ห้องเก็บของนานาสาระ (=w=)

ลำดับตอนที่ #28 : การงอก

ความหมายของการงออก

 

การงอกของเมล็ดพันธุ์หมายถึง การงอกและพัฒนาการของต้นอ่อนถึงขั้นที่โครงสร้างที่สำคัญของส่วนต่างๆของต้นอ่อน ที่สามารถบ่งชี้ได้ว่าจะสามารถเจริญเติบโตต่อไปเป็นต้นพืชที่ปกติ ภายใต้สภาพแวดล้อมในดินที่เหมาะสม (ISTA, 1999) อย่างไรก็ตาม การให้คำจำกัดความหรือการให้ความหมายการงอกของเมล็ดพันธุ์ของบุคคลในแต่ละสาขาอาชีพมีความแตกต่างกัน บุคคลโดยทั่วไปอาจจะมองว่าต้นอ่อนโผล่พ้นขึ้นมาเหนือดินก็แสดงว่าเมล็ดนั้นงอก สำหรับนักสรีรวิทยาเมล็ดพันธุ์ได้ให้ความหมายว่า เมื่อใดก็ตามที่เห็นรากโผล่ออกมา แสดงว่าเมล็ดพันธุ์งอก ส่วนนักวิทยาศาสตร์ทางด้านเมล็ดพันธุ์และนักวิชาการเกษตรที่เกี่ยวข้องกับการปลูกพืชกล่าวว่า การงอกของเมล็ดพันธุ์หมายถึง เริ่มตั้งแต่เมล็ดพันธุ์มีกระบวนการต่างเกิดขึ้นในเมล็ดที่กำลังอยู่ในระยะพัก จนถึงระยะที่ต้นอ่อนเจริญเติบโต และพัฒนาไปเป็นต้นกล้าที่แข็งแรง

 

ปัจจัยที่มีผลต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์

 

ปัจจัยที่จำเป็นต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์ มีอยู่ 3 ปัจจัยคือ น้ำ ออกซิเจน และอุณหภูมิ เมื่อเมล็ดพันธุ์ได้รับปัจจัยดังกล่าวที่เหมาะสมและเพียงพอต่อความต้องการ เมล็ดพันธุ์จะสามารถงอก และเจริญเติบโตเป็นต้นพืชที่แข็งแรงได้ ความสำคัญของแต่ละปัจจัยมีดังนี้

 

1. น้ำ เมื่อเมล็ดพันธุ์เจริญเติบโตเต็มที่พร้อมจะเก็บเกี่ยว ภายในเมล็ดจะมีน้ำเป็นส่วนประกอบอยู่น้อยมาก เมื่อเมล็ดพันธุ์จะงอก น้ำเป็นปัจจัยแรกที่จะกระตุ้นให้เมล็ดพันธุ์ตื่นตัว กระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาเคมีและขบวนการเมแทบอลิซึม ในเบื้องต้น เมล็ดพันธุ์ดูดน้ำเข้าไปทำให้เปลือกเมล็ดอ่อนนุ่ม ทำให้เมล็ดพองโตขึ้น เนื่องจากการขยายของผนังเซลล์และโพรโทพลาสต์ เมื่อเปลือกเมล็ดอ่อนนุ่มทำให้รากแทงผ่านเปลือกได้สะดวกมากขึ้น เมล็ดพันธุ์พืชแต่ละชนิดต้องการน้ำสำหรับการงอกแตกต่างกัน บางชนิดหากได้รับน้ำมากเกินไปจะทำให้เมล็ดขาดออกซิเจนที่ใช้สำหรับหายใจและทำให้เมล็ดเน่า ในบางชนิดการที่เมล็ดพันธุ์ได้รับน้ำมากๆอาจจะทำให้เมล็ดเข้าสู่สภาวะพักตัวใหม่ สำหรับปัจจัยที่มีผลต่อการดูดน้ำของเมล็ดพันธุ์ ได้แก่ ความหนาของเปลือก สารที่เคลือบอยู่ที่ผิวเปลือก ความเข้มข้นของน้ำ อุณหภูมิ และการสุกแก่ของเมล็ดที่ต่างกัน เป็นต้น

