Il seme e la germinazione

Campo di grano in Belgio (Hamois) Campo di grano in Belgio (Hamois) con la tipica presenza di fiordalisi e papavericon 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?

Ogni seme è un individuo unico

Il seme conserva la vita

Da cosa deriva il seme?

ipocotile

epicotile

Il seme deriva dalla trasformazione di un ovuloovulo dopo la fecondazionefecondazione.

Il seme è uno straordinario mezzo Il seme è uno straordinario mezzo di diffusione della speciedi diffusione della specie

I vegetali superiori si riproducono I vegetali superiori si riproducono per semeper seme

A cosa serve un seme?A cosa serve un seme?

Semi di Semi di Taraxacum officinaleTaraxacum officinale dotati di dotati di appendice piumosa (pappo) che ne favorisce appendice piumosa (pappo) che ne favorisce la dispersione per l'azione del ventola dispersione per l'azione del vento

Come l’uomo utilizza i semi?Come l’uomo utilizza i semi?

L’uomo utilizza i semi per:L’uomo utilizza i semi per: 1) La coltivazione1) La coltivazione 2) Estrazione di principi attivi2) Estrazione di principi attivi 3) L’alimentazione3) L’alimentazione

Nell’Nell’alimentazionealimentazione i semi possono essere usati: i semi possono essere usati: 1) direttamente (riso, piselli, fagioli)1) direttamente (riso, piselli, fagioli) 2) indirettamente 2) indirettamente ricavandone farine (frumento, miglio, mais)ricavandone farine (frumento, miglio, mais) estraendone olii (colza, mais, girasole, arachidi, soia)estraendone olii (colza, mais, girasole, arachidi, soia)

L'olio di semi di L'olio di semi di lino viene utilizzato 1) nell'alimentazione (integratore)1) nell'alimentazione (integratore)2) in fitoterapia (lassativo, antinfiammatorio, emolliente)2) in fitoterapia (lassativo, antinfiammatorio, emolliente)3) in pittura (fissativo)3) in pittura (fissativo) 4) nel restauro dei mobili (trattamento del legno4) nel restauro dei mobili (trattamento del legno)

Semi di linoSemi di lino

Linum usitatissimum

La struttura del semeLa struttura del seme

Il seme è costituito da tre componenti:Il seme è costituito da tre componenti:1)1) Embrione (apice del fusto, apice della radice,foglioline embrionali) Embrione (apice del fusto, apice della radice,foglioline embrionali) 2) Tessuto nutritivo (endosperma)Tessuto nutritivo (endosperma)3) Tessuti protettivi (tegumenti)Tessuti protettivi (tegumenti)

embrione (cotiledoni)embrione (cotiledoni)

tegumentotegumento

embrione (fusto e prime foglie)embrione (fusto e prime foglie)

embrioneembrione (radice)(radice)

endospermaendosperma

Nell’embrione c’è la futura pianta adulta:Nell’embrione c’è la futura pianta adulta: 1) un apice del futuro fusto1) un apice del futuro fusto 2) un apice della radice2) un apice della radice 3) un corto asse che li collega3) un corto asse che li collega 4) una o più foglie embrionale 4) una o più foglie embrionale o cotiledonio cotiledoni una (Monocotiledoni)una (Monocotiledoni) due (Dicotiledoni) due (Dicotiledoni) molte (Gimnosperme)molte (Gimnosperme)

L’embrione nel seme è una nuova pianta in miniatura!L’embrione nel seme è una nuova pianta in miniatura!

