Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур

15.07.2015

Большинство зерновых культур принадлежит к семейству злаковых (Gramineae — граминee). Растения этого семейства характеризуются следующими морфологическими признаками:
а) корень — мочковатый, нет главного стержневого корня, а имеется много почти одинаково развитых корешков; злаки отличаются способностью давать от стебля добавочные (стеблевые, воздушные) корни, чем обусловливается их способность куститься;
б) стебель у злаков — соломина, пустая внутри или частично заполненная паренхимной тканью (обычно в верхней части стебля), стебель разделен узлами — перегородками — на несколько междуузлий (4—5);
в) листья — прямые пластины ланцетовидной формы; у основания листьев имеется характерный для злаковых растений язычок (тонкая пленка);
г) цветы собраны в соцветия и форма соцветий является особенно характерной для отдельных злаковых культур; у одних куль тур (пшеница, рожь, ячмень) соцветия имеют форму колоса, у других (овес, рис, просо) — форму метелки, а у кукурузы на одном растении имеются отдельно мужские соцветия в форме метелки и женские в форме початка.
Колос состоит из стержня, разделенного выступами на членики; в каждом выступе находятся колоски один или несколько: у пшеницы и ржи — один колосок на выступе, у ячменя — три. В колоске между двумя колосковыми чешуйками расположены цветки — один или несколько. Так, рожь имеет двухцветковые колоски, в колосках пшеницы находятся три-пять цветков, а ячмень имеет в каждом колоске только один цветок.

Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур

Соцветия в виде метелки также имеют колоски одно- или многоцветковые. Например, в колоске риса имеется один цветок, в колоске проса один и два цветка, в колоске овса два, три и иногда четыре цветка. Мужские соцветия кукурузы имеют по два колоска одно-, двух- и реже трехцветковые; в женских соцветиях колоски обычно двухцветковые; плодущим бывает обычно только один цветок.
Отдельный цветок пшеницы (рис. 1) состоит из двух цветочных чешуй — пленок (наружной и внутренней), между которыми расположена завязь с двумя перистыми рыльцами (женские органы) и тремя тычинками с пыльниками (мужские органы). Внутри завязи находится семяпочка, а в ней ядро с зародышевым мешком. Пыльца по созревании обсыпает рыльца пестиков, проникает в семяпочку и зародышевый мешок — происходит оплодотворение. При таком устройстве цветков происходит так называемое самоопыление.
He всегда оплодотворение происходит самоопылением, иногда оно производится пыльцой с другого цветка и даже с другого растения. Такое опыление называется перекрестным. У некоторых растений, например у ржи, цветки устроены так, что самоопыление затруднено и пыльцу переносят в основном насекомые или ветер (тычинки цветка ржи слишком удлинены). У кукурузы перекрестное опыление обусловливается тем, что растение имеет отдельные цветки мужские (в метелке) и женские (в початке). В сельском хозяйстве в целях повышения урожайности иногда практикуют дополнительное искусственное опыление, например ржи.
Плодом злаковых растений является зерновка, называемая в практике обычно зерном.
Различают злаковые культуры голозерные как пшеница и рожь — у них при обмолоте колосьев зерна выпадают из цветочных пленок (чешуек), и культуры пленчатые как овес, ячмень, рис, у которых при обмолоте зерна остаются в цветочных пленках. Цветочные пленки у некоторых культур сравнительно легко отделяются от зерна, например у овса и риса, а у других прочно срастаются с зерном и отделяются от него с трудом, например у ячменя.
Плодом бобовых культур является боб, в котором находятся семена. На поверхности семени хорошо виден рубчик, которым семя прикреплено к бобу, оно получает через этот рубчик питание. Семя бобовых состоит из двух семядолей, покрытых кожицей (семенной оболочкой). Семядоли — это зачаточные листы зародыша; при прорастании семян они иногда выходят из земли и являются первыми листочками растения, например у фасоли. Это имеет место не у всех бобовых — у гороха, например, выходит из земли почечка. В семени бобовых можно видеть и части зародыша: почечку и корешок. Плоды подсолнечника, сафлора и некоторых других подобных культур называются семянками; у них семяпочка не срастается со стенками завязи и образовавшееся семя свободно лежит в одервеневшей завязи.
Строение плода. Внешний вид зерна пшеницы показан на рис. 1,a. Ha верхней части зерна видна бородка (или опушение), а на противоположном конце — зародыш. Вдоль зерна расположена бороздка (желобок), которая более отчетливо видна, если зерно разрезать поперек (рис. 1а). Густота и длина бородки, а также ширина и глубина бороздки не одинаковы у различных видов пшеницы и могут служить одним из характерных признаков для их отличия.
В зерне различают спинку (сторона, где расположен зародыш) и брюшко, вдоль которого проходит бороздка. При определении размеров зерна измеряют его длину, ширину и толщину, как это показано на рис. 1а. Форма зерен пшеницы бывает различной. Она также служит признаком для распознавания видов пшениц; имеются зерна овальной формы (широкие в середине и суженные на концах), овально-удлиненной — более узкие и длинные, яйцевидные (более широкие в нижней части), бочковидной формы (менее суженные на концах) и округлой формы (короткие и широкие).
Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур

