บทที่5 การสืบพันธุ์ของพืชมีดอก

                                                                            

                                                                                                                                                                            

 การสืบพันธุ์ของพืชดอก

ดอกไม้นานาชนิด จะเห็นว่านอกจากจะมีสีต่างกันแล้วยังมีรูปร่าง ขนาด และโครงสร้างขอกดอกแตกต่างกัน ดอกบางชนิดมีกลีบดอกซ้อนกันหลายชั้น บางชนิดมีกลีบดอกไม่มากนักและมีชั้นเดียว ดอกบางชนิดมีขนาดใหญ่มาก บางชนิดเล็กเท่าเข็มหมุด นอกจากนี้ดอกบางชนิดมีกลิ่นหอมน่าชื่นใจ แต่บางชนิดมีกลิ่นฉุนหรือบางชนิดไม่มีกลิ่น ความหลากหลายของดอกไม้เหล่านี้เกิดจากการที่พืชดอกมีวิวัฒนาการมายาวนาน จึงมีความหลากหลายทั้งสี รูปร่างโครงสร้าง กลิ่น ฯลฯ แต่ถึงแม้จะมีความแตกต่างกันดอกก็ทำหน้าที่เหมือนกันคือ เป็นอวัยวะสืบพันธุ์ของพืช

ข้อดีของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืช

1.เหมาะสำหรับใช้ในการขยายพันธุ์พืชล้มลุกและพืชที่มีอายุสั้น เช่น ข้าว ผัก และไม้ดอกต่าง ๆ

2.ใช้ได้ดีกับพืชที่มีการผสมตัวเอง พืชพวกนี้แม้จะใช้เมล็ดเพาะ ต้นใหม่ก็จะไม่กลายพันธุ์ เช่น ข้าว ถั่ว

3.ใช้สำหรับปลูกพืชที่มีระบบรากแก้วที่แข็งแร็งและมีอายุยืน เช่น การปลูกสวนป่า การปลูกต้นไม้ริมทาง

4.ใช้ในการผสมพันธุ์โดยตรง คือการรวมลักษณะที่ดีของพืช 2 ต้น ไว้ในต้นเดียวกัน ทำได้โดยเขี่ยละอองเรณูของต้นหนึ่งไปใส่บนยอดเกสรตัวเมียของอีกต้นหนึ่ง รอให้ดอกที่ได้รับการผสมติดผลจนแก่แล้วจึงนำเมล็ดไปเพาะ เมล็ดที่ได้นี้จะเป็นเมล็ดพันธุ์ลูกผสม

ข้อเสียของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

1.หากเป็นพืชพวกที่มีการผสมข้าม เมื่อนำเมล็ดไปเพาะ มักจะได้ต้นใหม่ที่มีลักษณะไม่ตรงกับต้นพ่อหรือต้นแม่ เนื่องมาจากต้นใหม่ได้รับลักษณะจากต้นพ่อและต้นแม่รวมกัน สังเกตได้จากการเพาะเมล็ดมะม่วง ต้นใหม่ที่ได้อาจมีรสชาติของผลต่างไปจากต้นเดิม

2.ต้นไม้ที่เกิดจากการเพาะเมล็ดจะใช้ระยะเวลานานกว่าจะติดผล เมื่อเทียบกับการขยายพันธุ์ด้วยวิธีอื่น

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืชมีดอก

สิ่งมีชีวิตต้องการสารอาหารเพื่อการดำรงชีวิต เมื่อสิ่งมีชีวิตเจริญเติบโตเต็มที่ก็จะสืบพันธุ์เพื่อการดำรงเผ่าพันธุ์ของตนเองไว้ พืชก็เช่นเดียวกันการสืบพันธุของพืชมีทั้งการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืชดอกจะต้องมีการรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้กับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย ซึ่งเกิดขึ้นในดอก ดังนั้นดอกจึงเป็นอวัยวะสืบพันธุ์ของพืชดอก

โครงสร้างของดอก

ชนิดของดอก

ถ้าพิจารณาส่วนประกอบของดอกเป็นเกณฑ์ จะแบ่งชนิดของดอกไม้ได้ 2 ชนิด

1. ดอกครบส่วน หมายถึง ดอกไม้ที่มีส่วนประกอบครบทั้ง 4 วง คือ กลีบเลี้ยง กลีบดอก เกสรตัวผู้ และเกสรตัวเมีย อยู่ในดอกเดียวกัน เช่น ดอกแพงพวย ดอกบัว ดอกผักบุ้ง ดอกกุหลาบ ดอกชบา ดอกพู่ระหง และดอกมะเขือ ดอกต้อยติ่ง

