Wenn ein Samen keimt, nimmt er das embryonale Wachstum wieder auf. Dies erfordert korrekte Umgebungsbedingungen. Die Temperatur muss optimal sein, während genügend Wasser und Sauerstoff zur Verfügung stehen. Eine Samenruhe tritt auf, wenn ein lebensfähiger Samen trotz notwendiger Umweltbedingungen nicht keimt. Primäre Keimruhe ist die Bezeichnung für die Freisetzung des Samens aus der Pflanze bereits in einem ruhenden Zustand. Dies unterscheidet sich von der sekundären Keimruhe, wenn der Samen nach der Freisetzung aufgrund von Umweltfaktoren in den Ruhezustand übergeht.
Ursachen der primären Ruhelosigkeit
Die beiden Arten der primären Ruhephase werden Embryoruhe und mantelinduzierte Ruhe genannt. Die Embryoruhe wird durch eine inhärente Eigenschaft des Embryos verursacht, meistens durch Wachstumshemmer oder das Fehlen von Wachstumsenzymen. Die mantelinduzierte Ruhe wird durch die Samenschale verursacht. Andere umhüllende Gewebe wie Endosperm, Perikarpen oder extraflorale Organe können eine fellinduzierte Ruhe verursachen. Es gibt fünf grundlegende Mechanismen, die eine fellinduzierte Ruhephase verursachen. Diese Mechanismen sind mechanische Beschränkung, Sauerstoffundurchlässigkeit, Wachstumsinhibitoren und blockierte Wasseraufnahme.
Mechanische Beschränkung
Während der Keimung dringt die Keimwurzel (der Teil des Embryos, der zur Primärwurzel wird) normalerweise in die Samenschale ein. In einigen Fällen der Ruhephase ist die Samenschale jedoch zu starr, um zu brechen. Eine häufige Ursache für mechanische Zurückhaltung ist die Verholzung. Dies bedeutet, dass die Zellwand nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen mit Lignin imprägniert ist. Lignin ist ein amorphes Material, das aus Phenylpropanoidverbindungen besteht. Nicht verholzte Gewebe können auch die embryonale Expansion unterdrücken. Zum Beispiel kann das Endosperm von Salatsamen die Keimung verhindern. Möglicherweise sind zellwandabbauende Enzyme erforderlich, um das Endosperm zu schwächen, um die Keimung zu ermöglichen.
Sauerstoffundurchlässigkeit
Experten glauben, dass Samenhüllen die Keimung hemmen können, indem sie Sauerstoff auf den Embryo beschränken, so Plant Physiology Online. Studien haben gezeigt, dass eine Sauerstoffinfusion zur Keimung eines zuvor ruhenden Samens führen kann. Dies wurde erreicht, indem die Samenschale mit konzentriertem Sauerstoff behandelt oder ein kleines Loch in die die Ummantelung mit einer Nadel und liefert damit den Beweis für den Zusammenhang zwischen Sauerstoffdurchlässigkeit und Ruhe. Ein Artikel im Journal of Experiment Botany legt jedoch nahe, dass die Sauerstoffdurchlässigkeit für einige Samen möglicherweise kein Faktor ist. Über den Zusammenhang zwischen der Rolle von Sauerstoff in der Ruhephase ist noch viel Unbekanntes.
Wachstumshemmer
Wachstumshemmer können auch die Ursache für die Ruhe sein. Diese Enzyme verhindern das Keimen eines Samens. Samenschalen und Perikarpen können hohe Mengen an Wachstumshemmern enthalten, die die Keimung unterdrücken. Auch die Samenschale kann das Entweichen von Wachstumshemmern verhindern, die eine Samenruhe verursachen.
Wasserundurchlässigkeit
Die Unfähigkeit, Wasser aufzunehmen, ist eine weitere mögliche Ursache für die Samenruhe. Wachsige Nagelhaut, verknöcherte Schichten und verholzte Sclereiden können alle zur Wasserundurchlässigkeit beitragen. Diese Art der Ruhe ist bei Pflanzen in ariden und semiariden Umgebungen üblich.
Ruhe des Embryos
Die Embryoruhe unterscheidet sich von der mantelinduzierten Ruhe, da sie nicht auf Faktoren zurückzuführen ist, die mit der Samenschale zusammenhängen. Eine Studie der American Society of Plant Biologists ergab, dass Wachstumshemmer, insbesondere endogene Abscisinsäure (ABA), die Keimruhe des Embryos verursachen können. Das Fehlen von Wachstumsförderern wie Giberellinsäure (GA) kann laut Plant Physiology Online ebenfalls zur Keimruhe des Embryos führen.