L’embrione nel seme

L’embrione si sviluppa dalla cellula uovo fecondata (2n)L’embrione si sviluppa dalla cellula uovo fecondata (2n)

Funzione dei cotiledoni:Funzione dei cotiledoni:

1)1) assorbire le sostanze nutritive dell'endosperma e poi assorbire le sostanze nutritive dell'endosperma e poi sostituirsi ad esso nella funzione di accumulo delle sostituirsi ad esso nella funzione di accumulo delle riserve (fagiolo; dicotiledoni)riserve (fagiolo; dicotiledoni)

2) Intermediazione trofica, assimilano le sostanze nutritive 2) Intermediazione trofica, assimilano le sostanze nutritive accumulate nel seme e le dirigono alle zone di accumulate nel seme e le dirigono alle zone di accrescimento della giovane pianta (mais; accrescimento della giovane pianta (mais; monocotiledoni)monocotiledoni)

I cotiledoni dell’embrioneI cotiledoni dell’embrione

E’ carico di sostanze di riserva a cui l’embrione attinge E’ carico di sostanze di riserva a cui l’embrione attinge finchè non è ancora in grado di nutrirsi per fotosintesi.finchè non è ancora in grado di nutrirsi per fotosintesi.

Il tessuto nutritivo del seme (endosperma)Il tessuto nutritivo del seme (endosperma)

carboidrati carboidrati (75% della sostanza fresca) (frumento, mais; cereali) proteineproteine (sino al 40%) (fagiolo, ceci, lenticchie; legumi) lipidi lipidi (circa il 40%) (semi di arachide e colza)

Sostanze di riserva del tessuto nutritivoSostanze di riserva del tessuto nutritivo

Contiene carboidrati, lipidi e proteine in proporzioni Contiene carboidrati, lipidi e proteine in proporzioni variabili a seconda delle specie.variabili a seconda delle specie.

olio di colza (alimentare e industriale)olio di colza (alimentare e industriale)mangimi per animalimangimi per animalibiocarburantibiocarburanti

Semi di colza (Semi di colza (Brassica napusBrassica napus ) )Coltivazione di colza (Coltivazione di colza (Brassica napusBrassica napus ) )

Conosci la colza?Conosci la colza?

Funzione dei tegumenti:Funzione dei tegumenti:1)1) proteggere le parti vitali del seme dall'azione degli agentiproteggere le parti vitali del seme dall'azione degli agenti esterniesterni2) prevenire il disseccamento 2) prevenire il disseccamento 3) impedire all’acqua di entrare prima che compaiano le 3) impedire all’acqua di entrare prima che compaiano le

condizione adatte alla germinazionecondizione adatte alla germinazione

I tegumenti del semeI tegumenti del seme

I tegumenti derivano dagli strati esterni dell’ovulo e garantiscono al seme una fase di dormienzafase di dormienza prima della germinazione.

1) Elevato grado di disidratazione che spiega la loro capacità di conservazione (l’acqua accelera i processi metabolici)

normalmente 10-12% acquasemi di senape il 7% acquasemi 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 ridotto5) Meccanismi di percezione dei parametri ambientali6) Capacità di reazione ai parametri favorevoli

Caratteristiche del seme

Tutte le piante hanno semi?Tutte le piante hanno semi?

Tallofite (alghe)Tallofite (alghe)

Briofite (muschi)Briofite (muschi)

Pteridofite (felci)Pteridofite (felci)

Gimnosperme (pini, abeti)Gimnosperme (pini, abeti)

Angiosperme (piante con fiore)Angiosperme (piante con fiore)

Prive di veri fusti, radici, fogliePrive di veri fusti, radici, foglieSi riproducono nell’acquaSi riproducono nell’acqua

Strutture simili a fusti, radici, foglieStrutture simili a fusti, radici, foglieSistema vascolare per il trasporto Sistema vascolare per il trasporto delle sostanze nutritivedelle sostanze nutritive

seme nudoseme nudo

Fanerogame o spermatofite (piante più evolute provviste di semi)Fanerogame o spermatofite (piante più evolute provviste di semi)

seme racchiuso dal fruttoseme racchiuso dal frutto

Crittogame (organismi vegetali privi di semi, fiori e frutti)Crittogame (organismi vegetali privi di semi, fiori e frutti)NONO

SI!SI!