2. ดอกไม่ครบส่วน หมายถึง ดอกไม้ที่มีส่วนประกอบไม่ครบทั้ง 4 วงในดอกเดียวกัน เช่น ดอกจำปา ไม่มีกลีบเลี้ยง ดอกตำลึงไม่มีเกสรตัวผู้หรือเกสรตัวเมีย ดอกข้าวโพด ดอกมะละกอ ดอกฟักทอง ดอกแตงกวา และดอกบวบ

ถ้าพิจารณาเกสรตัวผู้และเกสรตัวเมียเป็นเกณฑ์ จะแบ่งชนิดของดอกไม้ได้ 2 ชนิด

1. ดอกสมบูรณ์เพศ หมายถึง ดอกที่มีทั้งเกสรตัวผู้และเกสรตัวเมียอยู่ในดอกเดียวกัน เช่น ดอกมะเขือ ดอกชบา ดอกข้าว ดอกต้อยติ่ง ดอกมะม่วง ดอกบัว ดอกชงโค ดอกอัญชัน ดอกถั่ว ดอกกุหลาบ

2. ดอกไม่สมบูรณ์เพศ หมายถึงดอกที่มีแต่เกสรตัวผู้หรือเกสรตัวเมียอย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น ดอกข้าวโพด ดอกตำลึง ดอกฟักทอง ดอกมะละกอ และดอกบวบ
 

ดอกของพืชแต่ละชนิดจะมีจำนวนดอกบนก้านดอกไม่เท่ากัน จึงสามารถแบ่งดอกออกเป็น 2 ประเภท คือดอกเดียว (solotary flower) และช่อดอก (inflorescences flower)

ดอกเดี่ยว หมายถึง ดอกหนึ่งดอกที่พัฒนามาจากตาดอกหนึ่งตา ดังนั้นดอกเดี่ยวจึงมีหนึ่งดอกบนก้านดอกหนึ่งก้าน เช่น ดอกมะเขือเปราะ จำปี บัว เป็นต้น

ช่อดอก หมายถึง ดอกหลายดอกที่อยู่บนก้านดอกหนึ่งก้าน เช่น เข็ม ผักบุ้ง มะลิ กะเพรา กล้วย กล้วยไม้ ข้าว เป็นต้น แต่การจัดเรียงตัว และการแตกกิ่งก้านของช่อดอกมีความหลากหลาย นักวิทยาศาสตร์ใช้ลักษณะการจัดเรียงตัวและการแตกกิ่งก้านของช่อดอกจำแนกช่อดอกออกเป็นแบบต่างๆ

ช่อดอกบางชนิดมีลักษณะคล้ายดอกเดี่ยว ดอกย่อยเกิดตรงปลายก้านช่อดอกเดียวกัน ไม่มีก้านดอกย่อยดอกย่อยเรียงกันอยู่บนฐานรองดอกที่โค้งนูนคล้ายหัว เช่น ทานตะวัน ดาวเรือง บานชื่น บานไม่รู้โรย ดาวกระจาย เป็นต้นช่อดอกแบบนี้ประกอบด้วยดอกย่อยๆ 2 ชนิด คือ ดอกวงนอกอยู่รอบนอกของดอก และดอกวงในอยู่ตรงกลางดอกดอกวงนอกมี 1 ชั้น หรือหลายชั้นเป็นดอกสมบูรณ์เพศ หรือไม่สมบูรณ์เพศก็ได้ ส่วนมากเป็นดอกเพศเมียส่วนดอกวงในมักเป็นดอกสมบูรณ์เพศมีกลีบดอกเชื่อมกันเป็นรูปทรงกระบอกอยู่เหนือรังไข่
 
 
การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืชดอก
 

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ของพืชดอกจะเกิดขึ้นภายใน อับเรณู (anther) โดยมีไมโครสปอร์มาเทอร์เซลล์ (microspore mother cell) แบ่งเซลล์แบบไมโอซิสได้ 4 ไมโครสปอร์ (microspore) แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเท่ากับ n หลังจากนั้นนิวเคลียสของไมโครสปอร์จะแบ่งแบบไมโทซิส ได้ 2 นิวเคลียส คือ เจเนอเรทิฟนิวเคลียส (generativenucleus) และทิวบ์นิวเคลียส (tube nucleus) เรียกเซลล์ในระยะนี้ว่า ละอองเรณู(pollen grain)หรือแกมีโทไฟต์เพศผู้ (male gametophyte) ละอองเรณูจะมีผนังหนา ผนังชั้นนอกอาจมีผิวเรียบืหรือเป็นหนามเล็กๆแตกต่างกันออกไปตามแต่ละชนิดของพืช เมื่อละอองเรณูแก่เต็มท ี่อับเรณูจะแตกออกทำให้ละอองเรณูกระจายออกไปพร้อมที่จะผสมพันธุ์ต่อไปได้

