Die geschlechtliche Vermehrung einer Pflanze – Alles über Samen

Eine Pflanze wird geschlechtlich vermehrt, wenn sie Samen produziert. Dieser Prozess umfasst die Fortpflanzungsorgane der Pflanze (Blüten), den erfolgreichen Transport der männlichen Keimzellen (Pollenkörner aus den Staubbeuteln der Blüte) zum weiblichen Blütenteil (Narbe) (Bestäubung) und die Befruchtung der weiblichen Eizelle. Wenn alle Faktoren ideal sind, entstehen eine Frucht oder/und ein Samen (Samen). Abgesehen von ihrer Bedeutung als Vermehrungsmaterial (sowohl bei den Angiospermen als auch bei den Gymnospermen) dienen die Samen vieler Pflanzenarten als wichtige Nahrungsquelle [z. B. Getreide (z. B. Weizen, Reis und Mais), Hülsenfrüchte usw.] und sind das einzige Vermehrungsmaterial, das in Züchtungsprogrammen zur Schaffung und Verbesserung von Pflanzensorten verwendet werden kann.

Anmerkung: Wenn wir von Saatgut sprechen, meinen wir im Allgemeinen die botanischen Samen, die durch die Befruchtung der Blüte(n) einer Pflanze entstehen (z. B. Weizen- und Maiskörner). In der Landwirtschaft werden jedoch auch andere Pflanzenteile als Vermehrungsmaterial verwendet, die als Saatgut (landwirtschaftliches Saatgut) bezeichnet werden. Gängige Beispiele sind die Kartoffelknollen und die Zuckerrohrsetzlinge. In diesem Artikel befassen wir uns nur mit den „echten“ botanischen Samen, die das Ergebnis der geschlechtlichen Fortpflanzung von Pflanzen sind.

Anatomie einer Blüte

Auch wenn es große Unterschiede im Aussehen und in der Struktur/Anatomie einer Blume gibt, bestehen die meisten aus den folgenden Teilen (wie in der Abbildung gezeigt):

• Die Blütenblätter, Kelchblätter und der Blütenstiel
• Der weibliche Teil: der Stempel (bestehend aus Narbe, Pollenschlauch, Griffel und Fruchtknoten mit Eizelle)
• Der männliche Teil: das Staubblatt (bestehend aus den Staubbeuteln (mit den Pollenkörnern→ männlichen Geschlechtszellen) und den Staubfäden).

 Was sind einhäusige und zweihäusige Pflanzen?

Alle Pflanzenarten gehören aufgrund ihrer Anatomie in Bezug auf die Fortpflanzungsorgane, die die Pflanze trägt, einer dieser beiden Kategorien an.

• Einhäusig: Die in diese Kategorie eingestuften Pflanzen haben männliche und weibliche Blüten auf derselben Pflanze oder Pflanzen mit zwittrigen Blüten.
•  Zwitter oder Selbstgänger: Diese Blumen (oder Pflanzen) haben sowohl die männlichen als auch die weiblichen Organe in einer einzigen Blüte einer Pflanze.
• Zweihäusig oder Auskreuzer: In diese Kategorie werden alle Pflanzenarten eingeordnet, deren Blüten nur weibliche oder männliche Fortpflanzungsorgane tragen. Diese Pflanzen erfordern das Vorhandensein kompatibler weiblicher und männlicher Pflanzen der Art, die in geringem Abstand zueinander wachsen und gleichzeitig blühen, sowie das Vorhandensein eines effizienten Bestäubers, der den Pollen von der männlichen Pflanze auf die weibliche Pflanze überträgt.

