Φυσιολογία και ανάπτυξη σπερμάτων

Οι σπόροι παραμένουν η κύρια διατροφή του ανθρώπου από τους αρχαιοτάτους ακόμη χρόνους. Το ρύζι και το σιτάρι, τα οποία συγκομίζονται, αποξηραίνονται και αποθηκεύονται, αποτελούν την κύρια πηγή αμύλου, ενώ οι σπόροι άλλων ειδών, όπως του βαμβακιού, του καλαμποκιού, του φασολιού, της ελιάς, του ηλίανθου, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ελαίου και πρωτεϊνών.

Μεταξύ των δενδροκομικών ειδών, τα σπέρματα της αμυγδαλιάς, της καστανιάς, της φουντουκιάς, του πεκάν, της φιστικιάς, και της καρυδιάς έχουν ανεβάσει το επίπεδο ζωής και συνέβαλαν στην αύξηση του εισοδήματος των παραγωγών των δενδροκομικών περιοχών.

Αν οι ξηροί καρποί συντηρηθούν καταλλήλως σε ψυγεία μετά τη συγκομιδή, τα σπέρματα διατηρούν τις βιταμίνες και τα ανόργανα συστατικά τους, γι' αυτό είναι θρεπτικά ανώτερα από τα επεξεργασμένα καρύδια. Τα σπέρματα της αμυγδαλιάς και της καστανιάς, που ψήνονται ή αλέθονται σε πάστα ή αλεύρι, χάνουν κάτι από τη θρεπτική τους αξία. Το τάγγισμα είναι ένα σοβαρό μετασυλλεκτικό πρόβλημα με τους ξηρούς καρπούς, που περιέχουν μεγάλες ποσότητες λαδιού.

Όσο αφορά την σπερματική βλάστη και την εμβρυογένεση το φαινόμενα που παρατηρούνται είναι τα ακόλουθα. Εντός της ωοθήκης του άνθους ενός πυρηνόκαρπου ή μηλοειδούς εμφανίζονται σπερμοβλαστικές καταβολές στην εσωτερική πλευρά της ωοθήκης. Καθώς η ωοθήκη εξογκώνεται μετά την επικονίαση και γονιμοποίηση του ωαρίου, η σπερμοβλάστη επίσης μεγεθύνεται. Η σπερμοβλάστη αποτελείται κυρίως από δυο ή τρία σποροπεριβλήματα, ένα δίκτυο ηθμαγγειωδών δεσμίδων και από τον εσώκλειστο πυρήνα, που συνίσταται από λεπτότοιχα υδάρη κύτταρα. Το ενδοσπέρμιο και το έμβρυο παραμένουν μικρά και μάλλον σε διάπαυση κατά το αρχικό στάδιο της σπερμοβλαστικής ανάπτυξης.

Στις σπερματικές βλάστες της μηλιάς και ροδακινιάς, το ενδοσπέρμιο και ο νούκελλος καταναλίσκονται κατά το χρονικό διάστημα, που το έμβρυο έχει αναπτυχθεί πλήρως. Τα υπολείμματα αυτών των δυο πλούσιων σε θρεπτικές ουσίες ιστών μετατρέπονται σε λεπτά μεμβρανώδη στρώματα, εσωτερικά του περιβλήματος. Σ' άλλα είδη, όπως στην κερασιά, μέρος του ενδοσπέρμιου μπορεί να παραμείνει στον ώριμο σπόρο. Το ενδοσπέρμιο του λωτού συνίσταται από χονδρότοιχα κύτταρα στα οποία είναι βυθισμένο το μικροσκοπικό έμβρυο.

Για την φυσιολόγια ανάπτυξης των σπερμάτων, ισχύουν τα ακόλουθα:

Διατροφή εμβρύου:

Τα φωτοσυνθετικά και αζωτούχα συστατικά μεταφέρονται στην αναπτυσσόμενη σπερματική βλάστη δια μέσου των τροφοδοτικών δεσμίδων, οι οποίες διαχωρίζονται στη χαλάζα της σπερματικής βλάστης, σχηματίζοντες ένα δίκτυο από ηθμαγγειώδεις δεσμίδες εντός του λεπτού σποροπεριβλήματος. Δια της διαδικασίας γνωστής ως χωρίς φορτίο ηθμός, οι ουσίες μεταφέρονται δια των ηθμοσωλήνων, εισέρχονται στα κύτταρα της εντεριώνης και μετά μεταφέρονται στα πλησίον παρεγχυματικά κύτταρα. Ηθμός με φορτίο και χωρίς φορτίο απαντά σ' όλα τα μέρη του φυτού.

