Tohumların Çimlenmesi
Çimlenme, ana bitkiden ayrılmış bulunan tohumda büyüme faaliyetinin başlaması, embriyodan yeni bir bitkinin oluşması olayıdır. Çimlenme sonucu oluşan yeni bitki çöğür, yoz veya fide diye adlandırılır.
Çimlenme için üç esas şartın bulunması gerekir. Bunlar:
- Embriyonun canlı ve çimlenme yeteneğinde olması
- Tohumun mutlaka uygun çevre şartları içinde bulunması
- Çimlenmeyi engelleyen iç etmenlerin ortadan kalkmış olması gerekir.
Çimlenme olayı, tohumun bünyesinde oluşan birçok biyokimyasal ve fizyolojik değişikliklerden oluşan bir olaydır. Çimlenme olayı, ortamda mevcut suyun tohum tarafından emilmesi ile başlar. Suyun etkisiyle tohum kabuğunun yumuşaması, protoplazmanın sulanması ile tohum şişer ve kabuğu çatlatır. Çimlenen tohumda, suyun alınmasını izleyen solunum hızının artışıdır. Çimlenmenin devamı için, suda çözünmez halde bulunan karmaşık (kompleks) yapıdaki maddelerin enzimler yardımıyla çözünebilir basit maddeler haline geçmesi ve büyüme noktalarına taşınması gerekir. Bu maddeler büyüme noktalarında, büyüme için gerekli enerjiyi sağlamada kullanılır. Bunların bir kısmı da yeni hücrelerin yapı maddesi haline dönüşür. Büyüme noktalarındaki hücrelerin bölünme, büyüme ve farklılaşması ile genç bitki oluşmaya başlar. Bu bitki, kendi yaprakları yeterli miktarda fotosentez yapıncaya kadar, gelişmesi için tohumdaki yedek besin maddelerini kullanır.
Tohumun çimlenmesi karmaşık bir olaydır. Bundan dolayı çimlenme, dinlenme halindeki tohumda metabolik faaliyetin (aktivite) artmasına neden olan ve embriyodan bir bitkinin oluşumunu başlatan olaylar dizisi olarak dikkate alınabilir. Çimlenen tohumda, çimlenmenin sona erdiği ve büyümenin başladığı esas devreyi tayin etmek son derece güçtür. Çünkü tohumda çimlenme, radisil (kökçük), sürgün ve koleoriza gibi embriyo kısımlarından birisinin, tohum içinde oluşan büyüme sonucu, tohum kabuğunu delerek dışarı çıkmasıyla saptanmaktadır. Birçok bitkinin tohumlarında, tohum kabuğunu delerek ilk dışarı çıkan embriyo bölümü radisildir. Bu nedenle, genellikle, tohum kabukları arasından radisil çıkıntısının görülmesi çimlenme olarak kabul edilmektedir. Meyve ağaçlarının tohumlarında embriyonun çimlenip çimlenmediği, radisilin gelişme durumu izlenerek saptanır. Radisili 5 mm veya daha fazla uzamış olan embriyolar çimlenmiş olarak dikkate alınır.
Çimlenme mekanizması:
- Şartlar uygun olduğunda tohum su alarak şişer ve tohum kabuğu çatlar
- Alınan su tohumda absisik asit etkinliğini kırar
- Alınan suyun etkisi ile endosperm hücreleri giberillin üretir.
- Giberillin absisik asidin etkinliğini azaltırken amilaz etkinliğini artırırı
- Amilaz etkisi ile nişasta glikoza parçalanır
- Oluşan glikoz çatlayan kabukla beraber alınan fazla miktardaki O2 kullanılarak solunumda harcanır
- Çimlenme ile beraber tohumda ağırlık azalması gerçekleşir
- Metabolizmanın hızlanması ile beraber hücre bölünmesi hızlanır
- Meristem etkisi ile bitkiye yeni hücre ve dokular katılır
- Bitki uç meristemi ile boyca,kambiyum ile ence kalınlaşarak büyür.
Bitki gelişmesinde rol alan faktörler:
A-Su:
- Turgor oluşumu
- Madde taşınımı
- Fotosentezde organik madde sentezi
- Terleme ile ısı düzenlenmesi
- Stomaların çalışması
- Enzimatik reaksiyonlar için ortam
- Hidroliz reaksiyonlarının gerçekleşmesi
B-Sıcaklık:
- Enzim etkinliği ve metabolizmada etkendir
- Terleme üzerine etkendir
- Topraktan su alınımıda etkendir
C-Işık:
- Klorofil sentezinde gereklidir
- Fotosentezde gereklidir
- Bazı türlerde çimlenmede gereklidir
D-pH,Tuz ve Mineral:
- Enzim etkinliği için gereklidir
- Bazı moleküllerin (Enzim,hormon,pigment vb.) yapısına katılır
E-Hormonlar:
Bitkisel hormonlar bitkinin büyümesi,yaprak-çiçek açması, yönelim, meyva oluşumu,Tohumda uyku ve çimlenme vb. yaşamsal olayların gerçekleşmesinde rol alırlar.
