Germinazione seme

FATTORI COINVOLTI DELL'IMBIBIZIONE

L'imbibizione è sicuramente cruciale . L'assorbimento di acqua da parte del seme ,come il

movimento dell'acqua nel suolo,o in questo caso il movimento dell'acqua dal suolo al terreno è

regolato dal potenziale idrico,in particolare dalla differenza di potenziale idrico fra suolo e seme.

Le componenti del potenziale idrico,sia che siamo in una matrice come il suolo o nel seme,sono

comunque 3 :

1) potenziale osmotico

2) potenziale di matrice

3) potenziale di pressione.

Quindi queste 3 componenti determinano il potenziale idrico in una delle 2 matrici e il movimeno

dal terreno al suolo (o seme ?)ci sarà fintantochè il seme ha un potenziale idrico minore.

Ovviamente perchè si abbia questo moviemento d'acqua ènecessario che ci sia un buon contatto tra

il seme e il terreno e questo è il motivo per cui in laboratorio si sta attenti a fornire dei substrati

adatti e in campo si presta così tanta attenzione alla preparazione del letto di semina. E ovviamentii

tegumenti del seme devono esssere permeabili.

Quindi sostanzialmente noi le tre fasi della germinazione le possiamo rappresentare con 1 grafico

schematizzato,dove il movimento dell acqua vediamo che va attraverso 3 fasi :

1) la prima fase che è la vera e propria fase dell'IMBIBIZIONE e abbiamo detto che questa fase è

indipendente dalla vitalità del seme . E in questa fase il motore principale dell'assorbimento di

acqua è dato dal basso potenziale idrico dato dalla componente matriciale ,perchè il seme è

asciutto ,ha un basso contenuto idrico e conitne sostanze fortementi idrofile,quali le proteine e i

carboidrati-->quindi sono queste due componenti che determinano questoprimo assorbimento

dell'acqua. La componente ormotica in questa fase è molto bassa ed essa da cosa dipende ?non dalle

macromolecole ,ma dalle molecole relativamente piccole come zuccheri, sali (che però non sono

abbondanti nei semi ),acidi organici e amminoacidi-->queste piccole molecole non sono cmq

particolarmente rilevanti nel determinare l'assorbimento dell'acqua in questa fase ,per cui la

componente prevalente è essenzialmente quella matriciale.

2) dopodichè con l'innescarsi dei vari meccanismi biochimici all'interno del seme a seguito

dell'idratazione, abbiamo l'innesco di tutti i meccanismi biochimici e in questa fase cominciano a

rendersi disponibili + molecole a basso peso molecolare che contribuiscono ad assorbire,ad

abbassare il potenziale idrico x via osmotica . Mentre d'altra parte dobbiamo considerare che il

seme (l'embrione ) è contenuto dentro ai tegumenti ,i quali operano un contenimento,1

pressione,quindi tegumenti del seme o il frutto (pericarpo ) esercitano invece un potenziale invece

positivo,che si oppone all'assorbimento d'acqua (componente di pressione del potenziale ) e anche

le cellule vegetali sono costituite da 1 parete che si oppone all'assorbimento dell'acqua e quindi alla

fine da questo bilanciamento fra le forze che tendono ad impedire l'assorbimento dell'acqua e i

soluti che pian piano si rendono disponibili si ha questa FASE DI EQUILIBRIO (STASI) che può

durare 1 tempo + o meno lungo a seconda delle situazioni e noi possiamo anche

manipolarla,possiamo manipolare questa fase (come vedremo).

3)Cmq sta di fatto che quando per motivi metabolici,biochimici,qualcosa succede a 1 certo

punto,per cui il seme ,o perchè ha degradato gli inibitori o perchè sono mutate altre

condizioni,germina,cioè protrude la radichetta. Alla protrusione della radichetta segue poi segue per

via della massiccia DEGRADAZIONE DEI POLIMERI (amidi,proteine) e i monomeri risultanti

generano 1 potenziale osmotico basso che è quello che poi sostiene la crescita post-protrusione.

La germinazione del seme la possiamo oggi,in molti laboratori,si stanno mettendo anche appunto

dei sistemi ottici di visione ,di controllo,di analisi di immagine x monitorare automaticamente i

processi germinativi,quindi pian piano nei prossimi decenni andremo verso l'abbandono progressivo

dei test di laboratorio che attualmente facciamo,nel senso che è possibile con 1 analisi di immagine

seguire l'andamento del tempo,vediamo qui sono specie diverse,l'ingossamento nelle varie fasi

dell'imbibizione del seme,è possibile seguire questi cambiamenti di dimensione,di forma e anche

registrare il momento in cui viene fuori la radichetta.

PRIMING

L'andamento del processo dell'imbibizione può essere manipolato,ma a che pro? diventa sempre +

comune nella tecnologia delle sementi fornire dei trattamenti aggiuntivi che migliorino la qualità

del seme,1 di questi è il priming. Priming è 1 nome che ci suona familiare,i primer sono quelli che

innescano x es le reazioni di pcr,oppure sono quelli anche presenti nelle cellule vegetali e destinati

all'iniziazione della replicazione del dna. In tal caso priming è 1 tecnologia,o meglio 1 insieme di

tecnologie (xk vi sono approcci da molto basic a molto tecnologici ) ed essenzialmente significa