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียของพืชดอกเกิดขึ้นภายในรังไข่ ภายในรังไข่อาจมีหนึ่งออวุล (ovule)หรือหลายออวุล ภายในออวุลมีหลายเซลล์ แต่จะมีเซลล์หนึ่งที่มีขนาดใหญ่ เรียกว่า เมกะสปอร์มาเทอร์เซลล์ (megaspore mother cell) มีจำนวนโครโมโซม 2n ต่อมาจะแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสได้ 4 เซลล์สลายไป 3 เซลล์ เหลือ 1 เซลล์ เรียกว่า เมกะสปอร์ (megaspore) หลังจากนั้นนิวเคลียสของเมกะสปอร์จะแบ่งแบบไมโทซิส 3 ครั้ง ได้ 8 นิวเคลียส และมีไซโทพลาซึมล้อมรอบ เป็น 7 เซลล์ 3 เซลล์อยู่ตรงข้ามกับไมโครไพล์ (micropyle) เรียกว่า แอนติแดล (antipodals) ตรงกลาง 1 เซลล์มี 2 นิวเคลียสเรียก เซลล์โพลาร์นิวคลีไอ (polar nuclei cell) ด้านไมโครไพล์มี 3 เซลล์ ตรงกลางเป็นเซลล์ไข่ (egg cell) และ2 ข้างเรียก ซินเนอร์จิดส์ (synergids) ในระยะนี้ 1 เมกะสปอร์ได้พัฒนามาเป็นแกมีโทไฟต์ที่เรียกว่า ถุงเอ็มบริโอ (embryo sac) หรือ แกมีโทไฟต์เพศเมีย (female gametophyte)

 
การถ่ายละอองเรณู
 
 
 
 

การถ่ายละอองเรณู หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ละอองเรณูปลิวมาตกบนยอดเกสรตัวเมียของดอกชนิดเดียวกัน จะเกิดขึ้นเมื่อละอองเรณูแก่เต็มที่ อับเรณูก็จะแตกออกเกิดเป็นละอองกระจายไป โดยอาศัยลม น้ำ หรือสิ่งอื่นๆพาไปในที่ต่างๆ โดยเฉพาะแมลง

พืชดอกแต่ล่ะชนิดมีละอองเรณูและรังไข่ที่มีรูปร่างลักษณะ และจำนวนที่แตกต่างกันเมื่ออับเรณูแก่เต็มที่ผนังของอับเรณูจะแตกออกละอองเรณูจะกระจายออกไปตกบนยอดเกสรตัวเมียโดยอาศัยสื่อต่างๆพาไป เช่น ลม น้ำ แมลง สัตว์ รวมทั้งมนุษย์ เป็นต้น ปรากฏการณ์ที่ละอองเรณูตกลงสู่ยอดเกสรตัวเมีย เรียกว่า การถ่ายละอองเรณู (pollination)

ละอองเรณูของพืชแต่ละชนิดมีรูปร่างแตกต่างกัน ลองเปิดดูตัวอย่างจากเว็บลิงก์ข้างล่างนี้นะคะ
เมื่อละอองเรณูตกลงบนยอดเกสรเพศเมีย ทิวบ์นิวเคลียสของละอองเรณูแต่ละอันจะสร้างหลอดละอองเรณูด้วยการงอกหลอดลงไปตามก้านเกสรเพศเมียผ่านทาง
รูไมโครไพล์ของออวุล ระยะนี้เจเนอเรทิฟนิวเคลียสจะแบบนิวเคลียสแบบไมโทซิสได้ 2 สเปิร์มนิวเคลียส (sperm nucleus) สเปิร์มนิวเคลียสหนึ่งจะผสมกับเซลล์ไข่ได้ไซโกต ส่วนอีกสเปิร์มนิวเคลียสจะเข้าผสมกับเซลล์โพลาร์นิวเคลียสไอได้ เอนโดสเปิร์ม (endosperm) เรียกการผสม 2 ครั้ง ของสเปิร์มนิวเคลียสนี้ว่า การปฏิสนธิซ้อน (double fertilization)

ลำดับขั้นตอนในกระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ สรุปได้ดังนี้

  1. เกิดการถ่ายละอองเรณู
  2. ละอองเรณูงอกเป็นหลอดแทงลงไปตามก้านเกสรตัวเมีย เรียกว่า หลอดละอองเรณู
  3. นิวเคลียสอันหนึ่งในละอองเรณู จะแบ่งตัวเกิดเป็นสเปิร์ม 2 เซลล์
  4. หลอดละอองเรณูแทงเข้าไปในออวุลทางรูไมโครไพล์ โดยสเปิร์มเซลล์หนึ่งจะเข้าไปผสมกับไข่ สเปิร์มที่เหลืออีกเซลล์หนึ่งจะเข้าไปผสมกับโพลาร์นิวเคลียส เรียกการปฏิสนธิแบบนี้ว่า การปฏิสนธิซ้อน