Çimlenmenin Ölçülmesi
Çimlenmenin ölçülmesinde birisi çimlenme gücü, diğeri de çimlenme hızı olmak üzere iki etmen söz konusudur. Canlılığı zayıf olan tohumlarda bu iki etmen genellikle birlikte gider. Yani bir tohumun çimlenme yüzdesi düşükse, çimlenme hızı da düşüktür. Başka bir deyimle zayıf çimlenen tohumlar muhtemelen yavaş bir çimlenme hızı gösterir. Uzun süre muhafaza edilmiş tohumlarda yaşama gücünün azalması, çoğunlukla canlılığın azalması periyodunu izler.
Diğer yandan, çimlenme hızı canlılıkla ilgisi olmayan diğer bazı faktörlerin etkisi altında kalabilir. Örneğin bir tohum grubu içinde bazı tohumlar, (1) doğal olarak diğerlerinden daha çabuk çimlenir. Bazı hallerde de çimlenme hızı, tohumda var olan (2) dinlenmenin derecesine bağlıdır. Aynı şekilde (3) çevre şartları da çimlenme hızını önemli ölçüde etkiler.
Gerek çimlenme gücü ve gerekse çimlenme hızı zaman faktörü ile ilgilidir. Çimlenme gücü, belli bir süre içinde çimlenen tohum sayısını belirtir. Çimlenme hızı ise, çimlenen tohumların belli bir yüzdeye erişmesi için ihtiyaç duyulan zamanı gösterir. Bu zaman gün olarak ifade edilir. Bunlardan başka çimlenmeyi belirtmek için bir de “hız katsayısı” kullanılır. Bu katsayı aşağıdaki formülle hesaplanır:
Hız katsayısı = (çimlenen tohumların toplam sayısı x 100) / (A1T1 + A2T2 + ... + AnTn)
Formüldeki A belirli bir gün sayısını, T ise belirli bir gün sayısında çimlenen tohumların sayısını gösterir.
Çimlenmeye Etki Yapan Dış Şartlar
Su:
Çimlenme olayının ilk basamağı suyun tohum tarafından emilmesidir. Suyun tohum tarafından alınmasını etkileyen iki etken vardır. Bunlar: (1) tohum kabuğunun yapısı ve (2) tohumun çevresinde bulunan alınabilir su miktarıdır. Kolloidal özelliklerinden dolayı tohumlar büyük absorpsiyon kuvvetine sahip olup muhafaza sırasında, havadan nem çekebilir. Muhafaza ve çimlenme sırasında tohumlar tarafında alınan su miktarı ve bu suyun alınma hızı tohumun türüne göre değişir. Suyun alınma hızı üzerine sıcaklık etki yapar. Yüksek sıcaklık su alınma hızının artmasına neden olur. Suyun alınmasında tohum kabukları da önemli rol oynar. Bazı tohum kabukları hemen hemen hiç su geçirmez. Böyle kabuklar yumuşatılıp parçalanmadıkça çimlenme oluşmaz.
Çimlenmekte olan tohuma verilen su hem çimlenme gücüne hem de çimlenme hızına etki yapar. Çimlenme hızı, suyun varlığına karşı, çimlenme gücünden daha da hassastır.
Çimlenme ortamında çözünebilir tuzların çok miktarda bulunması, çimlenmeye engel olabilir ve genç bitkilerin dayanıklılığını azaltabilir. Çimlenme ortamındaki çözünebilir tuzların fazlalığı, kullanılan toprak ve diğer maddeler ile sulama suyu veya aşırı gübrelemeden ileri gelebilir. Nem miktarı düşük, tuz konsantrasyonu yüksek olunca, tuzluluğun etkisi daha da şiddetli görülür.
Uygun su miktarını devamlı olarak sağlamak güçtür. Çünkü çimlenme, toprağın sıcaklık ve nem bakımından dalgalanmalara maruz bulunan üst yüzeyinde oluşur. Zorunlu olarak yüzlek ekilen küçük tohumlarda veya çimlenme hızının düşük olduğu durumlarda sorun daha büyüktür. Daha bir örnek (üniform, mitecanis) su temini için, (1 sulamanın dikkatli yapılması, (2) tohumların biraz daha derine ekilmesi veya (3) malç uygulanması gerekir. Kötü bir drenajla birlikte aşırı bir sulama çok kez zararlıdır. Çünkü böyle bir durum çimlenme ortamında havalanmayı azaltarak çürümeye neden olur.