 

2. ออกซิเจน ออกซิเจนมีความสำคัญต่อขบวนการหายใจของเมล็ดพันธุ์ที่กำลังงอก เมล็ดพันธุ์ที่กำลังงอกต้องการพลังงาน และพลังงานนั้นได้จากขบวนการ oxidation โดยใช้ออกซิเจนคือ ขบวนการหายใจ เมล็ดพันธุ์ที่กำลังงอกจะมีอัตราการหายใจสูง เมื่อเทียบกับการหายใจในช่วงอื่นๆ และจะมีกิจกรรมการสลายและเผาผลาญอาหารที่เก็บสะสมไว้ เมล็ดพันธุ์โดยทั่วไปจะงอกในสภาพบรรยากาศปกติที่มีออกซิเจนประมาณ20 เปอร์เซ็นต์ และคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ0.03 เปอร์เซ็นต์ แต่ก็มีเมล็ดพันธุ์พืชหลายชนิดที่งอกได้ในสภาพที่มีออกซิเจนต่ำกว่าปกติ เช่น พืชที่งอกได้ในน้ำ

 

เมล็ดพันธุ์ข้าวจะงอกได้ทั้งในสภาพที่มีออกซิเจนต่ำ (พืชน้ำ) และสภาพที่มีออกซิเจนสูง ซึ่งลักษณะการงอกจะมีความแตกต่างกัน ในสภาพที่มีออกซิเจนต่ำจะงอกยอดอ่อนออกมาก่อน แล้วจึงงอกในส่วนของรากออกมาทีหลัง (จินดา, 2514) และพลังงานที่ใช้ในการงอกจะมาจากขบวนการ oxidation ที่ไม่ใช้ออกซิเจนคือ ขบวนการ fermentation เมล็ดที่งอกจึงทนต่อการสะสมแอลกอฮอล์หรือสารพิษที่เกิดจากขบวนการหมักได้จนกว่าต้นกล้าจะงอกขึ้นเหนือน้ำและได้รับออกซิเจน ส่วนเมล็ดที่ต้องการออกซิเจนสูงสำหรับการงอกนั้น เมื่อได้รับออกซิเจนไม่เพียงพอ ดังเช่นในกรณีเมล็ดถูกฝังอยู่ลึกในดิน เมล็ดจะพักตัวจนกว่าจะมีการไถฟื้นขึ้นมา จึงจะสามารถงอกได้ตามปกติ นอกจากนี้ อัตราการใช้ออกซิเจนจะเป็นตัวชี้การเกิดขบวนการงอก และเป็นตัววัดความแข็งแรงของเมล็ดอีกด้วย

 

3. อุณหภูมิ มีความสำคัญมากต่อการควบคุมและอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี ซึ่งมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชตามมา ด้วยความแตกต่างของชนิดและถิ่นกำเนิดของพืช ทำให้พืชมีความต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการงอกที่แตกต่างกัน เช่น พืชเขตหนาว เอนไซม์และปฏิกิริยาชีวเคมีในเมล็ดพันธุ์พืชเขตหนาวยังทำงานได้เมื่ออุณหภูมิใกล้จุดเยือกแข็ง และเมล็ดยังสามารถงอกได้ ในขณะที่ที่จุดเยือกแข็งจะเป็นอันตรายสำหรับการงอกของเมล็ดพันธุ์พืชเขตร้อน ถ้าอุณหภูมิสูงหรือต่ำกว่าระดับที่เหมาะสม ซึ่งเกินกว่าที่เมล็ดพันธุ์จะสามารถงอกได้ เมล็ดบางชนิดอาจจะมีการพักตัวหรือบางชนิดอาจจะเสียชีวิตได้ ดังนั้นเมล็ดพันธุ์แต่ละชนิดจะมีระดับอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดที่เมล็ดจะสามารถงอกได้แตกต่างกัน (ตารางที่ 1) อย่างไรก็ตามเมล็ดพันธุ์ยังมีการปรับตัวต่อช่วงอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดในรอบวัน คือ ถ้าอุณหภูมิกลางคืนและกลางวันมีความแตกต่างกันมาก เมล็ดพันธุ์จะงอกได้ดีกว่าการได้รับอุณหภูมิที่สม่ำเสมอตลอดเวลา เช่น หญ้า blue grass จะงอกได้ดีที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เป็นเวลานาน 8 ชั่วโมง และอุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส เป็นเวลานาน 16 ชั่วโมง

