يحدث التكاثر الجنسي للنبات عندما ينتج البذور. تتضمن هذه العملية الأعضاء التناسلية للنبات (الزهور)، والنقل الناجح للأمشاج الذكرية (حبوب اللقاح من المتك) إلى الجزء الأنثوي من الزهرة (الميسم) (التلقيح)، ثم إخصاب البويضة الأنثوية. إذا كانت جميع العوامل مثالية، فسيتم إنتاج ثمرة و/أو بذور. بالإضافة إلى أهميتها كمادة للتكاثر (لكل من كاسيات البذور وعاريات البذور)، تُستخدم بذور العديد من أنواع المحاصيل كمصدر غذائي أساسي [مثل الحبوب (القمح، الأرز، الذرة، إلخ.) والبقوليات، إلخ.]، وهي المادة التناسلية الوحيدة التي يمكن استخدامها في برامج التربية لإنشاء أصناف نباتية جديدة وتحسينها.
ملاحظة: بشكل عام، عندما نشير إلى البذور، فإننا نعني البذور النباتية التي تنتج عن إخصاب زهرة أو زهور النبات (مثل حبوب القمح والذرة). ومع ذلك، في الزراعة، تُستخدم أجزاء نباتية أخرى أيضاً كمواد تكاثر تُطلق عليها اسم البذور (البذور الزراعية). من الأمثلة الشائعة على ذلك درنات البطاطس و"السيقان" أو "العُقل" في قصب السكر. في هذا المقال، سنركز فقط على البذور النباتية "الحقيقية" التي تنتج عن التكاثر الجنسي للنباتات.
تشريح الزهرة
على الرغم من وجود اختلاف كبير في مظهر الزهرة وتركيبها/تشريحها، إلا أن معظم الزهور تتكون من الأجزاء التالية:
- البتلات، السبلات، والشمراخ (وهو الساق التي تحمل الزهرة).
- الجزء الأنثوي: المتاع (الذي يتكون من الميسم، أنبوب اللقاح، القلم، والمبيض (مع البويضة)).
- الجزء الذكري: السداة (التي تتكون من المتك (الذي يحتوي على حبوب اللقاح ← الأمشاج الذكرية) والخيوط).
ما هي النباتات أحادية المسكن وثنائية المسكن؟
تنتمي جميع أنواع النباتات إلى إحدى هاتين الفئتين بناءً على تشريحها فيما يتعلق بالأعضاء التناسلية التي تحملها.
أحادية المسكن (Monoecious): تندرج في هذه الفئة النباتات التي تحمل أزهاراً ذكرية وأنثوية على نفس النبات، أو النباتات التي تحمل أزهاراً خنثى.
- خنثى أو ذاتية التلقيح (Hermaphrodite or Selfer): تحمل هذه الأزهار (أو النباتات) الأعضاء الذكرية والأنثوية معاً في زهرة واحدة.
ثنائية المسكن أو التلقيح الخلطي (Dioecious or Outcrossers): في هذه الفئة، نصنف جميع أنواع النباتات التي تحمل أزهاراً تحتوي فقط على أعضاء تناسلية أنثوية أو ذكرية. تحتاج هذه النباتات إلى وجود نباتات ذكرية وأنثوية متوافقة من نفس النوع تنمو على مسافة قريبة من بعضها البعض، وتزهر في نفس الوقت، بالإضافة إلى وجود مُلَقّح فعّال لنقل حبوب اللقاح من النبات الذكري إلى النبات الأنثوي.
الأصناف الهجينة والأصناف المفتوحة التلقيح (السلالات المحلية)
يعرف معظم المزارعين أن أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء المحصول هو الصنف الذي يتم اختياره للزراعة وجودة مادة التكاثر المستخدمة. الصنف هو مجموعة من الأفراد الذين ينتمون إلى نفس النوع ويرتبطون ارتباطاً وثيقاً ببعضهم البعض، مما يشكل تجمعاً متجانساً نسبياً من حيث الخصائص الظاهرية. يعد التجانس بين أفراد التجمع، فيما يتعلق بمعدل الإنبات والنمو، بالإضافة إلى وقت النضج وخصائص وجودة المنتج النهائي، سمة رئيسية. حالياً، تنتمي غالبية أصناف أهم أنواع المحاصيل التي تتكاثر بالبذور إلى الفئات التالية:
الأصناف المفتوحة التلقيح (Open-Pollinated varieties)
تتكون أفراد هذه الأصناف نتيجة التلقيح الخلطي الحر بين مجموعة من النباتات. على الرغم من أن العديد من الأصناف الحديثة المفتوحة التلقيح قد حققت مستوى جيداً من التجانس، إلا أن التجمع يتكون من أفراد مختلفين وراثياً. تتميز هذه الأصناف بميزة القدرة العالية على التكيف والمرونة بفضل التنوع الوراثي لأفرادها. لهذا السبب، تُفضل الأصناف المفتوحة التلقيح في النظم منخفضة المدخلات (والنظم الزراعية) وهي عموماً أكثر تحملاً للضغوط (خاصة الإجهادات الأحيائية). علاوة على ذلك، فهي تسمح بإنتاج البذور في المزرعة (يمكن للمزارع جمع وحفظ جزء من البذور المنتجة في موسم النمو كمادة تكاثر للعام التالي).
