נביטה
הנביטה היא שמו של מכלול תהליכים הגורמים לעובר, הנמצא בתרדמה בתוך זרע, לחדש את התפתחותו ולהפוך לצמח.
קליטת מים ותחילת הנביטה
עם רתיחת הזרע, כשמחובר לצמח האם, הפעילות המטבולית של ברוינג בתוכו יורדת לרמה נמוכה ביותר, שמאפיינת מצב של שינה. המצב לא משתנה גם אחרי פיזור הזרעים, כי הזרע הבשל אינו נובט עד אשר מתהווים תנאי סביבה מתאימים.
בתחילה סופח הזרע מים מסביבתו, ללא השקעת אנרגיה, באמצעות חומרים חלבוניים סופחי מים, המצויים בקליפה[1]. בגלל זה הזרע תופח וקליפתו נבקעת. תפיחה אינה סימן לנביטה, כי גם זרעים בהם העובר מתים, יתפחו. בשלב הזה, גם האנדוספרם והעובר קולטים מים והתהליכים המטבוליים, שהתרחשו בזרע במידה מינימלית, מתגברים. מופעלים אנזימי עכול, המפרקים את חומרי התשמורת מהאנדוספרם או הפסיגים וכן אנזימי נשימה, המספקים לתאי העובר את האנרגיה הדרושה. לתהליך זה נחוצה אספקה שוטפת של חמצן. אם יש בקרקע עודף מים, יתהווה מחסור בחמצן והזרע הנובט ירקב.
התפתחות הנבט והבקרה ההורמונלית
בהמשך חלה בעובר התרבות מהירה של תאים. התאים עוברים התמיינות ומתפתחים לשורשון ונצרון, אשר פורצים מתוך הזרע. מבחינים בשני טיפוסים של נביטה: נביטה על-אדמתית ונביטה תת-אדמתית. בנביטה על - אדמתית, הפסיגים והנצר של הנבט מתרוממים מעל פני הקרקע, בגלל התארכות תת-הפסיג. בנביטה תת-אדמתית, הפסיגים נשארים בתוך הקרקע ורק הנצר שמעליהם בוקע מתוכה, בגלל התארכות העל-פסיג[2]. בהשפעת הורמוני צמיחה, השורשון תמיד יגדל כלפי מטה והנצרון כלפי מעלה, ללא קשר לזווית בה מונח הזרע[3]. השורשון גדל ומפתח יונקות, אשר מתחילות לקלוט מהקרקע מים ומינרלים. הנצרון בוקע מעל פני הקרקע, מצמיח עלים ומתחיל בתהליך הפוטוסינתזה. תהליך הנביטה מושפע מהורמוני צמיחה, אשר מתחלקים לשתי קבוצות: מעודדי נביטה ומעכבי נביטה. בין מעודדי הנביטה נמנים ג'יברלין, ציטוקינין ואוקסין, ואילו בין המעכבים - בעיקר חומצה אבציסית (ABA )[4]. הג'יברלין מווסת ומעודד נביטה, ומבטל את התרדמה של העובר[4]. הוא מפעיל אנזימים, המפעילים גנים המעורבים בתהליך הנביטה. הג'יברלין מפעיל גם אנזימים המעורבים בפירוק חומרי התשמורת ובהעברת תוצרי הפירוק המזינים אל העובר. הציטוקינין משפיע על ידי ביטול ההשפעה המעכבת של ABA על הנביטה. במהלך ההתפתחות של פירות רבים עולה בהם רמת ה-ABA. בדרך זו נמנעת נביטת הזרעים בתוך אותם פירות, למרות הסביבה הלחה. הוכחה לפעילות החומצה האבציסית ניתן למצוא במספר תופעות נוספות: במיצוי עוברים של זרעי כותנה שלא התפתחו נמצאה רמה גבוהה של ABA, ובעוברים שהתפתחו נמצאה רמה נמוכה של הורמון זה. גם השריית זרעים בתמיסת ABA מעכבת את הנביטה ורק שטיפה שלהם מסירה את העיכוב.
תנאים סביבתיים המשפיעים על הנביטה
כדי שהזרע יתחיל לנבוט הוא זקוק למספר תנאים: מים, חמצן, וטמפרטורה מתאימה. גם אור ונוכחות צמחים אחרים עשויים להשפיע על תהליך הנביטה.
- מים: כמות המים בזרעים היא נמוכה מאוד ולכן רמת הפעילות האנזימטית בהם נמוכה, והם יכולים לשרוד בתנאים קיצוניים. כדי לנבוט, הזרע חייב לספוח מים בכמות המספקת לגרום לתפיחתו עד לבקיעת הקליפה. בנוסף, ממלאים המים תפקיד חשוב בתהליכים האנזימטיים של הפקת אנרגיה, וכן פירוק והרכבת חומרים.
- תאורה: למינים שונים של צמחים דרושה תאורה על מנת שיתחילו בנביטה. לעומתם, יש זרעים שלא ינבטו אם הם חשופים לאור.
- ריכוזי גזים: התהליכים השונים הכלולים בנביטה דורשים חמצן. לכן ריכוז החמצן הסביבתי הוא משמעותי. ריכוז החמצן הדרוש לנביטה הוא כ-21%, כמו ריכוזו באוויר. תוספת חמצן משפרת את הנביטה, והפחתתו מאיטה אותה. ריכוז הפחמן הדו-חמצני פועל על הנביטה באופן הפוך.
- טמפרטורה: הטמפרטורה הדרושה לנביטה שונה במיני צמחים שונים, אך לרוב הטמפרטורה האידיאלית היא 20–30 מעלות צלזיוס.