หลังการปฏิสนธิส่วนต่าง ๆ ของดอกมีการเปลี่ยนแปลง ดังนี้

  1. รังไข่ ( ovary ) เจริญเป็นผล
  2. ผนังรังไข่ ( ovary wall ) เจริญไปเป็นเปลือกและเนื้อของผลไม้
  3. ออวุล ( ovule ) จะเจริญไปเป็นเมล็ด
  4. ไข่ ( egg ) จะเจริญไปเป็นต้นอ่อนอยู่ภายในเมล็ด
  5. โพลาร์นิวเคลียส ( polar nucleus ) จะเจริญไปเป็นเอนโดสเปิร์ม ( endosperm )
  6. เยื่อหุ้มออวุล ( integument ) จะเจริญเป็นเปลือกหุ้มเมล็ด
  7. 7. สำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ ของดอกจะเหี่ยวแห้งและสลายตัวไป
 
วัฏจักรชีวิตของพืช

วัฏจักรชีวิต หมายถึงระยะการเจริญเติบโตและพัฒนาทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหนึ่งๆ เริ่มตั้งแต่ระยะการสร้างไซโกต (zygote) จนถึงการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (gamete) ดังตัวอย่างวัฏจักรชีวิตพืชดอกทั่วๆไปในแผนภาพข้างล่าง

 

 

วัฏจักรชีวิตโดยทั่วไปของพืชดอก ประกอบด้วยลักษณะต่างๆ ดังนี้
1. มีวัฏจักรชีวิตแบบสลับ (alternation of two generations) คือมีสองชั่วรุ่นสลับกัน ระหว่างชั่วรุ่นสปอโรไฟต์ (sporophyte) ที่มีจำนวนโครโมโซมสองชุด (2n) และชั่วรุ่นแกมีโทไฟต์ (gametophyte) ที่มีจำนวนโครโมโซมชุดเดียว (1n)
2. มีต้นพืชที่ไม่เหมือนกันสองแบบ คือ
2.1 สปอโรไฟต์ เป็นต้นพืชที่อยู่อย่างอิสระที่เราพบเห็นทั่วๆไป เช่นต้นถั่วลิสง ต้นข้าวโพด และต้นมะเขือเทศ สปอโรไฟต์สร้างสปอร์ (spore) สำหรับสืบพันธุ์
2.2 แกมีโทไฟต์ ไม่ใช่ต้นพืชที่อยู่อย่างอิสระ แต่เป็นพืชเบียนหรือกาฝากที่อาศัยอยู่ ภายในสปอโรไฟต์ นั่นคือ แกมีโทไฟต์เพศผู้หรือเรณูที่กำลังงอก (ดูภาพที่ 1 ลำดับที่ 7 และหน้า 36) และ/หรือแกมีโทไฟต์เพศเมียหรือถุงเอ็มบริโอ (ดูหน้า 49) แกมีโทไฟต์ทั้งสองชนิดนี้สร้าง เซลล์สืบพันธุ์ (gamete) ที่มีหน้าที่สืบพันธุ์เช่นกัน จะเห็นได้ว่าแกมีโทไฟต์เป็นส่วนที่อยู่ในดอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเกสรเพศผู้และเพศเมีย แกมีโทไฟต์จึงมีขนาดเล็กมาก นี่คือความจริงในอาณาจักรพืชที่ว่าแกมีโทไฟต์ของพืชดอกมีขนาดเล็กลงมาก เล็กกว่าของพืชมีสปอร์ต่างแบบ (heterosporous plant) ชนิดอื่นๆ รวมทั้งของพืชเมล็ดเปลือยด้วย ส่วนแกมีโทไฟต์นี้เป็นส่วนที่ไม่ค่อยจะคุ้นเคยในชีวิตประจำวันของเรา
3. ในวัฏจักรชีวิตของพืชดอกส่วนใหญ่ ชั่วรุ่นที่มีจำนวนโครโมโซมสองชุดจะเด่นกว่าชั่วรุ่นที่มีจำนวนโครโมโซมชุดเดียว ดังที่เราเห็นต้นข้าวหรือต้นผักกาดอย่างชัดเจน เราเรียกวัฎจักรชีวิตเช่นนี้ว่า diplontic ซึ่งตรงข้ามกับพวกสาหร่าย (algae) ที่มีชั่วรุ่นที่มีจำนวนโครโมโซมหนึ่งชุด (สาหร่ายที่เรามองเห็น) เด่นกว่า วัฎจักรชีวิตเช่นนี้เรียกว่า haplontic

