СОЗРЕВАНИЕ СЕМЯН И НАКОПЛЕНИЕ СУХОГО ВЕЩЕСТВА

Материалом для образования жирных кислот, ацилглицери-нов и других липидов, отлагаемых в запас в растениях, могут служить соединения, поступающие туда из вегетативных органов в виде растворов. Это подтверждается тем, что в вегетативных органах до цветения растения и в первые периоды созревания накапливается значительное количество подвижных водорастворимых соединений - белковых веществ, углеводов и органических кислот. По мере созревания эти соединения переходят в семена (Л. П. Жданова, 1967).

К концу созревания семян в стеблях и листьях масличных растений подвижные углеводы (глюкоза и сахароза), как правило, почти полностью исчезают, содержание крахмала не превышает долей процента, а также резко уменьшается содержание органических кислот. Это служит показателем того, что для синтеза в семенах начинают использоваться углеводные продукты «раздревеснения»- гидролиза полисахаридов стебля и соцветия, которые в виде подвижных углеводов или более простых соединений поступают в семена. При сокращении фотосинтеза из-за уменьшения поверхности листьев наблюдается также реутилизация белков- деградация их молекул с образованием низкомолекулярных продуктов, которые перемещаются в семена и там включаются в соединения, откладываемые в запас. В процессе формирования семян на растении различают несколько периодов. Образование семян начинается после оплодотворения. Этот период называется также эмбриональным, так как после его окончания зародыш, отделенный от материнского растения, уже способен дать слабый жизнеспособный росток.

В первом периоде заканчивается дифференциация зародыша с одновременным ростом содержания масла в ядре. Во втором периоде растет крупность семян при медленно повышающейся масличности ядра. Уборочная спелость семян характеризуется снижением влажности семян. После достижения уборочной спелости семена и плоды становятся пригодными для технологического использования в промышленности в качестве масличного сырья. Хотя морфологически созревание семян к этому времени практически заканчивается, физиолого-биохимические процессы в семенах протекают еще достаточно интенсивно и могут в зависимости от создающихся внешних условий приводить к глубоким качественным изменениям в живом организме семян.

Динамика образования органических веществ в плодах и семенах детально прослежена у многих масличных растений (А. И. Ермаков, 1938; В. Г. Щербаков, 1969; А. А. Прокофьев, 1973). В первые периоды роста растения накопление массы сухого вещества семян происходит медленно, затем ускоряется и достигает максимума вскоре после начала созревания, затем масса семян изменяется в сравнительно небольших пределах. К концу созревания возможно даже небольшое снижение массы семян. Рассмотрим на примере подсолнечника направленность биохимических процессов в созревающих масличных семенах. Для учета разнокачественноеT семян соцветие подсолнечника делили тремя концентрическими окружностями на три зоны - краевую, срединную и центральную, в зависимости от расположения семян на соцветии (рис. 22).

На рисунке приведены данные, характеризующие накопление сухого вещества и масла в семенах подсолнечника сорта Передовик и изменение их влажности по мере созревания. Наибольшее количество сухого вещества накапливали семена краевой и срединной зон. К началу уборки масса 1000 семян краевой и срединной зон подсолнечника возрастает примерно в 4-5 раз. Общее накопление сухой массы семянок на растении происходит в основном за счет семянок этих двух зон. Семена центральной зоны накапливают сухое вещество в меньших количествах. К началу уборки прирост сухого вещества по всему соцветию практически приостанавливается, достигая максимума.

Интенсивность накопления сухого вещества ядром более высокая, чем интенсивность накопления его оболочкой. Вследствие этого лузжистость семян краевой и срединной зон к началу уборки подсолнечника выше, чем у семян краевой зоны. Но это характерно только для последних стадий созревания. На ранних этапах созревания лузжистость у семян срединной зоны более высокая, чем у семян краевой зоны. Причина этого в том, что в ходе созревания семена срединной зоны более интенсивно накапливают массу ядра, чем семена краевой зоны. Лузга (плодовая оболочка) семян краевой зоны отличается большей толщиной и большей механической прочностью от лузги семян других зон, что имеет важное технологическое значение при отделении лузги от ядра. Формирование семян сопровождается непрерывным обезвоживанием их. В составе семян на начальных стадиях созревания содержится до 80% воды. В это время семена различных зон соцветия по влажности отличаются незначительно, что свидетельствует о предельном насыщении клеточных структур водой.

Рис. 22. Накопление запасных веществ семенами различных зон соцветия созревающего подсолнечника: а - влажность семян, б - содержание липидов в 1000 шт. сухих семян, в - кислотное число масла в семенах, г - сухое вещество (масса 1000 шт. семян), масличность семян, е - схема деления соцветия на зоны.

В ядре семянок на первых стадиях созревания содержится больше воды, чем в оболочке. Интенсивность непрерывного процесса обезвоживания при созревании не зависит от изменения погодных условий. Изменение темпа обезвоживания семян начинает проявляться только в последний период созревания, когда влажность семян уже невелика.

К моменту достижения семенами уборочной спелости влажность оболочки становится выше влажности ядра, и это соотношение сохраняется при дальнейшем хранении семян. Можно» предположить, что перераспределение влаги в ходе созревания между ядром и оболочкой является следствием преимущественного накопления в ядре гидрофобного масла. В оболочке гидрофобные вещества накапливаются с меньшей интенсивностью, поэтому к концу созревания лузга сохраняет большую способность к водопоглощению.

Аналогичные по характеру зависимости прослеживаются и при созревании семян других масличных растений. Так как у всех масличных семян значительную часть сухого вещества составляют липиды, рассмотрим характер накопления их при созревании.