 

ตารางที่ 1 อุณหภูมิระดับต่างๆที่เมล็ดพันธุ์พืชชนิดต่างๆสามารถงอกได้

ชนิดพืช	อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส)
	ต่ำสุด	เหมาะสม	สูงสุด
ข้าว	10-20	20-30	40-42
ข้าวโพด	3-5	15-20	30-40
ข้าวบาร์เลย์	8-10	25	40-44
ข้าวสาลี	3-5	15-20	30-43
ถั่วเหลือง	8	20-35	40
มะเขือเทศ	20	20-30	35-40
ยาสูบ	10	24	30
แคนตาลูป	16-19	20-30	45-50

                (จวงจันทร์, 2529)

 

นอกจากปัจจัย 3 ชนิดข้างต้นที่จำเป็นในการงอกของเมล็ดพันธุ์โดยทั่วไปแล้วยังมีเมล็ดพันธุ์บางชนิดที่ต้องการแสงสำหรับการงอก เช่น ปอกระเจา ผักกาดเขียวปลี ผักกาดหอม และพริก เป็นต้น เมล็ดพันธุ์บางชนิดอาจจะต้องการแสงเพียงเพื่อกระตุ้นการงอกในระยะใดระยะหนึ่งเท่านั้น สำหรับเมล็ดพันธุ์บางชนิดแสงจะเป็นตัวยับยั้งการงอก มีพืชบางกลุ่มเท่านั้นที่สามารถงอกได้ในที่ที่ไม่มีแสง เช่น พืชตระกูลหอม หรือไม้หัว และพืชในกลุ่มไม้ดอกบางชนิด เช่น ฟล็อก พืชในกลุ่มนี้เมื่อได้รับแสงจะมี เปอร์เซ็นต์การงอกลดลง

 

ปัจจัยของแสงที่มีผลต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์นั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของแสงและระยะเวลาการให้แสงหรือช่วงแสง โดยทั่วไป ความเข้มแสงสำหรับการงอกอยู่ในช่วง 0.08 ลักซ์ ถึง 5 ลักซ์ ส่วนช่วงแสงในช่วง visible light พบว่าช่วงแสงที่กระตุ้นการงอกเป็นช่วงตั้งแต่ 660-700 นาโนเมตร ซึ่งก็คือแสงสีแดงมีผลต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์มากที่สุด ช่วงที่กระตุ้นการงอกมากที่สุด คือที่ 670 นาโนเมตร และที่ความยาวของช่วงแสงมากกว่า 700 และสั้นกว่า 290 นาโนเมตร จะมีผลในการยับยั้งการงอกของเมล็ดพันธุ์ ในขณะเดียวกัน แสงสีน้ำเงินมักจะไม่มีผล เมื่อให้แสงสีแดงสลับกับแสงสีน้ำเงิน พบว่าการงอกของเมล็ดพันธุ์ขึ้นอยู่กับแสงสุดท้ายที่ได้รับ นอกจากนี้การตอบสนองของแสงต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะเวลาการดูดน้ำของเมล็ดด้วย

 

ตารางที่ 2 เมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ และไม่ต้องการแสงสำหรับการงอก