Ekimden önce tohumların ıslatılması, bazen çimlenmenin başlatılması ve bitkilerin topraktan çıkması için gereken zamanın kısaltılması yönünden yararlı olur. Böyle bir uygulama, normal olarak yavaş çimlenen sert ve kuru tohumlar ile bazı dinlenmelerin varlığı halinde faydalıdır. Ancak eğer tohumlar, herhangi bir güçlük göstermeden çimleniyorlarsa, ıslatmaya pek ihtiyaç yoktur. Zira su emmiş tohumlar kolayca zararlanabilir ve bunların ekimi zordur.
Tohumu ıslatma süresi uzun olursa, tohumda zararlanma oluşabileceğinden çimlenme gücü azalır. Bu zararlanma, mikroorganizmaların varlığı ve kötü havalanmadan kaynaklanmaktadır. Bununla beraber, henüz anlaşılmamış bazı etkenler de bu konuda rol oynayabilir gibi görülmektedir. Eğer ıslatma süresinin uzatılması gerekiyorsa, ıslatma suyu 24 saatte en az bir defa değiştirilmelidir.
Sıcaklık:
Çimlenme için ihtiyaç duyulan bir diğer çevre koşulu da sıcaklıktır. Bazı bitki tohumları oldukça geniş sıcaklık dereceleri arasında çimlenebildikleri halde, bir bölümü de sadece dar ve belirli sıcaklık derecelerinde çimlenebilir. Sıcaklık, çimlenmeden sonra bitkilerin büyümesi üzerine de etki yapar. Genellikle, çimlenme için gerekli sıcaklıktan biraz daha aşağı sıcaklıklar çöğür ve fidelerin büyümesi için en uygun sıcaklıklardır.
Çimlenme yönünden sıcaklık minimum, maksimum ve optimum olmak üzere üç şekilde düşünülür. Herhangi bir bitki türü için bu sıcaklıkların belilenmezi zordur. Çünkü sıcaklık hem çimlenme gücüne hem de çimlenme hızına etki yapar. Gerçek çimlenme gücü, çimlenmenin oluştuğu belirli sıcaklık dereceleri arasında oldukça sabit olabilir. Buna karşılık çimlenme hızı, sıcaklığın etkisinde daha fazla kalır. Bir noktaya kadar sıcaklıktaki artma, çimlenme hızında sabit artışla sonuçlanır.
Minimum sıcaklık, çimlenmenin oluştuğu en düşük sıcaklıktır. Bunun altında çimlenme olmaz. Bazen minimum sıcaklık çok düşük olur. Hatta donma noktasına kadar yaklaşabilir.
Maksimum sıcaklık, çimlenmenin oluştuğu en yüksek sıcaklıktır. Bu sıcaklığın üstünde, birçok bitki türlerinin tohumları zararlanır. Diğer bazılarının tohumları zararlanmaz, ancak dinlenmeye girer. Sıcak havalarda, toprak yüzeyine doğrudan doğruya gelen güneş ışınları, toprak sıcaklığını bitki dokularına zararlı olacak derecelere kadar yükseltebilir. Böyle durumda toprak nemi de çabuk kaybolur. Genç bitkilere etki yapan bu sıcaklık zararı, patojen organizmaların neden olduğu “çökerten hastalığı”na benzer. Bundan dolayı birçok bitkiler için gölgeleme şarttır.
Tohumlar çimlenme için uygun sıcaklıklardan çok daha yüksek sıcaklıklara kısa süre, zararlanmadan maruz kalabilir. Yüksek sıcaklıklarda zarar miktarı artar. Ancak bu, tohumun cinsi, maruz bulunulan süre ve tohumun nem kapsamına bağlıdır. Kuru tohumlar 100°C’ye kısa süre dayanabilir.
Bazı türlerin tohumları 24°C’nin üstünde çimlenemez. Ancak bunların sonradan başka şartlar altındaki çimlenme yetenekleri kaybolmaz. Böyle yüksek sıcaklık etkisiyle oluşan dinlenmeye “termo dinlenme” denir ve birçok durumda önemi vardır.
Optimum sıcaklıklar çimlenme için en uygun sıcaklıklardır. En yüksek çimlenme hızı ile, yüzde itibariyle en çok çöğür optimum sıcaklıklarda oluşur.