Στα παρεγχυματικά κύτταρα σχηματίζονται αμυλόκοκκοι, που περιβάλλουν τις ηθμαγγειώδεις δεσμίδες, πράγμα που αποδεικνύει ότι ένα μέρος των φωτοσυνθετικών υλικών προσωρινά μετατρέπεται σε αποθεματική τροφή στο σποροπερίβλημα. Άλλα συστατικά του σποροπεριβλήματος της μηλιάς και ροδακινιάς μεταβολίζονται, πιθανόν στις δεσμίδες της εντεριώνης κατά τη διάρκεια της χωρίς φορτίο διαδικασίας. Οι συγκεντρώσεις της σορβιτόλης (σακχαρούχος αλκοόλη) και της σακχαρόζης είναι σχετικά υψηλές στα σποροπεριβλήματα της ροδακινιάς, αλλά χαμηλές στους ιστούς του νουκέλλου και ενδοσπερμίου.

Επιπροσθέτως, η δραστηριότητα της οξειδάσης της σορβιτόλης, το ένζυμο που μετατρέπει τη σορβιτόλη σε γλυκόζη, είναι υψηλή στο σποροπερίβλημα και χαμηλή στους εσωτερικούς ιστούς. Αφού η συγκέντρωση της σακχαρόζης στο νούκελλο είναι χαμηλή, το ένζυμο ινβερτάση, πιθανόν απαντά στο σποροπερίβλημα, υδρολύει τη σακχαρόζη σε γλυκόζη και φρουκτόζη. Οι διαλυτοί υδατάνθρακες, περιλαμβανομένου και του ινοσιτόλ και τα αζωτούχα συστατικά διαχέονται στους ιστούς του νουκέλλου και του ενδοσπέρμιου και τελικά στο έμβρυο. Οι κοτυληδόνες και ο εμβρυονικός άξονας απορροφούν αυτούς τους μεταβολίτες και μετατρέπουν αυτούς σε λίπη, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες που αποθηκεύονται ή χρησιμοποιούνται για δομικούς σκοπούς. Ο εμβρυονικός άξονας χρησιμοποιεί την αποθηκευμένη τροφή για αύξηση, κατά τη διάρκεια της βλάστησης.

Αποθήκευση τροφών υπό του εμβρύου:

Ένας ώριμος σπόρος συνίσταται από το σποροπερίβλημα, υπολείμματα του νουκέλλου και του ενδοσπέρμιου και το έμβρυο. Οι κοτυληδόνες της φιστικιάς των πυρηνόκαρπων και της καρυδιάς περιέχουν 40, 55, και 65% λάδι, αντίστοιχα. Το υπόλοιπο του εμβρύου συνίσταται από πρωτεΐνες και τμήματα κυτταρικών τοιχωμάτων. Οι σπόροι της καστανιάς και της μακαντάμιας αποθηκεύουν κυρίως άμυλο στις κοτυληδόνες. Οι σπόροι του λωτού, αποθηκεύουν γλυκομαννάνη (πολυσακχαρίτης) στα κυτταρικά παχιά τοιχώματα του ενδοσπέρμιου, που αντιστοιχεί στο 90% περίπου του βάρους του σπόρου. Τα κύτταρα αυτά διασυνδέονται με μόνιμες πλασμοδέσμες. Κατά το φύτρωμα (βλάστηση), το έμβρυο βυθισμένο βαθιά στο ενδοσπέρμιο εκκρίνει ένζυμα που υδρολύουν τα κυτταρικά τοιχώματα σε απλά σάκχαρα.

Επίδραση του σπόρου επί του καρπού:

Ο σχηματισμός των σπόρων εντός του περικαρπίου έχει σημαντική επίδραση επί της αναπτύξεως και του μεγέθους των καρπών. Στη μηλιά, ροδακινιά, ακτινίδιο και άμπελο, το μέγεθος και το σχήμα του καρπού επηρεάζονται από τον αριθμό των σπερμάτων που σχηματίζονται. Τα ένσπερμα αχλάδια της ποικιλίας Bartlett της αχλαδιάς είναι νοστιμότερα από τα παρθενοκαρπικά. Στους επικονιαζόμενους λωτούς, το χρώμα και η γεύση της σάρκας μεταβάλλεται με την ανάπτυξη των σπερμάτων.^[1]