Зерна ржи имеют почти такой же внешний вид: у них так же видны зародыш, бороздка и короткая бородка, но форма зерен несколько иная — они более узкие и длинные, чем зерна пшеницы.
Зерна овса и ячменя покрыты цветочными пленками, но если пленки снять, то на зерне также видны бороздка, бородка и зародыш. Ядро овса, кроме того, покрыто мелкими волосиками (пушком).
Зерна проса, риса, кукурузы, сорго не имеют ни бородки, ни бороздки — их относят в особую группу просовидных злаков. При проращивании они прорастают одним корешком, а не несколькими, как это наблюдается у настоящих (типичных) хлебных злаков.
Внутреннее строение зерна. Зерно состоит из трех основных частей: мучнистого ядра, или иначе эндосперма, оболочек и зародыша.
Оболочки разделяют на плодовую и семенную. Плодовая оболочка образовалась из стенок завязи цветка, а семенная — из стенок семяпочки.
При рассматривании продольного и поперечного разрезов зерна пшеницы под микроскопом (рис. 2 и рис. 3) видно, что плодовая оболочка, называемая иначе перикарпием, имеет следующие слои:
а) наружный слой, состоящий из 4—5 рядов клеток, ничем не заполненных; клетки крупных размеров расположены вдоль зерна; этот слой называется эпикарпием, или слоем с продольными клетками;
б) средний слой, состоящий из подобных же клеток, но расположенных в противоположном направлении; крупные размеры его клеток направлены поперек зерна; его называют мезокарпием, или слоем с поперечными клетками; клетки этого слоя в зрелых зернах тоже пустые, а в незрелых зернах они содержат хлорофильные зернышки; у пшеницы и ржи в этом слое имеется один ряд клеток, у овса и ячменя — три;
в) внутренний слой, или эндокарпий, состоящий из удлиненных клеток трубчатой формы с закругленными концами (трубчатый слой); клетки расположены вдоль зерна,
На поверхности плодовых оболочек находится слой очень уплотненных клеток, он называется кожицей, или эпидермисом; кожица покрыта воскообразным веществом.
Семенная оболочка, иначе периспермий, состоит из двух слоев:
а) пигментного слоя, плотно сжатые клетки которого содержат красящее вещество, иначе пигмент (желтоватобурого цвета у пшеницы) ;
б) гиалинового слоя с бесцветными клетками, структура их трудно различима под микроскопом.
Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур
Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур

За семенной оболочкой расположен так называемый алейроновый слой, который называют также краевым слоем эндосперма; у пшеницы, ржи, овса, риса, кукурузы этот слой состоит из одного ряда крупных толстостенных клеток, а у ячменя— из двух или трех рядов. Клетки в поперечном разрезе зерна имеют прямоугольную, иногда почти квадратную форму; при рассматривании под микроскопом слоя сверху видно, что клетки многоугольны и напоминают пчелиные соты. Вблизи зародыша клетки алейронового слоя становятся более мелкими, а вокруг зародыша их совсем нет, он покрыт только оболочками. Клетки алейронового слоя содержат азотистое зернистое вещество (зерна алейрона) и в некоторых клетках видны капельки масла. В клетках алейронового слоя ржи содержится зеленый пигмент хлорофилл.
Мучнистое ядро или эндосперм, состоит из крупных тонкостенных клеток неправильной формы; такие клетки называют паренхимными. В клетках находятся крахмальные зерна и белковые вещества. Крахмальные зерна разных размеров хорошо видны под микроскопом, белковые вещества (в виде нитей или тонких чешуек) трудно различимы даже при большом увеличении.
Зародыш (эмбрион) отделен от эндосперма щитком, через который происходит его питание при прорастании. В зародыше при достаточном увеличении можно различить две припухлости — почечку (будущий листок) и корешок.
Весовое соотношение отдельных частей в зернах разных сортов одной и той же культуры не одинаково. Исходя из работ А.П. Грищенко (б. Лзово-Черноморский зерновой научно-исследовательский институт, 1935—1936 гг.), можно принять в среднем весовое соотношение отдельных частей в зернах пшеницы в пересчете на сухое вещество (в процентах) в следующем виде:
Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур

Для зерен ржи (пo Л.Н. Любарскому) сортов Вятка и Авангард весовые соотношения получены в следующих размерах (в про центах на сухое вещество):
Морфологические особенности зерновых и зернобобовых культур

Пшеница по сравнению с рожью имеет более высокое содержание эндосперма.