Sıcaklık isteğine göre bitkiler aşağıdaki şekilde gruplara ayrılır:
- Tohumları yalnız oldukça düşük sıcaklıklarda çimlenenler,
- Tohumları yalnız oldukça yüksek sıcaklıklarda çimlenenler,
- Tohumları serinden sıcağa kadar değişen çeşitli sıcaklık derecelerinde çimlenebilme yeteneğinde olanlar.
Oksijen:
Her canlı gibi canlı tohumlar da solunum yapar ve bunun için oksijene ihtiyaçları vardır. Dinlenme halindeki tohumda solunum hızı düşük olduğundan az miktarda oksijen kullanılır. Ancak çimlenme sırasında solunum hızı artar ve oldukça fazla miktarda oksijene ihtiyaç duyulur. Solunum aşağıdaki formülle basit olarak ifade edilir:
(CHnO)n + O2 à CO2 + H2O + Enerji
Bu olayın gerçek mekanizması formülde görüldüğünden çok daha karışıktır. Solunum olayı içerisine, depo maddelerinin basit şekillere dönüşümü, bunların oksidasyonu ve oluşun enerjinin büyümenin yapı ile ilgili işlemlerinde kullanılması da girer. Enerjinin bir kısmı ısı enerjisi olarak açığa çıkar ve bu uygun aletlerle ölçülebilir. Kullanılan oksijen miktarı, tohumun içinde depo edilen besin maddesinin cinsine bağlı olarak değişir. Yağlı tohumlar çimlenme sırasında, nişastalı tohumlardan daha çok oksijen kullanır. Yağlar oksijen yardımıyla karbonhidratlara dönüştürülür. Böylece yağlar karbonhidrat haline geçerek başka yerlere aktarılıp kullanılır.
Oksijen azlığı çimlenme üzerine etki yapar. Böyle durumda çimlenme, tamamen durmasa bile biraz gecikebilir. Şiddetli yağmurdan veya aşırı sulamadan sonra, drenajı kötü olan topraklarda oksijen miktarı çok azalır. Çünkü toprağın boşlukları havadan çok suyla doldurulur.
Işık:
şık hem çimlenmenin başlaması üzerine etkisi, hem de oluşan genç bitkinin büyümesini kontrol etmesi yönünden tohumla çoğaltmada önemli rol oynar. Işığın çimlenme üzerine olan etkisi farklı şekillerde olmaktadır.
Bitkiler bu bakımdan dört gruba ayrılır:
- Tohumları çimlenmek için mutlaka ışığa ihtiyaç duyanlar,
- Işıkta daha iyi çimlenme gösterenler,
- Tohumların çimlenmesi ışık tarafından engellenenler,
- Işıktan etkilenmeyenler.
Işıkta iyi çimlenen tohumların daha yüzlek, çimlenmesi ışık tarafından engellenenlerin ise daha derin ekilmesi tavsiye olunur. Yapılan çalışmalar, görünen ışığın uyartıcı etkilerinin, ışık spektrumunun kırmızı bölgesinden, engelleyici etkilerinin ise görünmeyen kırmızı ötesi ışınlarından geldiğini göstermektedir.
Işığa karşı tepkiler esas olarak, yeni hasat edilmiş tohumlarda kendini göstermekte ve devamlı kuru muhafazayla azalma eğilimi göstermektedir. Tohum kabuklarının çıkarılması veya özel şekilde çıtlatılması, ışığa karşı duyarlılığın kaybolmasına neden olabilir. Işığın etkisi için uygun bir sıcaklığa ihtiyaç vardır. Eğer sıcaklık uygun değilse ışığın uyartma etkisi durur. Işığa karşı tepkiler, sıcaklığın değişmesi veya tohumların potasyum nitrat çözeltisiyle muamele edilmesi hallerinde büyük ölçüde artar.
Işık çimlenen tohumdan oluşan genç bitkinin büyümesini etkiler. Işığın az olduğu hallerde bitkiler solar, hipokotil uzar ve yapraklar büyümez. Bitkiler ışığa maruz kalınca, hipokotilin büyümesi durur ve epikotilde normal büyüme başlar.
Başlangıçta genç bitkiler tohumdaki kotiledon veya endospermdeki yedek besin maddelerini kullanır. Sonraki büyüme, yapraklarda yapılan fotosentez sonucu oluşan karbonhidrat yapımına bağlıdır. Dayanıklı ve kuvvetli bitkilerin oluşması için oldukça yüksek şiddette ışığa ihtiyaç vardır.
Aşırı derecede ışık şiddeti, çöğür veya fidelerin çevresinde sıcaklığı yükselteceğinden, sıcaklık zararı oluşturur. Aşırı derecede yüksek ve aşırı derecede düşük ışık şiddetinden daima sakınılmalıdır. İlk büyüme devresinde birçok bitkiler için kısmi bir gölgeleme zorunludur.