felcifelci

alghealghemuschimuschi

conifereconifere

angiospermeangiosperme

Origine della TerraOrigine della Terra 4.5 - 5 4.5 - 5Primi procariotiPrimi procarioti 3.5 - 3.8 3.5 - 3.8 (cellula)(cellula)Procarioti autotrofiProcarioti autotrofi 2 - 3.4 2 - 3.4 (fotosintesi)(fotosintesi)Primi eucariotiPrimi eucarioti 1.2 - 1.5 1.2 - 1.5 (nucleo)(nucleo)

Piante terrestriPiante terrestri 450 - 500 450 - 500Piante vascolari (tracheofite)Piante vascolari (tracheofite) 420 (vasi conduttori) 420 (vasi conduttori)Piante a seme (spermatofite)Piante a seme (spermatofite) 360 (seme) 360 (seme)Piante a fiore (angiosperme) 130 - 200 (fiore)Piante a fiore (angiosperme) 130 - 200 (fiore)UomoUomo 2 2

Miliardi di anni faMiliardi di anni fa

Milioni di anni faMilioni di anni fa

Quadro cronologico di riferimentoQuadro cronologico di riferimento

Significato evolutivo del semeSignificato evolutivo del seme

L’introduzione del seme nel mondo vegetale è L’introduzione del seme nel mondo vegetale è stato un enorme passo evolutivo.stato un enorme passo evolutivo.

Il seme ha consentito di svincolarsi dall’acqua Il seme ha consentito di svincolarsi dall’acqua per la riproduzione e conquistare l’ambiente per la riproduzione e conquistare l’ambiente terrestre.terrestre.

Significato evolutivo del semeSignificato evolutivo del seme

Con la comparsa dei semi nella storia evolutiva le Con la comparsa dei semi nella storia evolutiva le piante riuscirono, in tempi biologicamente brevi, a piante riuscirono, in tempi biologicamente brevi, a colonizzare quasi tutti gli ambienti, anche i più ostili.colonizzare quasi tutti gli ambienti, anche i più ostili.

Il seme delle gimnosperme e delle angiospermeIl seme delle gimnosperme e delle angiosperme

Angiosperme (piante con fiore) Angiosperme (piante con fiore)

Il seme si forma nell’ovario Il seme si forma nell’ovario giunto a maturazione, giunto a maturazione, che costituisce il frutto.che costituisce il frutto.

L’apparato riproduttivo L’apparato riproduttivo è costituito dal fiore. è costituito dal fiore.

Le Angiosperme comprendono due classi Le Angiosperme comprendono due classi

MonocotiledoniMonocotiledoni

DicotiledoniDicotiledoni

Caratteristiche comuniCaratteristiche comuni1) una piccola foglia embrionale (cotiledone)1) una piccola foglia embrionale (cotiledone)2) fiori con tre petali e tre sepali2) fiori con tre petali e tre sepali3) foglie lunghe e con nervature parallele3) foglie lunghe e con nervature parallele4) radici fascicolate4) radici fascicolate

(mais, riso, avena, orzo, frumento, cipolla, aglio, (mais, riso, avena, orzo, frumento, cipolla, aglio, canna da zucchero, banano, palma da cocco, tulipani, orchidee, gigli)canna da zucchero, banano, palma da cocco, tulipani, orchidee, gigli)

MonocotiledoniMonocotiledoni

Caratteristiche comuni Caratteristiche comuni 1) due fogliette embrionali (cotiledoni)1) due fogliette embrionali (cotiledoni)2) fiori molto diversi 2) fiori molto diversi 3) foglie con nervature reticolate3) foglie con nervature reticolate4) radici a fittone4) radici a fittone

DicotiledoniDicotiledoni

(pisello, fagiolo, fava, soia, arachide, lenticchia, patata, pomodoro, peperone, (pisello, fagiolo, fava, soia, arachide, lenticchia, patata, pomodoro, peperone, melanzana, pesco, pero, melo, ciliegio, quercia, castagno, salice, pioppo, lattuga, melanzana, pesco, pero, melo, ciliegio, quercia, castagno, salice, pioppo, lattuga, carciofo, girasole, margherita, crisantemo, dalia, stella alpina) carciofo, girasole, margherita, crisantemo, dalia, stella alpina)