การเกิดผล

ภายหลังการปฏิสนธิ ออวุลแต่ละออวุลจะเจริญไปเป็นเมล็ด ส่วนรังไข่จะเจริญไปเป็นผล
มีผลบางชนิดที่สามารถเจริญมาจากฐานรองดอก ได้แก่ ชมพู่ แอปเปิ้ล สาลี่ ฝรั่ง

ผลของพืชบางชนิดอาจเจริญเติบโตมาจากรังไข่โดยไม่มีการปฏิสนธิ หรือมีการปฏิสนธิตามปกติ แต่ออวุลไม่เจริญเติบโตเป็นเมล็ด ส่วนรังไข่สามารถเจริญเติบโตเป็นผลได้ เช่น กล้วยหอม องุ่นไม่มีเมล็ด

นักพฤกษศาสตร์ได้แบ่งผลตามลักษณะของดอกและการเกิดผลออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

1. ผลเดี่ยว (simple fruit) เป็นผลที่เกิดจากดอกเดี่ยว หรือ ช่อดอกซึ่งแต่ละดอกมีรังไข่เพียงอันเดียวเช่น ลิ้นจี่ เงาะ ลำไย ทุเรียน ตะขบ เป็นต้น

2. ผลกลุ่ม (aggregate fruit) เป็นผลที่เกิดจากดอกหนึ่งดอกซึ่งมีหลายรังไข่อยู่แยกกันหรือติดกันก็ได้อยู่บนฐานรองดอกเดียวกัน เช่น น้อยหน่ากระดังงา สตรอเบอรี่ มณฑา เป็นต้น

3. ผลรวม (multiple fruit) เป็นผลเกิดจากรังไข่ของดอกย่อยแต่ละดอกของช่อดอกหลอมรวมกันเป็นผลใหญ่ เช่น ยอ ขนุน หม่อน สับปะรด เป็นต้น

การเกิดเมล็ด

การปฏิสนธิของพืชดอกเกิดขึ้นภายในรังไข่ทำให้เกิดไซโกต และเอนโดสเปิร์ม จากนั้นไซโกตก็จะแบ่งเซลล์เพิ่มจำนวนมากขึ้น เพื่อพัฒนาเป็นเอ็มบริโอต่อไป ซึ่งการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเอ็มบริโอ และอัตราการแบ่งเซลล์รวมทั้งขนาดของเซลล์ที่ได้จากการแบ่งแต่ละบริเวณของเอ็มบริโอไม่เท่ากัน

ส่วนประกอบของเมล็ด

เมล็ด คือ ออวุลที่เจริญเติบโตเต็มที่ประกอบด้วยเอ็มบริโอที่อยู่ภายใน
เปลือกหุ้มเมล็ดอาจมีเนื้อเยื่อสะสมอาหารอยู่ภายในเมล็ดด้วย

เมล็ดประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้

1. เปลือกหุ้มเมล็ด เป็นส่วนที่อยู่นอกสุดของเมล็ดเจริญเติบโตมาจากเนื้อเยื่อชั้นนอกสุดของออวุลทำหน้าที่ป้องกันอันตรายต่างๆ ให้แก่เอ็มบริโอที่อยู่ภายในเมล็ด เช่น ป้องกันไม่ให้จุลินทรีย์เข้าไปในเมล็ดซึ่งจะทำให้เมล็ดไม่สามารถงอกได้ นอกจากนั้นเปลือกหุ้มเมล็ดยังมีสารพวกไขเคลือบอยู่ทำให้ลดการสูญเสียน้ำได้ด้วย

2. เอ็มบริโอ เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่จะเจริญไปเป็นต้นพืช ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้

ใบเลี้ยง (cotyledon) เมล็ดพืชใบเลี้ยงคู่มีใบเลี้ยง 2 ใบ ส่วนเมล็ดพืชใบเลี้ยงเดี่ยวมีใบเลี้ยง
เพียง 1 ใบ ใบเลี้ยงของพืชบางชนิดทำหน้าที่สะสมอาหาร เช่น ถั่วชนิดต่างๆ มะขาม บัว เป็นต้น

เอพิคอทิล (epicotyl) เป็นส่วนของเอ็มบริโอที่อยู่เหนือตำแหน่งที่ติดกับใบเลี้ยง
ส่วนนี้จะเจริญเติบโตไปเป็นลำต้น ใบและดอกของพืช

ไฮโพคอทิล (hypocotyl) เป็นส่วนเอ็มบริโอที่อยู่ใต้ตำแหน่งที่ติดกับใบเลี้ยง
ในระหว่างการงอกของเมล็ดพืชใบเลี้ยงคู่หลายชนิดไฮโพคอทิลจะเจริญดึงใบเลี้ยงให้ขึ้นเหนือดิน