Hybriden und offen bestäubte Sorten (Landrassen)

Die meisten Landwirte wissen, dass einer der Hauptfaktoren, die die Leistung einer Kulturpflanze beeinflussen, die für den Anbau gewählte Sorte und die Qualität des verwendeten Vermehrungsmaterials ist. Eine Sorte ist eine Gruppe von Einzelpflanzen, die derselben Art angehören, eng miteinander verwandt sind und eine relativ phänotypisch einheitliche Population bilden. Die Einheitlichkeit der Population in Bezug auf die Keimung und die Wachstumsrate, die Reifezeit sowie die Eigenschaften und die Qualität des Endprodukts ist ein wesentliches Merkmal. Heutzutage gehören die meisten der durch Saatgut vermehrten Sorten der wichtigsten Kulturpflanzenarten zu den folgenden Kategorien:

Offen abblühende Sorten

Die Exemplare dieser Sorten sind durch freie Kreuzbestäubung unter einer Gruppe von Pflanzen entstanden. Obwohl bei vielen modernen freiabblühenden Sorten ein gutes Maß an Homogenität erreicht wurde, besteht die Population aus genetisch unterschiedlichen Individuen. Diese Sorten haben den Vorteil einer höheren Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit dank der genetischen Vielfalt ihrer Einzelpflanzen. Aus diesem Grund werden offen bestäubte Sorten in Systemen (und Agrosystemen) mit geringem Input bevorzugt und sind im Allgemeinen toleranter gegenüber Stressfaktoren (insbesondere abiotischen Stressfaktoren). Außerdem ermöglichen sie die Saatguterzeugung im Betrieb (der Landwirt kann einen Teil des in einer Vegetationsperiode erzeugten Saatguts sammeln und als Vermehrungsmaterial für das nächste Jahr aufbewahren).

Hybriden (F1-Hybriden) – Was sind Pflanzenhybriden?

Nach der Grünen Revolution in den 1960er Jahren konzentrierten sich alle Bemühungen der Züchter und Landwirte auf die Steigerung der Erträge der weltweit angebauten Pflanzen. Dabei spielte (und spielt) die Schaffung neuer, ertragreicher Hybridsorten eine wesentliche Rolle. Die (F1)-Hybriden sind die erste Generation von Nachkommen, die aus der Kreuzung von zwei Inzucht-Eltern (homozygot in den interessierenden Merkmalen/Genen) hervorgehen, die sich in vielen Merkmalen voneinander unterscheiden. Durch diese kontrollierte Kreuzung zwischen diesen (sorgfältig ausgewählten) Eltern entstehen Nachkommen mit einer höheren Leistung (Biomasse, Ertrag usw.) als bei beiden Eltern (dieses Phänomen wird als Heterosis bezeichnet). Die F1-Hybriden (erste Generation) sind genetisch identisch, aber in Bezug auf die gewünschten Merkmale heterozygot. Diese Population genetisch identischer Pflanzen ist in der Regel einheitlicher und leistungsfähiger als eine fremdbefruchtende Sorte, aber nicht so widerstandsfähig. Das bedeutet, dass im Falle eines Krankheitsausbruchs (gegen den die Hybriden nicht resistent sind) oder eines abiotischen Stressfaktors, z. B. einer lang anhaltenden Dürre (gegen die die Hybriden nicht resistent sind), ein hohes Risiko für längere Ertragseinbußen oder sogar Ernteausfälle besteht. Außerdem können die Landwirte bei der Verwendung von Hybridsorten das erzeugte Saatgut nicht sammeln und als Vermehrungsmaterial für das nächste Jahr verwenden, da die nächste Generation ganz andere (minderwertige) Eigenschaften als die Hybriden aufweist. Daher ist es erforderlich, dass sie das benötigte Saatgut jedes Jahr bei einem autorisierten Händler kaufen.

Früchte – Saatgutarten, Struktur und Klassifizierung

Nach der Befruchtung einer Pflanzenblüte entsteht in der Regel eine Frucht (aus dem Fruchtknoten oder anderen Teilen des weiblichen Geschlechtsapparats), in der sich die Samen befinden. Die Blütenbefruchtung ist jedoch nicht immer für die Fruchtbildung erforderlich (Parthenokarpie). Parthenokarpie ist ein sehr wünschenswertes Merkmal für viele Gartenbaukulturen wie Bananen, Trauben, Ananas, Tomaten usw. Diese Früchte enthalten keine Samen bzw. keine lebensfähigen Samen. Parthenokarpie kann auf 1 der 3 folgenden Arten auftreten:

1. Es hat keine Bestäubung stattgefunden.
2. Die Blüte wurde bestäubt, aber der Fruchtknoten wurde nicht erfolgreich befruchtet.
3. Sowohl die Bestäubung als auch die Befruchtung der Blüte sind erfolgreich verlaufen, aber der Embryosamen wurde abgestoßen.

