه عند حدوث طفرة يكون النبات غير حساس لـ (ABA)، ويتم التعبير عنه فقط في البذرة ويتحكم في التعبير عن بعض جينات النضج ومراحل ما بعد الانفصال.
تنبت طفرات (abi3) على النبات الأم ولا تخضع للجفاف، ومن المعروف أيضًا أنّ طفرات أخرى تؤدي إلى هذا النوع من الإنبات المبكر، وتشمل هذه المسوخات (fus3) من نبات رشاد أذن الفأر التي لها فلقات تتطور لتكون مثل بدائية الأوراق الحقيقية والتي لا تصنع بروتينات تخزين البذور.
عملية سكون البذور
لكي تنجح البذرة يجب أن يكون الجنين غير نشط حتى بعد انفصاله عن والدته، وبالنسبة للعديد من الأنواع يجب أيضًا أن تظل غير نشطة (نائمة) حتى بعد مرور فترة من الظروف القاسية مثل: البرد أو الجفاف، وعندما يكتمل الجنين جيدًا قبل إلقاء البذرة فإنّه سينمو إذا تم إزالته من البذرة.
تضمن آليات السكون أنّها تظل غير نشطة حتى الوقت المناسب، وتختلف الأنواع في طول فترة خمول هذا الجنين، ووفي بعض الأنواع تسمح إزالة طبقة البذرة بالإنبات ويعود السكون إلى نقص الأكسجين والماء للجنين، في حالات أخرى يظل السكون حتى إذا تمت إزالة الغلاف، وفي هذه يكون منظم السكون هو (ABA) الذي ينتجه الجنين خلال المراحل المتأخرة من نضج البذور.
يمكن كسر السكون بعدة وسائل اعتمادًا على نوع سكون البذور الموجود، ويمكن إنهاء السكون المفروض على الغلاف عن طريق إزالة الطبقات الخارجية بواسطة الميكروبات أو حتى المرور عبر أمعاء الحيوان، وفي البذور الأخرى قد يتطلب كسر السكون فترة من درجات الحرارة المنخفضة (التبديد) أو الضوء أو الظلام.
التعبير الجيني في الإنبات
المرحلة الأولى من الإنبات هي التشرب حيث تمتص البذرة الماء، وبعد ذلك يتم تعبئة احتياطيات تخزين البذور وينمو الجنين، وتختلف تعبئة الاحتياطيات الغذائية حسب طبيعة الاحتياطيات الرئيسية للبذور، وتحتوي بذور الحبوب على احتياطي كبير من النشا الذي يتم تكسيره إلى السكريات التي تزود الجنين النامي.
حيث تتكون بذرة الشعير من ثلاثة مكونات وهي: الجنين والسويداء يحتوي على مخزون تخزين والطبقة التي تحيط بالسويداء تسمى الطبقة الأليرونية (aleurone)، عندما تشرب بذرة ساكنة الماء ينتج الجنين حمض الجبريليك وينتشر إلى الطبقة الأليرونية، مما يؤدي إلى تخليق بروتينات جديدة بما في ذلك الإنزيمات المتحللة للماء مثل: أنزيم إميليز أو إنزيم النشأ (α-amylase) التي تكسر نشا السويداء.
حيث يعزز حمض الجبريليك بشكل كبير معدل نسخ جين أنزيم إميليز، وتم تحديد عدد صغير من عناصر استجابة حمض الجبريليك “(GAREs) 200-300” نقطة أساس من موقع بدء النسخ للجين، والذي يشكل مجمع استجابة حمض الجبريليك (GARC)، ويتم تنشيط (GARC) عن طريق ربط عوامل النسخ والبروتينات المنتجة استجابة لحمض الجبريليك الذي يرتبط بالحمض النووي.
أحد هذه العوامل (GAMYB) هو واحد من عائلة عوامل النسخ (MYBs) المعروف أنّها تشارك في التطوير ويتم تنظيمها بواسطة حمض الجبريليك قبل أن يبدأ التعبير الجيني أنزيم إميليز، وبعد ظهور الشتلة يمكن للساق أن يقوم بعملية التمثيل أو البناء الضوئي وتزويده بالعناصر الغذائية اللازمة للنمو.
يحدث إنتاج جهاز التمثيل الضوئي الذي يعمل بكامل طاقته (الموصوف للعشب) على ثلاث مراحل وهي: المرحلة الأولى حيث تحتوي الباذنجان والورقة الأولية (الخيشوم) على البلاستيدات (سلائف البلاستيدات الخضراء التي لا تستطيع التمثيل الضوئي)، وفي المرحلة الأولى تنقسم الخلايا الإنشائية للورقة مع الخلايا الجذعية الموجودة داخلها، أمّا في المرحلة الثانية يتوقف انقسام الخلايا ولكن البلاستيدات تستمر في الانقسام وتزداد بكثرة، ويتم تنشيط الجينات التي تولد جهاز التمثيل الضوئي وإنزيمات دورة كلفن.
يتضمن هذا نشاط جينات كل من البلاستيد التكوين الوراثي (بلاستوم) والتكوين الوراثي النووي وتزداد كفاءة نظام التمثيل الضوئي مع إضافة المزيد من المكونات، وفي المرحلة الثالثة يتم الحفاظ على نشاط جهاز التمثيل الضوئي وإصلاح التلف، وأخيرًا يبدأ الجهاز في الظهور وفقدان الكفاءة.
