Wie entwickelt sich eine Pflanze aus Samen?

Im Handel gibt es die ersten Samen zu kaufen, um den heimischen Balkon oder Garten für die nächste Saison auszustatten. Doch wie wird aus den kleinen unscheinbaren Samen eine Pflanze, die hoffentlich eine reiche Ernte bringen wird? Was genau passiert auf physiologischer Ebene, wenn der Samen in die Erde gesetzt wird?

Den Winter über befinden sich die Samen in einer Schlafphase, der sogenannten Dormanz (abgeleitet vom lateinischen Begriff dormire = schlafen). In dieser Keimruhe ist der Wassergehalt der Samen besonders gering und der Stoffwechsel weitestgehend heruntergefahren. Das macht den Samen besonders widerstandsfähig gegenüber Kälte und Hitze.

Welche Prozesse laufen im Samen ab?

Aufgeweckt wird der Wachstumsprozess durch das Zusammenspiel verschiedener Faktoren wie Feuchtigkeit, Wärme, Licht sowie dem Nährmedium. Wenn es im Frühjahr soweit ist, beginnt der Keimungsprozess durch das Eindringen von Wasser und den daraus resultierenden Quellprozess. Damit springt der Stoffwechsel an, in diesem Stadium kann jedoch noch keine Energie mit Hilfe der Photosynthese gewonnen werden. Angekurbelt wird das Wachstum durch den Abbau von Reservestoffen, die im Speichergewebe bereitgestellt sind. Der Samen selbst trägt alle benötigten Bausteine schon in sich, die das Wachstum zu ermöglichen. Hierbei sind bestimmte Enzyme beteiligt, sogenannte Hydrolasen, die Kohlenstoff-Kohlenstoffverbindungen – kurz C-C Bindungen, unter Verbrauch von Wasser spalten, wobei Energie frei wird. Kohlenhydrate, Proteine oder Fette werden so in ihre Einzelteile zersetzt (in Zuckermoleküle, Aminosäuren und Nucleotide) und vom Speichergewebe in den Embryo transportiert. Dies geschieht so lang, bis die Stoffe aufgebraucht sind und der Keimling selbst seine benötigte Energie aus der Photosynthese gewinnen kann.

Welche Entwicklungen sind für das Auge erkennbar?

Die erste sichtbare Entwicklung ist die Ausbildung der Wurzelanlage (Radicula), die für die weitere Wasserversorgung und die Verankerung im Boden sorgt. Danach folgt die Streckung der Sprossachse, die die Wurzel mit den Blättern verbindet. Dabei gibt zwei Keimungstypen: die epigäische (oberirdische) oder hypogäische (unterirdische) Keimung. Bei der epigäischen Keimung bildet sich zunächst die Grenzzone zwischen Wurzel und Stängel aus, die die Erdoberfläche durchbricht und die Keimblätter an die Oberfläche bringt. Die Funktion dieser ist den Keimling zu ernähren, solange er noch keine Photosynthese betreiben kann. Bei diesem Keimungstyp sind die Keimblätter direkt photosynthetisch aktiv, sterben aber nach Bildung der Primärblätter ab. Bei der hypogäischen Keimung hingegen bleiben die Keimblätter in der Erde und die ersten photosynthetisch aktiven Blätter des Keimlings sind die Primärblätter.
Bei beiden Keimungstypen streckt die Sprossachse sich nach Entwicklung der ersten Blätter sich immer mehr, die Pflanze wächst in die Länge. Weitere Blätter bilden sich aus, um photosynthetisch Energie zu gewinnen. Auch die Wurzel verzweigt sich immer weiter, um Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen. Damit hat sich der Keimling zu einer vollständigen Pflanze entwickelt.

 

Quellen:
https://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/samenkeimung/10194

https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/lexikon-a-z/keimung-der-samen-283

 

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