Es gibt 3 Haupttypen von Früchten (abhängig von der Anzahl der an der Fruchtbildung beteiligten Blüten-Ovarien):

1. Einfache Früchte und Beifrüchte (z. B. Bohnen, Nüsse, Äpfel, Pfirsiche, Tomaten, Trauben, Orangen usw.)

Einfache Früchte sind fleischig oder trocken.

Die Trockenfrüchte werden anhand der Art und Weise, wie sie ihre Samen freisetzen oder nicht, weiter in dehiszente und indehiszente Früchte unterteilt. Bei Dehiszenzfrüchten werden die Samen in die Umwelt freigesetzt, wenn die Frucht (Einheiten, die die Samen enthalten, z. B. Hülsen (bei Hülsenfrüchten), Kapseln, Schoten (bei Senf) usw.) reift und sich natürlich öffnet. Wenn die Samen nicht durch die Frucht freigesetzt werden, fallen die betreffenden Arten in die Kategorie der unfruchtbaren Sorten. Hier gibt es viele wichtige Kulturpflanzenarten (z. B. Getreide→Karyopsen, Sonnenblumen→Sachen, Mandeln→Nüsse usw.)

Die fleischigen Früchte werden in folgende Unterkategorien eingeteilt:

• Steinfrüchte (z. B. Nüsse, Kirschen)
• Beeren (z. B. Weintrauben, Bananen)
• Kernobst (z. B. Äpfel)

2.Sammelfrüchte (z. B. Erdbeeren und Himbeeren)

3. Mehrfach- oder Sammelfrüchte (z. B. Ananas, Feigen)

Die Anatomie eines Samens und die verschiedenen Arten von Samen

Aufbau des Samens

Der Samen besteht aus 3 Hauptbestandteilen:

1. dem Embryo, der aus den Keimblättern (1 oder mehrere, bei Monokotyledonen wird das Keimblatt auch Scutellum genannt) (Samenblatt), dem Epikotyl/Hypokotyl, dem Plumulus (wird zum Spross) und dem Radikal (die kleine Wurzel) besteht,
2. das Endosperm (oder Perisperm) und
3. die Samenschale (oder Testa)

Samen können in Größe, Form, Aussehen und Struktur sehr unterschiedlich sein. Je nach den spezifischen Merkmalen kann ein Samen in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Die gebräuchlichste Klassifizierung von Samen hängt von der Anzahl der Keimblätter (pro Samen) ab und bildet 3 Hauptkategorien:

• Monokotyledonen (z. B. Grasarten wie Weizen, Reis usw.), die ein einziges Keimblatt haben,
• Dikotyledonen (oder Eudikotyledonen) (z. B. Kartoffel, Mango, Birne, Rettich, Bohne, Tabak usw.), die 2 Keimblätter haben, und
• Polycotyledonen (z. B. Kiefer und andere Gymnospermen) mit mehr als 2 Keimblättern.

Einkauf – Sammeln und Lagern von Saatgut

Wenn das Saatgut als Vermehrungsmaterial verwendet werden soll, kann es von einem zertifizierten, zugelassenen Händler gekauft oder von der vorherigen Ernte gesammelt werden. Ein Erzeuger, der sich für die erste Strategie entscheidet, hat wichtige Vorteile:

• Sortenreinheit und Rückverfolgbarkeit
• gute Lebensfähigkeit und Keimrate (gleichmäßige und schnelle Keimung)
• gesundes Saatgut ohne Pflanzenschädlinge und Krankheitserreger
• größere Auswahl (offen abblühende Sorten, F1-Hybriden usw.)
• in einigen Fällen kann das Saatgut behandelt werden, um einen zusätzlichen Schutz gegen Krankheitserreger und Schädlinge während der ersten Phasen zu bieten und/oder die Aussaat zu erleichtern (z. B. mit Maschinen)

Beschichtetes und behandeltes Saatgut

Die Beschichtung von Saatgut ist eine gängige Praxis bei zahlreichen im Handel erhältlichen Saaten. Das Saatgut wird mit externen Materialien überzogen, die eine Mischung aus Nährstoffen, Pestiziden, Fungiziden, Rhizobien usw. enthalten können.)