الأصناف الهجينة (F1 Hybrids) - ما هي الهجائن النباتية؟
بعد الثورة الخضراء في الستينيات، تركزت جميع جهود المربّين والمزارعين على زيادة غلة المحاصيل المزروعة عالمياً. في هذا الجهد، لعب إنشاء أصناف هجينة جديدة عالية الغلة دوراً أساسياً (وما زال). الهجائن (F1) هي الجيل الأول من النسل الناتج عن تهجين أبوين من سلالات نقية (متماثلين في الجينات والصفات المرغوبة) يختلفان عن بعضهما البعض في العديد من الصفات. ينتج عن هذا التهجين المتحكم فيه بين هذه الأنواع من الآباء (التي تم اختيارها بعناية) نسلاً ذا أداء متفوق (الكتلة الحيوية، الغلة، إلخ.) مقارنة بكلا الأبوين (تسمى هذه الظاهرة بالتهجين Heterosis). الهجائن F1 (الجيل الأول) متطابقة وراثياً، ولكن كل منها يتباين في الصفات المرغوبة. هذا التجمع من النباتات المتطابقة وراثياً عادة ما يكون متفوقاً في التجانس والأداء مقارنة بالصنف مفتوح التلقيح، لكنه يفتقر إلى المرونة. وهذا يعني أنه في حالة وجود تفشٍ لمرض (لا تتمتع الهجائن بمقاومة له) أو عامل إجهاد أحيائي، مثل الجفاف المطول (الذي لا تتمتع الهجائن بتحمل له)، فإن هناك خطراً كبيراً لحدوث خسائر كبيرة في الغلة، أو حتى فشل المحصول. علاوة على ذلك، عند استخدام الأصناف الهجينة، لا يمكن للمزارعين جمع البذور المنتجة واستخدامها كمادة تكاثر للعام التالي، لأن الجيل التالي سيكون له خصائص مختلفة جداً (وأقل جودة) عن الهجائن. ونتيجة لذلك، يحتاجون إلى شراء البذور اللازمة كل عام من بائع معتمد.
الفواكه - أنواع البذور وتركيبها وتصنيفها
بعد إخصاب زهرة النبات، عادة ما يتم إنتاج ثمرة (من المبيض أو أجزاء أخرى من النبات المشيجي الأنثوي) التي تحتوي على البذور. ومع ذلك، ليس من الضروري دائماً إخصاب الزهرة لإنتاج الفاكهة (التوالد البكري). التوالد البكري هو صفة مرغوبة جداً للعديد من أنواع المحاصيل البستانية مثل الموز، العنب، الأناناس، الطماطم، إلخ. هذه الفواكه لا تحتوي على بذور، أو تحتوي على بذور غير قابلة للحياة. يمكن أن يحدث التوالد البكري بإحدى الطرق الثلاث التالية:
- لم يحدث تلقيح.
- تم تلقيح الزهرة، ولكن لم يحدث إخصاب ناجح للمبيض.
- حدث كل من التلقيح والإخصاب بنجاح، ولكن الجنين-البذرة قد أجهض.
