A vorbi despre germinația semințelor și capacitatea acestora de a rezista timpului înseamnă a avea credință că viața continuă printr-o inginerie perfectă!

Este recunoscut la nivel mondial faptul că biodiversitatea este în prezent grav amenințată de o serie de factori vătămători, cum ar fi distrugerea habitatelor, degradarea și fragmentarea, supraexploatarea, introducerea speciilor exotice și schimbările în practicile agricole și în utilizarea terenurilor. Cu toate acestea, impactul preconizat al schimbărilor climatice este probabil să fie catastrofal în ceea ce privește pierderea anumitor specii și diversitatea genetică intraspecifică. La nivel global, Hilton-Taylor et al. (2008) estimează că, începând cu anul 1500, 115 specii de plante au dispărut sau au dispărut în sălbăticie, alte 8.457 de specii de plante sunt expuse riscului de dispariție, iar aproximativ două treimi din plantele evaluate sunt în prezent amenințate. 

Importanța semințelor și a germinării acestora

Germinarea semințelor este baza pentru proliferarea plantelor care se reproduc sexuat, producția eficientă a culturilor și un program de cercetare de succes pentru îmbunătățirea culturilor. Duritatea stratului semințelor, depozitarea, temperaturile extreme și repausul semințelor sunt unii dintre factorii care pot influența germinarea la anumite specii.

Importanța semințelor și a germinării acestora datează din timpurile pre-agricole, când oamenii au descoperit știința fascinantă a perpetuării plantelor.

Pentru speciile care se reproduc sexuat, semințele mature vor germina și vor deveni o nouă plantă. Această constatare a dus la începutul unei noi ere de domesticire și cultivare a plantelor, permițând omenirii să se stabilească și să evolueze. Dar, ce se întâmplă dacă semințele nu germinează?

În timp ce semințele sunt o formă vitală de dispersie și propagare a plantelor în mediu, ele a trebuit să dezvolte mecanisme în circumstanțe nefavorabile pentru a asigura conservarea generației următoare. Una dintre adaptările majore de supraviețuire a semințelor este repausul. Acest fenomen permite semințelor să întârzie și să coordoneze germinarea în funcție de condițiile de mediu, fiind esențial pentru conservarea și proliferarea unei specii. 

În general, semințele latente încep sau reiau în mod natural procesul de germinare, odată ce detectează semnale de mediu care indică condiții adecvate pentru dezvoltarea plantelor, cum ar fi fluctuațiile de temperatură, disponibilitatea apei și chiar fumul. Dacă condițiile nefavorabile persistă și semințele nu germinează pentru o lungă perioadă, îmbătrânirea ar putea avea un impact negativ asupra acestui proces.

Modificările în structura semințelor, cum ar fi tegumentul dur, pot afecta, de asemenea, germinarea. Adesea denumit repaus fizic, semințele dure sunt impermeabile la apă și împiedică schimbul de gaze și absorbția apei de către embrion.

Embrionul dintr-o sămânță matură conține radicula, hipocotilul, epicotilul și două cotiledoane. Cotiledoanele sunt sursa de energie pentru germinare și dezvoltarea timpurie a răsadului. În condiții normale de mediu, semințele încep procesul de imbibiție prin calază și apa se mișcă prin acțiunea capilarelor spre partea opusă, ascuțită a seminței, denumită micropil. Acest aport de apă difuză înmoaie stratul de semințe și construiește o rezervă de umiditate pentru embrion, pentru cazul în care apa este insuficientă în timpul germinării.

Pe măsură ce apa este absorbită, sămânța se umflă provocând o ruptură pe stratul de semințe la capătul micropilului. Axa embrionară se alungește, radicula apare, apoi crește în jos. În timpul acestui proces, oxigenul este, de asemenea, absorbit prin stratul de semințe care inițiază respirația. În condiții favorabile, sămânța va intra în plină activitate metabolică și va dezvolta o nouă plantă.

Vigoarea plantelor și stabilirea cu succes a unui nou individ depind în mare măsură de acele procese fiziologice și biochimice primordiale care apar în semințe. O perturbare a oricăreia dintre aceste activități metabolice ar putea împiedica sau preveni în întregime procesul de germinare, reducând creșterea plantulelor.

Factorii care afectează germinarea semințelor 

Temperatura, umiditatea solului, starea de depozitare, conținutul de umiditate a semințelor, permeabilitatea stratului de semințe, toate pot afecta germinarea.

De-a lungul anilor, calitatea semințelor și toleranța la solicitările de mediu s-au îmbunătățit odată cu dezvoltarea de noi soiuri, tratamente pentru semințe și tehnici de reproducere, la fel și ratele de germinare.

Una dintre caracteristicile ereditare ale fiecărei specii cultivate sau endemice o reprezintă starea de repaus, stare prin care aceasta își asigură continuitatea și forma de apărare față de condițiile improprii de supraviețuire, precum și menținerea ei în ecosistem. Din punctul de vedere al fermierilor, această stare poate fi considerată uneori un neajuns, alteori un act favorabil păstrării recoltelor într-o anumită calitate în fața adversităților naturii.  

Starea de repaus a semințelor poate fi cauzată de numeroși factori și se manifestă în cicluri sezoniere în funcție de factorii determinanți de mediu și este în general definită ca eșecul unei semințe viabile de a germina în condiții favorabile. 