Plantule di monocotiledoni e dicotiledoni a confrontoPlantule di monocotiledoni e dicotiledoni a confronto

Il seme delle monocotiledoniIl seme delle monocotiledoni

embrioneembrione(germe di grano)(germe di grano)

Il Il chiccochicco di una monocotiledone è un di una monocotiledone è un fruttofrutto con un con un solo semesolo seme. . La parete del frutto (La parete del frutto (pericarpopericarpo) è fusa con il ) è fusa con il tegumentotegumento del seme del seme

coleottile (guaina coleottile (guaina protettiva)protettiva)

pericarpo e tegumento (crusca) pericarpo e tegumento (crusca) endosperma (farina bianca)endosperma (farina bianca)

singolo cotiledonesingolo cotiledone

apice radicale (radichetta)apice radicale (radichetta)

coleorriza (guaina protettiva)coleorriza (guaina protettiva)

apice del germoglioapice del germoglio

Granturco (Granturco (Zea maysZea mays))Frumento (Frumento (Triticum durumTriticum durum))

Il seme delle monocotiledoni Il seme delle 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 (monocotiledoni)Cereali (monocotiledoni)

Cereali importanti per l'alimentazione umana:Frumento (grano)MaisRisoOrzoAvenaSegaleFarro

grano duro (Triticum durum) grano tenero (Triticum aestivum)

Grano teneroGrano tenero ( (meno ricco di glutinemeno ricco di glutine, adatto a biscotti e pasta fresca), adatto a biscotti e pasta fresca)

Grano duro o grano tenero?Grano duro o grano tenero?

Grano duroGrano duro ( (più ricco di glutinepiù ricco di glutine cioè di proteine, adatto a pane e pasta secca) cioè di proteine, adatto a pane e pasta secca)

Da dove viene la farina?Da dove viene la farina?

Chicco di grano o Chicco di grano o cariossidecariosside..

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 farinafarina.

La buccia esterna (tegumenti) costituisce la crusca

Il seme delle dicotiledoniIl seme delle dicotiledoni

Seme immaturo di fagiolo (Phaseolus vulgaris)

I I cotiledoni cotiledoni diventano grandi e carnosi, con funzione di diventano grandi e carnosi, con funzione di accumulo di sostanze di riserva.accumulo di sostanze di riserva.

L’L’endospermaendosperma viene riassorbito durante lo sviluppo viene riassorbito durante lo sviluppo embrionale e si riduce ad un foglietto.embrionale e si riduce ad un foglietto.

tegumentotegumento

prime vere foglieprime vere foglie due cotiledonidue cotiledoni

endospermaendospermailo (attacco dell’ovulo all’ovario)ilo (attacco dell’ovulo all’ovario)

Seme maturo di fagiolo (Seme maturo di fagiolo (Phaseolus vulgarisPhaseolus vulgaris))

embrione (cotiledoni)embrione (cotiledoni)

tegumentotegumento

embrione (fusto e prime foglie)embrione (fusto e prime foglie)

embrioneembrione (radice)(radice)

endospermaendosperma

Mezzo con cui le piante diffondono i propri semi lontano servendosi di agenti diversi.

Disseminazione

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: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:Dormienza: condizione di vita sospesa indotta da fattori interni di ordine fisico o chimico (tegumenti, inibitori della polpa).

Quiescenza e dormienzaQuiescenza e dormienza

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

GerminabilitàGerminabilità

Germinabilità: capacità del seme di mantenere il potenziale vitale e di riuscire a germinare in condizioni favorevoli

La durata della dormienza è regolata da:fattori ambientalifattori 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.

Durata della dormienza

I semi duriI semi duri

Semi che prolungano la dormienza Semi che prolungano la dormienza per diversi anni anche se le condizioni per diversi anni anche se le condizioni ambientali sono favorevoli alla ambientali sono favorevoli alla germinazione (leguminose). germinazione (leguminose).