هناك 3 أنواع رئيسية من الفواكه (اعتماداً على عدد الأزهار-المبايض المشاركة في تكوين الثمرة):
- الفواكه البسيطة والملحقة (مثل الفاصوليا، المكسرات، التفاح، الخوخ، الطماطم، العنب، البرتقال، إلخ.) الفواكه البسيطة تكون إما لحمية أو جافة. تنقسم الفواكه الجافة بدورها إلى متفتحة وغير متفتحة بناءً على الطريقة التي تطلق بها بذورها. في الفواكه المتفتحة، تُطلق البذور إلى البيئة عندما تنضج الثمرة (الوحدات التي تحتوي على البذور، مثل القرون (في البقوليات)، المحافظ، السيليقوة (في الخردل)، إلخ.) وتفتح بشكل طبيعي. عندما لا تُطلق البذور من الثمرة، يتم تصنيف الأنواع في فئة غير المتفتحة. هنا العديد من أنواع المحاصيل المهمة (مثل الحبوب ← الكريوبس، عباد الشمس ← الأكينات، اللوز ← المكسرات، إلخ.) تصنف الفواكه اللحمية إلى:
ثمار حسلة (مثل المكسرات، الكرز)
ثمار عنبية (مثل العنب، الموز)
ثمار تفاحية (مثل التفاح)
2. الفواكه المتجمعة (مثل الفراولة والتوت)
3. الفواكه المتعددة أو المركبة (مثل الأناناس، التين)
تشريح البذرة وأنواع البذور المختلفة
تركيب البذرة
تتكون البذرة من 3 مكونات رئيسية:
- الجنين، الذي يتكون من الفلقات (واحدة أو أكثر، في النباتات أحادية الفلقة، تسمى الفلقة أيضاً الوريقة الفلقية) (ورقة البذرة)، والرويشة/السويقة الجنينية، والريشة (التي ستصبح البرعم)، والجذير (الجذر الصغير)،
- السويداء (أو البيريسبيرم) و
- غلاف البذرة (أو التيستا)
قد تختلف البذور بشكل كبير في الحجم، الشكل، المظهر، والتركيب. يمكن تصنيف البذرة وفقاً لخصائص معينة إلى فئات مختلفة. يعتمد التصنيف الأكثر شيوعاً للبذور على عدد الفلقات (لكل بذرة) ويشكل 3 فئات رئيسية:
- أحادية الفلقة (Monocotyledons): (مثل أنواع العشب كالقمح، الأرز، إلخ.) التي تحتوي على فلقة واحدة.
- ثنائية الفلقة (Dicotyledons): (أو Eudicotyledon) (مثل البطاطا، المانجو، الكمثرى، الفجل، الفاصوليا، التبغ، إلخ.)، التي تحتوي على فلقتين.
- متعددة الفلقة (Polycotyledonous): (مثل الصنوبر وعاريات البذور الأخرى)، التي تحتوي على أكثر من فلقتين.
شراء البذور - جمعها وتخزينها
في حال استخدامها كمادة تكاثر، يمكن شراء البذور من بائع معتمد وشرعي أو جمعها من المحصول السابق. يتمتع المزارع الذي يختار الاستراتيجية الأولى بفوائد مهمة:
- نقاء الصنف وإمكانية التتبع
- قابلية جيدة للحياة ومعدل إنبات عالٍ (إنبات موحد وسريع)
- بذور صحية خالية من آفات المحاصيل ومسببات الأمراض
- خيارات أكثر (أصناف مفتوحة التلقيح، هجائن F1، إلخ.)
- في بعض الحالات، قد تكون البذور معالجة لتوفير حماية إضافية ضد مسببات الأمراض والآفات خلال المراحل الأولى و/أو لتسهيل الزراعة (مثل استخدام الآلات).
البذور المغلفة والمعالجة
يعد تغليف البذور ممارسة شائعة في العديد من البذور المباعة تجارياً. يتم تغطية البذور بمواد خارجية، والتي قد تشمل مزيجاً من المغذيات، والمبيدات الحشرية، ومبيدات الفطريات، والبكتيريا العقدية، إلخ. الغرض الرئيسي من التغليف هو تسهيل زراعة البذور عن طريق تنعيم شكلها، وزيادة حجمها، ومنعها من الالتصاق ببعضها البعض، ومساعدة العمال والمزارعين على رؤيتها في التربة، وتوفير اتصال أفضل للبذرة مع التربة. علاوة على ذلك، يوفر هذا الغلاف بيئة دقيقة ملائمة حول البذرة، مما يعزز الإنبات. وبشكل أكثر تحديداً، توفر أغلفة البذور عادة امتصاصاً أفضل للماء. وهذه سمة أساسية بشكل خاص عندما تُزرع البذور في ظروف غير مواتية (تربة باردة ذات رطوبة أقل). هناك 3 أنواع رئيسية من تغليف البذور:
- تكسية البذور (seed dressing): (يتم تغطية البذور بمجموعة من مبيدات الفطريات للتحكم في الأمراض المنقولة عن طريق التربة أو لتجنب العدوى في البذور المخزنة).