แรดิเคิล (radicle) เป็นส่วนล่างสุดของเอ็มบริโออยู่ต่อจากไฮโพคอทิลลงมา ต่อไปจะเจริญเป็นราก

3. เอนโดสเปิร์ม เป็นเนื้อเยื่อที่มีอาหารสะสมไว้สำหรับการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ อาหารส่วนใหญ่เป็นประเภทแป้ง โปรตีน และไขมัน เมล็ดละหุ่ง เมล็ดละมุด มีเอนโดสเปิร์มหนามาก ส่วนใบเลี้ยงมีลักษณะแบนบางมี 2 ใบ สำหรับพืชพวกข้าว หญ้า จะมีใบเลี้ยงเพียงใบเดียว อาหารสะสมอยู่ในเอนโดสเปิร์ม เมล็ดพืชบางชนิดไม่มีเอนโดสเปิร์มเนื่องจากสะสมอาหารไว้ที่ใบเลี้ยง

การงอกของเมล็ด

เมล็ดพืชต่างชนิดกันจะมีส่วนประกอบบางอย่างที่เหมือนกัน และบางอย่างแตกต่างกัน

การงอกของเมล็ดถั่วเหลือง ไฮโพคอทิลจะยืดตัวชูใบเลี้ยงให้โผล่ขึ้นมาเหนือระดับผิวดิน การงอกแบบนี้จะพบ
ในพืชบางชนิด เช่น พริก มะขาม เป็นต้น การงอกของเมล็ดถั่วลันเตา ส่วนของไฮโพคอทิลไม่ยืดตัวทำให้ ้ใบเลี้ยงยังอยู่ใต้ดินเช่นเดียวกับการงอกของเมล็ดพืชใบเลี้ยงเดี่ยวทั่วๆไป หรือใบเลี้ยงคู่บางชนิด เช่น ขนุน มะขามเทศ
ส่วนของข้าวโพดงอกแล้วใบเลี้ยงไม่โผล่เหนือดิน มีแต่ส่วนของใบแท้ที่โผล่ขึ้นมาเหนือดิน

ปัจจัยที่มีผลต่อการงอกของเมล็ด

พืชเศรษฐกิจหลายชนิดยังคงต้องขยายพันธุ์ด้วยเมล็ด ดังนั้นในการเพาะเมล็ดจึงจำเป็น
จะต้องศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการงอกของเมล็ดพืช

โดยปกติเมล็ดพืชที่แก่เต็มที่จะมีความชื้นต่ำประมาณร้อยละ 10-15 มีอัตราการหายใจต่ำและมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีภายในเมล็ดน้อยมาก ดังนั้นเมล็ดจำเป็นต้องได้รับปัจจัยบางอย่างที่เหมาะสมจึงจะงอกได้ดังต่อไปนี้

น้ำหรือความชื้น เมื่อเมล็ดได้รับน้ำ เปลือกหุ้มเมล็ดจะอ่อนตัวลง ทำให้น้ำและออกซิเจนผ่านเข้าไป
ในเมล็ดได้มากขึ้น เมล็ดจะดูดน้ำเข้าไปทำให้เมล็ดพองตัวขยายขนาด และมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น น้ำจะเป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยาทางชีวเคมีต่างๆ ภายในเมล็ดมีการกระตุ้นการสร้างเอนไซม์เพื่อย่อยสลายสารอาหารที่สะสมในเมล็ดเอนไซม์ที่เกิดขึ้นในเมล็ดเ เช่น อะไมเลส จะย่อยแป้งให้เป็นมอลโทส โปรตีเอส จะย่อยโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโนทั้งมอลโทสและกรดอะมิโนละลายน้ำได้ และแพร่เข้าไปในเอ็มบริโอเพื่อใช้ในการหายใจและการเจริญเติบโตนอกจากนี้น้ำยังเป็นตัวทำละลายสารอื่นๆที่สะสมในเมล็ดและช่วยในการลำเลียงสารอาหารไปใช้ตัวอ่อนใช้ในการงอก

ออกซิเจน เมล็ดขณะงอกมีอัตราการหายใจสูง ต้องการออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการสลายสารอาหารเพื่อให้ได้พลังงานซึ่งจะนำไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึมต่างๆของเซลล์ แต่มีพืชบางชนิด เช่น พืชน้ำสามารถงอกได้ดีในออกซิเจนต่ำ ความชื้นสูง เพราะสลายสารอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนได้ แต่เมล็ดหลายชนิดจะไม่งอกเลย ถ้าออกซิเจนไม่เพียงพอแม้ความชื้นจะสูง เช่น เมล็ดวัชพืชหลายชนิดที่ฝังอยู่ในดินลึกๆเมื่อไถพรวนดินให้เมล็ดขึ้นมาอยู่ใกล้ผิวดิน จึงจะงอกได้