เมล็ดพันธุ์ที่ต้องการแสง	เมล็ดพันธุ์ที่ไม่ต้องการแสง
ยาสูบ ปอกระเจา สตรอว์เบอร์รี่ ผักกาดเขียวปลี ผักกาดหอม พริก มะเขือ มะเขือเทศ	ข้าว ข้าวโพด ข้าวฟ่าง งา ปอแก้ว ถั่วเขียว ถั่วลิสง ถั่วเหลือง ถั่วลาย ถั่วแขก ถั่วฝักยาว กะหล่ำปลี ผักกาดกวางตุ้ง ผักกาดขาวปลี ผักกาดหัว แตงโม แตงกวา แตงเทศ บวบเหลี่ยม หอมหัวใหญ่

                (จวงจันท์, 2529)

 

 

การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในระหว่างการงอกของเมล็ดพันธุ์

 

การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในระหว่างการงอกของเมล็ดพันธุ์เกิดได้เนื่องจากมีน้ำเข้าไปกระตุ้น กล่าวคือ เมล็ดพันธุ์เมื่อแก่เต็มที่และแห้งจะอยู่ในสภาวะเงียบคือ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น อัตราการหายใจ และการใช้พลังงานภายในเมล็ดพันธุ์เกิดขึ้นน้อยมาก ต่อเมื่อเมล็ดได้รับน้ำเข้าไป ส่งผลให้ขบวนการสังเคราะห์ต่างๆภายในเซลล์เริ่มทำงาน เพราะฉะนั้นขบานการงอกของเมล็ดพันธุ์จึงเกี่ยวข้องกับขบวนการสังเคราะห์สารที่จำเป็นต่อการทำงานของเซลล์ ขบวนการย่อยสลาย และขบวนการลำเลียงสารอาหารที่เก็บสะสมไว้ นำไปใช้สำหรับการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอให้สามารถเจริญเติบโตเป็นต้นกล้าที่ปกติ ซึ่งขบวนการต่างๆสามารถอธิบายได้ดังนี้

 

1. การสังเคราะห์สารที่จำเป็นต่อการทำงานของเซลล์ สารที่จำเป็นต่อการทำงานของเซลล์ ได้แก่ เอนไซม์ DNA และ RNA ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างโปรตีนจะถูกชักนำในการสังเคราะห์เพิ่มขึ้นด้วย เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องได้มาจาก 2 แหล่งคือ เอนไซม์ที่ถูกสร้างขึ้นขณะเมล็ดกำลังเจริญเติบโตจะถูกกระตุ้นให้ทำงาน เนื่องจากการเข้าไปของน้ำ เช่น amylopectin และglucocidase เอนไซม์ 2 ตัวนี้จะปรากฎขึ้นทันทีหลังจากเมล็ดพันธุ์ดูดน้ำ แหล่งที่สองได้จากการเริ่มสังเคราะห์ขึ้นใหม่ โดยผ่านการควบคุมของกรดนิวคลีอิค (nucleic acid) ที่เรียกว่า de novo syntersis โดยพบในเซลล์อะลิวโรน (aleulone) ในเมล็ดข้าวบาเลย์ เอนไซม์ที่สังเคราะห์ขึ้น ได้แก่ amylase, ribonuclease, protease และ lipase เป็นต้น พลังงานที่ต้องใช้ในการสังเคราะห์โปรตีนต่างๆ ได้มาจาก ATPซึ่งผลิตในไมโทคอนเดรียที่ตื่นตัวภายหลังจากเมล็ดได้รับน้ำเข้ามา การทำงานของไมโทคอนเดรียในการผลิต ATP ทำให้เมล็ดพันธุ์มีอัตราการหายใจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับสภาพที่เมล็ดยังไม่งอก

 

2. การย่อยสลายสารอาหารที่สะสมในเมล็ดพันธุ์สารอาหารที่เมล็ดพันธุ์เก็บสะสมไว้ในส่วนเนื้อเยื่อสะสมอาหาร ได้แก่ คาร์โบไฮเดรท โปรตีน และไขมัน จะถูกย่อยสลายโดยเอนไซม์ที่สร้างขึ้นมา คาร์โบไฮเดรทจะถูกย่อยสลายโดยเอนไซม์ hydrolase เช่น amylase และ phosphorylase จากรูปน้ำตาลที่ละลายไม่ได้เป็นรูปน้ำตาลที่ละลายได้ โปรตีนถูกย่อยโดยเอนไซม์ protease ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สร้างขึ้นมาใหม่ในระหว่างการงอกของเมล็ดพันธุ์ ได้กรดอะมิโน ส่วนการย่อยสลายไขมัน จะถูกย่อยโดยเอนไซม์ lipase ได้กรดไขมันและกลีเซอรอล การย่อยสลายอาหารที่เก็บสะสมไว้ในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวและใบเลี้ยงคู่แตกต่างกันดังนี้