- التغليف بطبقة رقيقة (film coating): (لتطبيق الأصباغ، المغذيات، المبيدات الحشرية، إلخ.)
- التحبيب (pelleting): (الهدف الرئيسي هو زيادة حجم البذرة وجعلها مستديرة لتسهيل الزراعة الميكانيكية. ومع ذلك، في هذه الحالة، يمكن أيضاً تضمين الأصباغ، المغذيات، والمبيدات الحشرية في طبقات التغليف).
أهم عيب عند شراء البذور من السوق هو أنه يجب أن يتم سنوياً وله تكلفة أعلى. في حال قام المزارع بزراعة صنف مفتوح التلقيح أو سلالة محلية تنتج بذوراً قابلة للحياة، يمكنه اختيار جمع وحفظ بعض البذور لاستخدامها كمادة تكاثر للموسم التالي. يعد حفظ البذور شائعاً جداً بين صغار المزارعين ويحقق نجاحاً أكبر في أنواع المحاصيل ذاتية التلقيح، مثل الفاصوليا والطماطم. في جميع الحالات، من الضروري جمع البذور السليمة وغير التالفة فقط، وتنظيفها، وتخزينها بشكل صحيح لفترة زمنية محددة (اعتماداً على نوع البذرة والنوع). يجب تنظيف البذور من المواد الغريبة (أو بذور النباتات الأخرى) وتجفيفها قبل التخزين. الأولوية الأولى عند تخزين البذور هي الحفاظ على قابليتها للحياة، بحيث تنبت عند زراعتها. ضع في اعتبارك أن البذور الجافة مثل القمح، الذرة، الفاصوليا، إلخ. يمكن تخزينها لفترة أطول من بذور الزهور والخضروات. بشكل عام، يجب تخزين البذور في أماكن جافة (رطوبة نسبية 30%)، باردة (35-50 درجة فهرنهايت أو 1.6-10 درجة مئوية)، ومظلمة. من الأفضل تخزين البذور في أظرف ورقية، أو أواني زجاجية محكمة الإغلاق (أو حاويات أخرى محكمة الإغلاق)، أو أكياس قماشية، أو صناديق من الورق المقوى. في جميع الأوقات، تجنب الاحتفاظ بالبذور في أكوام لأن ذلك سيقلل التهوية ويمكن أن يزيد درجة الحرارة. ضع في اعتبارك أن قابلية البذرة للحياة تتناقص بمرور الوقت بغض النظر عن النوع وظروف التخزين. إذا كان يجب تخزين البذور لفترات طويلة جداً، يُنصح بفحص قابلية بعض البذور (عينات) للحياة من وقت لآخر.
قابلية البذرة للحياة - اختبار الإنبات
لاختبار ما إذا كانت البذور المخزنة لا تزال قابلة للحياة، يمكننا إجراء اختبار الطفو أو اختبار الإنبات. باستخدام اختبار الطفو، نتحقق بشكل تقريبي من قابلية البذور للحياة في أنواع معينة (البذور غير القابلة للحياة تطفو). ومع ذلك، فإن اختبار الإنبات أكثر دقة ومناسب لأنواع نباتية أكثر. فيما يلي وصف لممارسة سهلة وشائعة:
- اختر 10-20 بذرة من مخزونك المخزن (خذ عينة ممثلة).
- ضعها في منشفة ورقية رطبة (احرص على عدم وجود الكثير من الرطوبة لأن البذور قد تتعفن). بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون البذور نظيفة.
- اطوِ المنشفة الورقية وأغلقها في كيس بلاستيكي، ويفضل أن يكون شفافاً نسبياً (للحفاظ على الرطوبة).
- اترك الكيس في منطقة دافئة (درجة حرارة الغرفة = 20-25 درجة مئوية أو 68-77 درجة فهرنهايت) لبضعة أيام. لا تكون أشعة الشمس ضرورية دائماً للإنبات، ولكنها قد تسهله في بعض الحالات. اعتماداً على النوع، قد تبدأ البذور في الإنبات بعد 3-7 أيام، أو في الحالات القصوى، قد تتطلب هذه العملية أكثر من شهر.
- تتبع وقت وعدد البذور التي تنبت. سيعطي هذا مؤشراً أولياً على قابلية البذور للحياة. اعتماداً على النوع، هناك متطلبات مختلفة فيما يتعلق بمعدل الإنبات. في معظم أنواع المحاصيل، يعتبر معدل إنبات يتراوح بين 70-90% مرضياً.