Ihr Hauptzweck besteht darin, das Einpflanzen der Samen zu erleichtern, indem ihre Form geglättet, ihre Größe gesteigert, sie auseinandergehalten (Verklumpung vermieden), dem Landwirt die Sichtbarkeit der Samen auf dem Boden erleichtert und ein besserer Kontakt der Samen mit dem Boden ermöglicht wird. Darüber hinaus bietet diese Beschichtung eine günstige Mikroumgebung um das Saatgut herum, wodurch die Keimung gefördert wird. Insbesondere bieten Saatgutbeschichtungen in der Regel eine bessere Wasseraufnahme. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig, wenn das Saatgut unter ungünstigen Bedingungen (kühle Böden mit geringer Feuchtigkeit) gepflanzt wird.

Es gibt 3 Hauptarten der Saatgutbeschichtung:

• Saatgutbeizung (das Saatgut wird mit einer Reihe von Fungiziden beschichtet, um bodenbürtige Krankheiten zu bekämpfen oder Infektionen im gelagerten Saatgut zu vermeiden),
• Filmbeschichtung – dünne Beschichtung (zum Auftragen von Farbstoffen, Nährstoffen, Pestiziden usw.),
• Pelletieren (Hauptziel ist es, das Saatgut zu vergrößern und es rundlich zu machen, um die mechanische Aussaat zu erleichtern. In diesem Fall können jedoch auch Farbstoffe, Nährstoffe und Pestizide in die Schichten der Ummantelung aufgenommen werden).

Der größte Nachteil beim Kauf von Saatgut auf dem Markt ist, dass dies jährlich erfolgen muss und mit höheren Kosten verbunden ist.

Wenn ein Landwirt eine offen abblühende Sorte oder eine Landrasse anbaut, die lebensfähige Samen produziert, kann er/sie einige Samen sammeln und aufbewahren, um sie als Vermehrungsmaterial für die nächste Saison zu verwenden. Das Sparen von Saatgut ist unter Kleinbauern sehr verbreitet und ist bei selbstbefruchtenden Pflanzenarten wie Bohnen und Tomaten erfolgreicher. In jedem Fall ist es wichtig, nur gesundes, unbeschädigtes Saatgut zu gewinnen, es zu reinigen und für einen bestimmten Zeitraum (je nach Saatgutart und -sorte) ordnungsgemäß zu lagern. Die Samen sollten vor der Lagerung von Fremdkörpern (oder anderen Pflanzensamen) gereinigt und getrocknet werden.

Oberste Priorität bei der Lagerung von Saatgut ist es, seine Lebensfähigkeit zu erhalten, damit es bei der Aussaat keimt. Beachten Sie, dass Trockensamen wie Weizen, Mais, Bohnen usw. länger gelagert werden können als Blumen- und Gemüsesamen. Im Allgemeinen sollte das Saatgut trocken (30 % relative Luftfeuchtigkeit), kühl (35-50 °F oder 1,6-10 °C) und dunkel gelagert werden. Am besten werden die Samen in Papierumschlägen, versiegelten Gläsern (oder anderen luftdichten Behältern), Stoffbeuteln oder Pappkartons aufbewahrt. Vermeiden Sie auf jeden Fall, die Samen in Stapeln aufzubewahren, da dies die Belüftung beeinträchtigt und die Temperatur erhöhen kann. Denken Sie daran, dass die Lebensfähigkeit des Saatguts unabhängig von der Art und den Lagerbedingungen mit der Zeit abnimmt. Wenn ein Saatgut sehr lange gelagert werden muss, sollten Sie die Lebensfähigkeit einiger Samen (Proben) von Zeit zu Zeit überprüfen.