อุณหภูมิ เมล็ดพืชแต่ละชนิดต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสมในการงอกแตกต่างกัน เช่น
เมล็ดพืชเขตหนาวจะงอกได้ดีในช่วงอุณหภูมิ 10-20 องศาเซลเซียส เช่น หอมหัวใหญ่และผักกาดหัว งอกได้ดีที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส แต่ก็มีบางชนิดต้องการอุณหภูมิในช่วงกลางวันและกลางคืนที่ต่างกัน หรือให้อุณหภูมิต่ำสลับกับ อุณหภูมิสูง การงอกจะเกิดดี เช่น บวบเหลี่ยม ถ้าให้อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 16 ชั่วโมง สลับกับอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่วโมงเมล็ดจึงจะงอกได้ดี

แสง เป็นปัจจัยหนึ่งที่ควบคุมการงอกของเมล็ด เมล็ดพืชบางชนิดจะงอกได้ต่อเมื่อมีแสง เช่น วัชพืชต่างๆหญ้า ยาสูบ ผักกาดหอม สาบเสือ ปอต่างๆ เป็นต้น เมล็ดพืชอีกหลายชนิดไม่ต้องการแสงในขณะงอก เช่น กระเจี๊ยบ แตงกวา ผักบุ้งจีน ฝ้าย ข้าวโพด เป็นต้น

การพักตัวของเมล็ด

พืชบางชนิด เช่น มะม่วง ลำไย ขนุน ทุเรียน ระกำ ฯลฯ เมื่อผลเหล่านี้แก่เต็มที่แล้วนำเมล็ดไปเพาะในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ก็จะงอกเป็นต้นใหม่ได้
แต่บางชนิด เช่น แตงโม เมื่อผลแก่เต็มที่แล้วนำเมล็ดไปเพาะถึงแม้สภาพแวดล้อมเหมาะสมต่อการงอกแต่เมล็ดก็ไม่สามารถงอกเป็นต้นใหม่ได้ เรียกว่า มีการพักตัวของเมล็ด ( seed dormancy ) การพักตัวของเมล็ดมีสาเหตุหลายประการ ได้แก่

1 . เปลือกหุ้มเมล็ดไม่ยอมให้น้ำซึมผ่าน เข้าไปยังส่วนต่าง ๆ ของเมล็ด เนื่องจากเปลือกหุ้มเมล็ดหนา
หรืออาจมีสารบางชนิดหุ้มอยู่ เช่น คิวทิน หรือ ซูเบอริน ในธรรมชาติเมล็ดพืชบางชนิดที่หนาและแข็งจะอ่อนตัวลงโดยการย่อยสลายของจุลินทรีย์ในดินหรือการที่เมล็ดผ่านเข้าไปในระบบย่อยอาหารของสัตว์ที่เลี้ยงลูกด้วยนมหรือนก เช่น เมล็ดโพธิ์ เมล็ดไทร เมล็ดตะขบ หรืออาจแตกออกด้วยแรงขัดถูหรือถูกไฟเผา เช่น เมล็ดพืชวงศ์หญ้า วงศ์ไผ่บางชนิด เมล็ดตะเคียน เมล็ดสัก วิธีการแก้การพักตัวของเมล็ดจากสาเหตุนี้ อาจทำได้โดยการแช่น้ำร้อน หรือแช่ในสารละลายกรดเพราะจะทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดอ่อนนุ่ม การใช้วิธีกลโดยการทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดแตกออกมีหลายวิธี เช่นการเฉือนเปลือกแข็งบางส่วนของเมล็ดมะม่วงหรือวิธีนำไปให้ความร้อนโดยการเผา หรือการใช้ความเย็นสลับกับความร้อนซึ่งมักจะเก็บไว้ในที่อุณหภูมิต่ำระยะหนึ่งแล้วจึงนำออกมาเพาะ

2 . เปลือกหุ้มเมล็ดไม่ยอมให้แก็สออกซิเจนแพร่ผ่าน การพักตัวแบบนี้มีน้อย ส่วนใหญ่เป็นพืช
วงศ์หญ้าเป็นการพักตัวในระยะสั้น ๆ เก็บไว้ระยะหนึ่งก็สามารถนำไปเพาะได้ วิธีการแก้การพักตัวอาจทำได้โดยการเพิ่มแก็สออกซิเจน หรือใช้วิธีกลทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดแตก

3 . เอ็มบริโอของเมล็ดยังไม่เจริญเติบโตเต็มที่ เมล็ดไม่สามารถจะงอกได้ต้องรอเวลาช่วงหนึ่งเพื่อให้เอ็มบริโอมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี รวมไปถึงการเจริญพัฒนาของเอ็มบริโอให้แก่เต็มเมล็ดจึงจะงอกได้ เช่น เมล็ดของปาล์มน้ำมันอัฟริกา

4 . สารเคมีบางชนิดยับยั้งการงอกของเมล็ด เช่น สารที่มีลักษณะเป็นเมือกหุ้มเมล็ด
มะเขือเทศทำไห้เมล็ดไม่สามารถงอกได้ จนกว่าจะถูกชะล้างไปจากเมล็ด การแก้การพักตัวของเมล็ดอาจล้างเมล็ดก่อนเพาะหรือการใช้สารเร่งการงอก เช่น จิเบอเรลลิน ( gibberellin )

นอกจากนี้เมล็ดพืชในเขตหนาวของโลก เช่น แอปเปิ้ล เชอรี่ ต้องมีการปรับสภาพภายใน โดยการผ่านฤดูหนาวที่มีอุณหภูมิต่ำและมีความชื้นสูงจึงจะงอก เพราะอุณหภูมิที่ต่ำนี้ทำให้ปริมาณของกรดแอบไซซิก( abscisic acid ) ที่ยับยั้งการงอกของเมล็ดลดลงได้ ในขณะที่จิบเบอเรลลิน หรือไซโทไคนิน( cytokinin ) ที่ส่งเสริมการงอกของเมล็ดจะเพิ่มขึ้น

เมล็ดบางชนิดไม่ปรากฏว่ามีระยะพักตัวเลย บางชนิดอาจจะมีระยะพักตัวสั้นมากจนสังเกตไม่ได้
เมล็ดของพืชเหล่านี้ สามารถงอกได้ทันทีเมื่อตกถึงดิน บางชนิดงอกได้ทั้ง ๆ ที่เมล็ดยังอยู่ในผลหรือบนลำต้น เช่น เมล็ดขนุน เมล็ดโกงกาง เมล็ดมะละกอ เมล็ดมะขามเทศ เป็นต้น

การตรวจสอบคุณภาพของเมล็ดพันธุ์

การปลูกพืชจะประสบความสำเร็จขึ้นอยู่กับคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ ดังนั้นจึงต้องมีการตรวจสภาพของเมล็ดพันธุ์
การเสื่อมคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ อาจเกิดจากการเสื่อมสภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ การทำงานของเอนไซม์ และอัตราการหายใจที่ลดลง ในการนำเมล็ดมาเพาะปลูก หรือนำออกจำหน่ายจำเป็นจะต้องตรวจสอบคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ว่ามีคุณภาพ หรือเสื่อมคุณภาพ

การตรวจสอบคุณภาพของเมล็ดพันธุ์นั้น มีการตรวจสอบคุณภาพต่าง ๆ หลายประการ เช่น ความสามารถในการงอกหรือความมีชีวิตของเมล็ดพันธุ์ การตรวจสอบความแข็งแรงของเมล็ดพันธุ์ ความบริสุทธิ์ของเมล็ดพันธุ์ ความชื้นของเมล็ดพันธุ์ เป็นต้น ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะการตรวจสอบความแข็งแรงของเมล็ดพันธุ์พืชเท่านั้น

ความแข็งแรงของเมล็ดพันธุ์พืช ( seed vigour ) หมายถึงลักษณะรวม ๆ หลายประการของเมล็ดอันเป็นลักษณะเด่นที่เมล็ดสามารถแสดงออกมาเมื่อนำเมล็ดนั้นไปเพาะในสภาวะแวดล้อมที่แปรปรวนนและไม่เหมาะสมเมล็ดที่มีความแข็งแรงสูงจะสามารถงอกได้ดี ส่วนเมล็ดที่มีความแข็งแรงต่ำไม่สามารถงอกได้หรืองอกได้น้อยการตรวจสอบความแข็งแรงของเมล็ดพันธุ์มีอยู่ด้วยกันหลายวิธี เช่น การเร่งอายุของเมล็ดพันธุ์ การวัดดัชนีการงอกของเมล็ด เป็นต้น

การเร่งอายุของเมล็ดพันธุ์ เป็นการกระทำเพื่อใช้ตรวจสอบความแข็งแรงของเมล็ดพันธุ์เพื่อที่จะทำนายว่าเมล็ดพันธุ์นั้น เมื่อเก็บรักษาไว้เป็นเวลานานแล้วจะมีค่าร้อยละของการงอกสูงหรือไม่ วิธีการเร่งอายุเมล็ดพันธุ์ก็คือ

นำตัวอย่างของเมล็ดพันธุ์จากแหล่งที่ต้องการตรวจสอบมาใส่ไว้ในตู้อบที่อุณหภูมิ
 

Comments