Există două distincții larg acceptate în ciclul de repaus, repausul primar și repausul secundar.

Prevenirea germinării la semințele mature proaspăt recoltate cauzate de acidul abscisic în timpul dezvoltării semințelor este exprimată în starea de repaus primar. 

Pentru a declanșa procesele germinative la înființarea culturilor este necesar, de obicei, mai ales la speciile nonortodoxe, o combinație de evenimente pentru a restabili activitatea metabolică completă, cum ar fi schimbările de temperatură, variația umidității sau pur și simplu trecerea timpului.

Cu toate acestea, semințele dispersate, chiar dacă au ieșit din starea de repaus primar, ar putea reintra, de asemenea, într-o a doua stare de inactivitate atunci când factorii de mediu nu sunt la fel de favorabili germinării, cunoscută și sub numele de repaus secundar.

Deși poate părea dezavantajos în culturile agricole, la o primă vedere, ca semințele proaspete să nu poată germina, acest mecanism adaptativ ar putea preveni o circumstanță numită preîncolțire, în care semințele germinează prematur în timp ce sunt încă atașate de planta mamă, provocând pierderi economice enorme, așa cum se întâmplă în cazul grâului mai ales în anii în care plouă în perioada  maturării depline a boabelor în spic.

Odată cu studierea pe scară largă a comportamentului semințelor diferitelor specii și cu aprofundarea fiziologiei acestora, au fost studiate metode de provocare a germinației, astfel că în momentul de față se cunosc mai multe strategii de tratare a semințelor pentru ruperea repausului.

De-a lungul anilor, mai ales pentru speciile  exotice și sălbatice, cercetătorii și cei care se ocupă de cultivarea plantelor au căutat diferite strategii de provocare a germinației, în scopul obținerii de plante sănătoase, viguroase și productive.

Una dintre cele mai importante metode constă în păstrarea semințelor în condiții corespunzătoare de temperatură și umiditate pentru o anumită perioadă.

Depozitarea semințelor

Cel mai mare randament de semințe în agricultură se atinge în condiții normale de nutriție şi de mediu. Potențialul de stocare a semințelor este legat de stadiul lor de deteriorare (starea de vigoare) la începutul perioadei în stocare. Dacă mediul de depozitare expune semințele la condiții de stres (de exemplu, modificări de temperatură sau umiditate relativă, în condiții de depozitare necontrolată), loturile de semințe cu vigoare sporită vor putea rezista mai bine acestor stresuri de mediu şi vor scădea calitatea într-un ritm mai lent decât la loturile de semințe cu vigoare mai redusă. Chiar și în condiții controlate de depozitare (adică, temperatură scăzută şi conținut scăzut de umiditate a semințelor), performanța după depozitare depinde de starea de vigoare a  semințelor.

Utilizarea containerelor sigilate ermetic, a desicanţilor și a temperaturilor scăzute îmbunătățește stabilitatea, deoarece mai multe procese şi produse fiziologice şi biochimice sunt reglate în timpul depozitării uscate.

Îmbătrânirea accelerată a semințelor indusă de câteva zile de expunere la temperaturi ridicate şi umiditate este recunoscută drept un indicator exact al viabilității şi al stocabilităţii semințelor.

Unele dintre efectele dăunătoare ale îmbătrânirii sunt asociate cu deteriorările care apar la nivelul membranelor, acizilor nucleici şi proteinelor. Standardizarea condițiilor adecvate de condiționare, ambalare şi depozitare a semințelor ar putea asigura o calitate satisfăcătoare a semințelor de ceapă în momentul însămânțării.

Rata de deteriorare a semințelor este influențată de factori de mediu şi biologici confuzi. Temperaturile ridicate în timpul depozitării sporesc deteriorarea semințelor, ca şi conținutul ridicat de umiditate a semințelor. Efectele relative ale conținutului de umiditate a semințelor şi ale temperaturii asupra longevității diferă în funcție de specie şi de compoziția structurală şi biochimică a semințelor.

Un model complet de pierdere a viabilității ar putea fi înțeles pe baza umidității semințelor şi a temperaturii de depozitare. Vârful potențialului germinativ apare de obicei la scurt timp după recoltare și scade exponențial cu timpul de depozitare pe termen lung.

Majoritatea speciilor de semințe își păstrează viabilitatea cel mai bine atunci când sunt uscate și depozitate cu un conținut scăzut de umiditate.

Cu toate acestea, semințele  care sunt depozitate în condiții extrem de uscate și conținutul de umiditate a semințelor scade sub 6% au o probabilitate crescută de a deveni greu de însămânțat și germinarea va fi afectată. Un conținut de umiditate de aproximativ 12% în semințe este necesar pentru germinare și obținerea de plantule viguroase.

Depozitarea semințelor la rece la temperaturi scăzute (0-5 °C) este, de asemenea, de dorit pentru păstrarea calității semințelor.

Prin urmare, condițiile adecvate de depozitare a semințelor sunt esențiale pentru menținerea stocului de semințe. Condițiile improprii de păstrare pot ucide embrionul sau pot provoca consecințe negative pe termen lung plantei în creștere, cum ar fi rădăcina principală nedezvoltată, maturitatea întârziată și, în cele din urmă, producții mici.

Articol scris de: dr. ing. MATILDA POPESCU, Banca de Resurse Genetice Vegetale pentru Legumicultură, Floricultură, Plante Aromatice și Medicinale – Buzău