Die Lebensfähigkeit von Saatgut – Keimtest

Um zu prüfen, ob das gelagerte Saatgut noch lebensfähig ist, können wir einen Schwimmtest oder einen Keimungstest durchführen. Mit dem Schwimmtest können wir grob die Variabilität der Samen bestimmter Arten überprüfen (nicht lebensfähige Samen schwimmen). Der Keimungstest ist jedoch genauer und für mehr Pflanzenarten geeignet. Im Folgenden wird eine einfache und gängige Praxis beschrieben:

• Wählen Sie 10-20 Samen aus Ihrem Lagerbestand (nehmen Sie eine repräsentative Probe).

Legen Sie sie in ein feuchtes Papiertuch (achten Sie darauf, dass sie nicht zu feucht sind, da die Samen sonst faulen könnten). Außerdem sollten die Samen sauber sein.

• Falten Sie das Papierhandtuch und verschließen Sie es in einer Plastiktüte, die idealerweise relativ transparent ist (um die Feuchtigkeit zu erhalten).
• Lassen Sie die Tüte einige Tage lang an einem warmen Ort (Raumtemperatur = 20-25 °C oder 68-77 °F) liegen. Sonnenlicht ist für die Keimung nicht immer notwendig, kann sie aber in manchen Fällen erleichtern. Je nach Art können die Samen nach 3-7 Tagen zu keimen beginnen, in extremen Fällen kann dieser Prozess auch mehr als einen Monat dauern.
• Beobachten Sie den Zeitpunkt und die Anzahl der keimenden Samen. Dies gibt einen ersten Hinweis auf die Lebensfähigkeit der Samen. Je nach Art gibt es unterschiedliche Anforderungen an die Keimungsrate. Bei den meisten Pflanzenarten gilt eine Keimrate von 70-90 % als zufriedenstellend.

Damit die Samen keimen können, muss natürlich zunächst die Keimruhe gebrochen werden.

Durchbrechen der Keimruhe – Faktoren, die die Keimung von Samen beeinflussen

Reife Samen sind in der Regel „ruhend“ oder auch „schlafend“. Das bedeutet, dass der Embryo zwar reif und lebendig (lebensfähig) ist, aber inaktiv bleibt, bis die Bedingungen günstig sind und die Keimung eingeleitet wird. Die Keimruhe kann durch die Umwelt (z. B. Wassermangel, niedrige Temperaturen usw.) oder durch bestimmte innere Vorgänge/Substanzen/Faktoren (z. B. einige stark hemmende Substanzen in der Samenschale, die Schale selbst kann schwer zu durchdringen sein usw.) gesteuert werden.

Um die Keimruhe zu überwinden, wird üblicherweise die Hülle oder ein Teil davon mechanisch aufgebrochen oder entfernt (Vertikutieren). Bei kleinerem Saatgut kann eine Behandlung mit heißem Wasser wirksamer sein. Auch das gründliche Waschen des Saatguts mit sauberem, erneuerbarem Wasser kann in einigen Fällen funktionieren.

Die Überwindung der inneren Keimruhe des Saatguts ist dagegen ein komplizierterer Prozess. In den meisten Fällen kann dieser Zustand jedoch überwunden werden, indem das ruhende Saatgut einer Kälteschichtung oder feuchter Abkühlung ausgesetzt wird. Die Faktoren, die die Keimung des Saatguts beeinflussen, sind demzufolge

1. Wasser-Feuchtigkeit (kann die Keimung auslösen)
2. Licht (je nach Art kann es die Keimung auslösen oder hemmen)
3. Temperatur (je nach Pflanzenart kann dieser Wert stark variieren, aber es gibt in der Regel einige Mindest-, Höchst- und Optimaltemperaturen für die Keimung der einzelnen Pflanzenarten). In der Regel wird eine Temperatur zwischen 65-75 °F oder 18-24 °C als geeignet für die Keimung angesehen. Bei einigen Pflanzenarten wie Alfalfa, Steinklee, Salat, Spinat und Weizen kann die Keimung sogar bei sehr niedrigen Temperaturen (1-4 °C) beginnen. Je weiter jedoch die Temperatur in der Umgebung und im Boden vom Optimum entfernt ist, desto länger dauert es, bis das Saatgut keimt, und es besteht ein höheres Risiko, dass Saatgut und Keimling beschädigt werden.
4. Während der Keimung wird Sauerstoff benötigt, da der Atmungsrhythmus des Samens allmählich zunimmt.

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Verweise

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