- יש צמחים המפרישים חומרים מעכבי נביטה. קרבתם עלולה למנוע נביטת זרעים. התופעה זו נקראת אללופתיה.
השפעת האדם על הנביטה
כדי לשטוף את החומרים המעכבים מן הזרעים הרדומים, דרושה כמות גבוהה של מים. בדרך כלל, זרע אינו יכול לנבוט אם כמות המים שקלט לתוכו נמוכה מ-50% ממסתו. השריית זרעים במים מגבירה את קצב הנביטה. זרעים של צמחים עשבוניים צריך להשרות במשך 8–24 שעות. זרעים של עצים זקוקים למשך השריה ארוך אף יותר. גם הטמפרטורה משפיעה על קצב הנביטה ועל שיעור הנביטה. לרוב הזרעים של צמחים באזורנו דרושה טמפרטורה של 20–30 °C כדי לנבוט בשיעור גבוה. שינויי טמפרטורה בין היום ללילה, בתחום של 10 °C, מזרזים נביטה של רוב הזרעים. אוורור טוב של הקרקע מאפשר חילוף גזים בין מצע הנביטה לעובר ולכן אוורור הקרקע הוא פעולה חקלאית ידועה. מעטפות הזרע מפריעות לחמצן להגיע אל הזרע. כדי לאפשר נביטה של זרעים קשי נביטה, מסירים תחילה את מעטפות הזרע, או מאחסנים את הזרעים במשך תקופה מסוימת בתנאי קור ולחות גבוהה (הכמנה), כדי להגביר את כושר החדירות של המעטפות. בזרעים בעלי קליפה קשה ניתן גם לטפל על ידי השרייתם בתמיסת מלח או בחומצה גופרתית. האור משפיע על הנביטה של זרעים רבים. קרני האור גורמות לפעילות פוטוכימית בפיגמנט הנקרא פיטוכרום. הפיטוכרום יכול להיות במצב מעודד נביטה או במצב מעכב נביטה. לכן, יש זרעים שהחשיפה לאור מעודדת את הנביטה שלהם ואילו אצל אחרים החשיפה לאור מעכבת את הנביטה.
התאמות מיוחדות
לזרעים מדבריים שונים יש קליפה עבה, אשר מונעת מהם לנבוט בהשפעת רטיבות קלה, ורק כאשר יורד גשם משמעותי הם נובטים. בנוסף, זמן החיוניות שלהם ארוך יותר משל זרעים של צמחים לא מדבריים וכך הם יכולים לשרוד זמן רב, עד לַגשם משמעותי. יש צמחים מדבריים אשר לזרעיהם יש מנגנונים מתוחכמים, המונעים נביטה בו זמנית של כל הזרעים שבפרי. בכך הם מהווים בנק זרעים. אם בשנה מסוימת התפתח מזג אוויר אשר גרם למות הנבטים הצעירים, עדיין יש בקרקע מלאי זרעים לניסיון נביטה והתבססות בשנה שלאחר מכן. מקרה בולט במיוחד הוא מערכת בת 6 שלבים של התאמות לתנאי מדבר שניתן למצוא ב (לשעבר - ריסן נאכל).[דרושה הבהרה]
אופקים חדשים
פרופסור גד גלילי, מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן, חקר את תהליך הנביטה וגילה שמעברם של זרעים ממצב רדום למצב נביטה כרוך בשינויים פתאומיים ומרחיקי לכת בכל מערכות הזרע[5]. במעבר זה נפסקת היצירה של מאות חלבונים המעורבים במניעת נביטה מוקדמת ומופעלת יצירה של מאות חלבונים החשובים לנביטה. פרופסור גלילי קרא לשינויים אלה בשם כולל " מהפך הנביטה". באחרונה התברר שבבקרת התהליך משתתף גם אוטופאג' בררני. זהו תהליך של פירוק חלבונים המתרחש בתאים של יצורים רבים. בצמח המחקר של פרופסור גלילי, ארבידופסיס, התגלו כעשרה גנים העשויים להיות מעורבים באוטופאג' הבררני. אחד מגנים אלה, ATI1, עוזר לצמח להתגבר על תנאים בולמי נביטה.
- חשיבות ברפואה - בבני אדם, שיבושים בתהליך האוטופאג' הבררני מעורבים במחלות שונות כמו אלצהיימר, פרקינסון ועוד.
- חשיבות בחקלאות - כאשר ביטוי הגן ATI1 גובר, אחוז הזרעים הנובטים גדל, הם נובטים מהר יותר ובעצמה גבוהה יותר. ככל שהנביטה מהירה יותר וחזקה יותר, כך עשוי היבול לגדול.
קישורים חיצוניים
- נביטה באתר סיקינג
- ערגה אלוני, ריסן דק פורח במדבר, אתר כלנית
- נביטה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים
- ^ מסד יהודית, [kdror. co.il נביטה], באתר חינוכי של המועצה האזורית בני דרור
- ^ ד"ר אברהם גולדברג, הצמח העילאי בפעולתו, עין חרוד: הוצאת המחבר, 1963, עמ' 116-117
- ^ Arthur W. Galston and Peter J. Davies, Control Mechanisms in Plant Development, New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1970, עמ' 84-89
- ^ 4.0 4.1 Arthur W. Galston and Peter J. Davies, Control Mechanisms in Plant Development, New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1970, עמ' 135-147
- ^ צוות מכון ויצמן, במעבר חד, באתר הידען, 10 באוקטובר 2012