La loro dormienza può essere interrotta da:La loro dormienza può essere interrotta da: 1. abrasioni meccaniche (scarificatura)1. abrasioni meccaniche (scarificatura) 2. trattamento con agenti chimici 2. trattamento con agenti chimici 3. azione di alte temperature 3. azione di alte temperature 4. scottatura in acqua bollente4. scottatura in acqua bollente

Germinazione di un seme di ricino Germinazione di un seme di ricino (seme epigeo)(seme epigeo)

Germinazione

Emergenza: la plantula comincia a fuoriuscire dai tegumenti, avvia la crescita verso l’alto e acquista la capacità di fotosintetizzare

Imbibizione: il seme assorbe acqua, I tegumenti si lacerano, si riattiva ilmetabolismo cellulare, la divisione cellulare e l’accrescimento

germinazione epigea (cipolla)germinazione epigea (cipolla) germinazione ipogea (mais)germinazione ipogea (mais)

Germinazione dei semi

acquaossigenotemperatura(luce)

imbibizioneripristino attività e sintesi enzimidigestione e utilizzo delle riserve

accrescimentodivisione cellulare+ =

germinazione epigea (fagiolo) germinazione ipogea (pisello)

Germinazione dei semi

dicotiledoni

Fattori che influenzano la germinazioneFattori che influenzano la germinazione

Fattori ambientali:Fattori ambientali: AcquaAcqua OssigenoOssigeno TemperaturaTemperatura (Luce)(Luce)

Fattori interni:Fattori interni: ormoniormoni inibitori della germinazioneinibitori della germinazione

Germinazione e crescita di giovani piantine (plantule)Germinazione e crescita di giovani piantine (plantule)

fagiolo mais

La seminaLa semina

Tipi di distribuzioneTipi di distribuzione

1. Distribuzione irregolare (a spaglio)1. Distribuzione irregolare (a spaglio)

2. In solchi ricoperti da sottile strato di 2. In solchi ricoperti da sottile strato di terriccio (a file)terriccio (a file)

3. In piccole buche (a postarella)3. In piccole buche (a postarella)

4. Distanza prefissata tra file e all’interno di 4. Distanza prefissata tra file e all’interno di una fila (di precisione)una fila (di precisione)

Il seme va ricoperto da uno strato di terreno pari al diametro del seme stessoIl seme va ricoperto da uno strato di terreno pari al diametro del seme stesso semi finisemi fini: posti sul suolo lavorato: posti sul suolo lavorato semi spessisemi spessi: a pochi cm di profondità: a pochi cm di profondità

Profondità di seminaProfondità di semina

Semina troppo Semina troppo superficialesuperficiale: seme esposto alle intemperie : seme esposto alle intemperie (danni da gelo o disseccamento)(danni da gelo o disseccamento) seme con difficoltà di ancoraggioseme con difficoltà di ancoraggio

Semina troppo Semina troppo profondaprofonda: plantula non riesce ad emergere : plantula non riesce ad emergere plantula debole e soggetta a parassitiplantula debole e soggetta a parassiti

Oggi i semi per la semina si compranoOggi i semi per la semina si comprano

Un tempo i semi venivano Un tempo i semi venivano 1. conservati dalla produzione1. conservati dalla produzione dell’anno precedentedell’anno precedente 2. scelti fra quelli portati dalle2. scelti fra quelli portati dalle piante migliori (selezionepiante migliori (selezione genetica che ha migliorato genetica che ha migliorato le specie coltivate)le specie coltivate) 3. scambiati fra agricoltori3. scambiati fra agricoltori

Semina a mano o con seminatrice automatica?Semina a mano o con seminatrice automatica?

Anyone can count the seeds in an applebut only God can count the number of apples in a seed.

Fine

Chiunque può contare il numero di semi di una melama solo Dio conosce il numero di mele in un seme

Fine