"iniziare,dare un avvio ",ma dare 1 avvio a che cosa ? ai processi germinativi e come si fa a dare 1

avvio ai processi germinativi ?e intanto prima di tutto quale sarebbe lo scopo ? quello di fornire al

seme prima della semina 1 sorta di trattamento che lo renda più pronto e + robusto,più pronto a

germinare quando messo a dimora e + capace di sopportare varie condizioni avverse (dai

microrganismi agli stress fisiologi). In questo grafico viene riportato cosa ? la linea tratteggiata

indica il corso dell'imbibizione ,quindi le tre fasi della germinazione ,cioè la prima di

imbibizione,quella centrale di intenso biochimismo che prepara la fuoriuscita della radichetta e poi

la terza fase. E' possibie semplicemente operare sulla disponibilità idrica del substrato o

dell'ambiente in cui il seme è posto a germinare,quindi x es fornendo 1 quantità di acqua

insufficiente,cioè tale da far imbibire il seme a 1 livello idrico tale da permettergli i questa fase di

cominciare a mettere in funzione i meccanismi metabolici della germinazione,senza però

fornigliene abbastanza di acqua (quindi acqua fattore limitante ) tale che possa far emettere la

radichetta. Come si può fare questa cosa ? si può fare :

1)semplicemente (e viene fatto nella pratica agricola ) inumidendo il seme limitando semplicemente

la quantità di acqua

2) oppure in maniera molto + precisa e più controllata si fa avvenire l'imbibizione non in presenza

di acqua pura,ma in presenza di acqua + 1 sostanza osmoticamente attiva che può essere ad es sali o

zuccheri,o il PEG(polietilene-glicole)-->ciò che fanno queste sostanze è di abbassare il potenziale

idrico dell acqua ,per cui potenziale idrico dell'acqua limita l'assorbimento da parte del seme.

In questa fase che noi possiamo sostanzialmente far durare quanto vogliamo ,diamo la possibilità ai

semi di svolgere quell'attività preparatoria alla germinazione in condizioni protette,perchè

normalmente il seme affronta questa situazione in campo dove ha tutta 1 serie di insidie-->noi

possiamo far avvenire questa imbibizione (fase 1 ) e questa preparazione (fase 2?) in condizioni

protetette e questo ha anche 1 grade vantaggio,perchè se abbiamo 1 popolazione di semi che ha 1

eterogeneità di tempo di germinazione,in questo modo riuscimo a comprimere ,a rendere +

contemporanea la germinazione dei semi della popolazione.

A quest'imbibizione può seguire a 1 certo punto o l'utilizzo immediato per cui semplicemente se il

seme imbibito è sufficientemente robusto,maneggiabile,in condizione imbibita,può essere

distribuito in campo,messo a dimora. Oppure si può fare ed è quello che viene fatto nella parte

della nuova tecnologia del seme,il seme viene redisidratato,dissecato a 1 livello di sicurezza,e

conservato come se fosse il seme appena lavorato,appena raccolto . Dopodichè nel momento in cui

viene riesso a dimora,la fase 2 è moto + rapida,quasi non esiste,perchè sostanzialmente "ha già fatto

i compiti a casa " potremmo dire,cioè il seme ha già rimesso in azione tutti i suoi meccanismi. La

conservazione è fatta a temperature non basse,fresche,ma soprattuto è importante controllare il

livello di umidità x evitare che possa riprendere l'attività metabolica.

Come vediamo questi sono degli esempi fatti applicando questo seme generale : possiamo utilizzare

delle soluzioni a potenziale idrico via via descrescente e possiamo vedere che in acqua l'andamento

dell'imbibizione e della germinazione sarebbe quello,poi questo a sx è semplicemente l'andamento

del contenuto idrico quindi semplicemente come si mette in equilibrio con l'ambiente ; noi

possiamo però,aumentando la concentrazione e quindi abbassando il potenziale idrico ,possiamo

tenere il seme al di sotto di 1 livello soglia (riga tratteggiata ),che sarebbe quella che permetterebbe

la germinazione. Quindi possiamo tenere il seme a 1 contenuto idrico desiderato e questa cosa come

dicevamo si può fare : o fornendo la quantità di acqua insufficiente x germinare ,o utilizzando 1

soluzione o talvolta anche mantenendo il seme in equilibrio con delle soluzioni saline che

saturano,dove soluzioni saline in ambienti chiusi,queste soluzioni evaporano cmq,tendono a creare

un ambiente saturo però a 1 livello di umidità tale che il seme non riesce a raggiungere la

germinazione.

E questo è l'effetto su come si riesce a rendere + contemporaneo il processo germinativo in 1 lotto

di seme di controllo che non ha subito il trattamento-->vediamo come è disperso il processo

germinativo nel cosro del tempo. Mentre lo stesso lotto di seme dopo priming è posto a germinare e

l'andamento della germinazione è molto + contenuto ,con 1 deviazione molto + ridotta.

Questi trattamenti sono attualmente praticati nell'industria sementiera-->in italia non abbiamo una

grande tradizione da questo punto di vista e nemmeno 1 grande ricerca,ma in Olanda ci sono molte

ditte che forniscono questo tipo di trattamenti migliorativi x le sementi a richiesta -->quindi le

nostre ditte sementiere mandano il seme selezionato verso questi centri olandesi dove vengono

trattati e magari confettati.

LUCE

riprendo il discorso dall slide...... questo fitocromo è questo pigmento che ha la capacità di rilevare

la quantità,la qualità anche e in tal modo anche il fotoperiodismo,in modo tale da regolare diversi

processi cellulari,in particolare in questo caso la germinazione.

Il fitocromo esiste in 2 forme diverse,una rossa che assorbe radiazione a 660 nm e si trasfmorma in

1 forma far red e a sua volta questa forma far red assorbe radiazio