بالطبع، لكي تنبت البذور، يجب أولاً كسر سكون البذرة.
كسر السكون - العوامل المؤثرة على إنبات البذرة
تكون البذور الناضجة عادة في حالة "سكون" أو "خمول". وهذا يعني أنه على الرغم من أن الجنين ناضج وحي (قابل للحياة)، إلا أنه يظل غير نشط حتى تصبح الظروف مواتية ويبدأ الإنبات. يمكن تنظيم السكون بواسطة البيئة (مثل نقص الماء، درجات الحرارة المنخفضة، إلخ.) أو عن طريق بعض العمليات-المواد-العوامل الداخلية (مثل بعض المواد المثبطة القوية في غلاف البذرة، قد يكون الغلاف نفسه صعب الاختراق، إلخ.).
للتغلب على سكون غلاف البذرة، من الممارسات الشائعة كسر أو إزالة الغلاف أو جزء منه ميكانيكياً (الخدش). بالنسبة للبذور ذات الحجم الأصغر، يمكن أن يكون المعالجة بالماء الساخن أكثر فعالية. قد يعمل الغسيل الشامل للبذور بالماء النظيف والمتجدد أيضاً في بعض الحالات. من ناحية أخرى، فإن التغلب على السكون الداخلي للبذور هو عملية أكثر تعقيداً. ومع ذلك، في معظم الحالات، يمكن التغلب على هذه الحالة عن طريق تعريض البذور الساكنة للتبريد الطبقي أو التبريد الرطب. نتيجة لذلك، فإن العوامل التي تؤثر على إنبات البذرة هي:
- الماء-الرطوبة: (يمكن أن يبدأ الإنبات).
- الضوء: (اعتماداً على النوع، يمكن أن يبدأ أو يثبط الإنبات).
- درجة الحرارة: (اعتماداً على نوع النبات، قد تختلف هذه القيمة كثيراً، ولكن عادة ما تكون هناك بعض المستويات الدنيا، والقصوى، والمثلى لدرجة الحرارة لإنبات كل نوع نباتي). عادة، تعتبر درجة حرارة تتراوح بين 65-75 درجة فهرنهايت أو 18-24 درجة مئوية مناسبة للإنبات. قد يبدأ الإنبات حتى في درجات حرارة منخفضة جداً (1-4 درجة مئوية) لبعض أنواع المحاصيل مثل البرسيم، البرسيم الحلو، الخس، السبانخ، والقمح. ومع ذلك، كلما ابتعدت درجة حرارة البيئة-التربة عن المستوى الأمثل، زاد الوقت الذي تستغرقه البذرة للإنبات وزاد خطر تلف البذرة-البادرة.
- الأكسجين: ضروري أثناء الإنبات لأن وتيرة تنفس البذرة تزداد تدريجياً.
المراجع
http://grazer.ca.uky.edu/content/value-coated-seed
https://www.mdpi.com/2077-0472/10/11/526
https://www.permaculturenews.org/2017/03/09/soil-temperature-seed-germination/
https://link.springer.com/chapter/
https://www1.biologie.uni-hamburg.de/b-online/ibc99/koning/seedgerm.html
http://www.seedbiology.de/structure.asp
https://www.fs.usda.gov/wildflowers/
http://faculty.valenciacollege.edu/tklenk/botany/labs/fruits.htm
https://courses.botany.wisc.edu/botany_400/Lab/LabWK03Fruitkey.html
https://extension.umaine.edu/gardening/
https://extension.missouri.edu/
https://mastergardener.extension.wisc.edu/files/2019/02/PlantPropagationMG.pdf
https://extension.illinois.edu/blogs/ilriverhort/2017-02-03-test-seed-viability
https://www.researchgate.net/publication/355393673_Methods_of_Propagation_in_Vegetable_Crops
https://www.tnstate.edu/faculty/ablalock/documents/Plant%20Propagation%20101.pdf
https://crfg.org/wp-content/uploads/PLANT-PROPAGATION-2017-Presentation.pdf
http://grazer.ca.uky.edu/content/value-coated-seed
https://www.mdpi.com/2077-0472/10/11/526
https://www.permaculturenews.org/2017
مزيد من القراءات
ما هو تكاثر النبات – أنواع وخصائص مواد التكاثر الجنسي واللاجنسي
الانتشار اللاجنسي أو الخضري للنباتات: ما هو؟