 

1) พืชใบเลี้ยงเดี่ยว เก็บสะสมอาหารไว้ในเอนโดสเปิร์ม ได้แก่ แป้ง และโปรตีน ซึ่งเก็บสะสมไว้ในรูปน้ำตาลที่ละลายได้ และเปปไทด์ (peptides) ตามลำดับ (รูปที่ 1) ถูกเคลื่อนย้ายไปยังเอ็มบริโอเพื่อสร้างพลังงานและสร้างเอนไซม์เพื่อการเจริญเติบโตของต้นอ่อน

 

รูปที่ 1 การย่อยสลายอาหารที่เก็บสะสมในพืชใบเลี้ยงคู่ (Copeland and McDonald, 1995)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                2) พืชใบเลี้ยงคู่ เก็บสะสมอาหารไว้ในใบเลี้ยง (cotyledon) มี 3 ชนิด คือ ลิปิด แป้ง และ

                2) พืชใบเลี้ยงคู่ อาหารที่เก็บสะสมไว้ในส่วนของใบเลี้ยงมี 3 ชนิด คือ ลิปิด แป้ง และโปรตีน ในรูปที่ 2 ลิปิดและแป้งถูกย่อยสลายที่ใบเลี้ยงจนได้เป็นน้ำตาลซูโครส (sucrose) ส่วนโปรตีนจะถูกย่อยสลายกลายเป็นเอไมด์ (amides) ทั้งน้ำตาลซูโครสและเอไมด์ เมื่อถูกย่อยให้มีอนุภาคเล็กลงก็จะเคลื่อนย้ายเพื่อเป็นอาหารสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของต้นอ่อนต่อไป

รูปที่ 2 การย่อยสลายอาหารที่เก็บสะสมในพืชใบเลี้ยงคู่ (Copeland and McDonald, 1995)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ในขั้นตอนนี้ การดูดน้ำและการหายใจจะเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ สำหรับการหายใจซึ่งต้องใช้ออกซิเจน ถ้าหากมีการย่อยไขมันและน้ำมัน จะใช้ออกซิเจนสูงกว่าปกติ 

 

3. การลำเลียงอาหารที่เก็บสะสม ดังนี้

1) คาร์โบไฮเดรท การลำเลียงอาหารสะสมประเภทคาร์โบไฮเดรทจากที่เคยอยู่ในรูปของ น้ำตาลที่ละลายไม่ได้ จะถูกย่อยให้อยู่ในรูปของน้ำตาลที่ละลายได้ ซึ่งเป็นรูปที่สามารถลำเลียงได้

2) โปรตีน จะลำเลียงในรูปของสารประกอบไนโตรเจนที่ละลายได้ เช่น amino acid โดย amino acid จะถูกลำเลียงไปที่เอ็มบริโอ เพื่อเป็นวัตถุดิบในการสร้างโปรตีนใหม่ ในส่วนที่มีการเจริญเติบโต

3) ลิปิด จะถูกลำเลียงในรูปของกรดไขมันและกลีเซอรอล บางส่วนจะถูกลำเลียงไปเป็นวัตถุดิบในการสร้างสารพวก phospholipidและ glycolipid เพื่อสร้างเมมเบรนของออร์แกเนลล์ และเซลล์ที่จะเกิดขึ้นใหม่

 

4. การเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ ในขณะที่เอ็มบริโอมีการเจริญเติบโต น้ำหนักของต้นอ่อนจะเพิ่มมากขึ้นส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อสะสมอาหารจะลดลง และการหายใจจะเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอในเนื้อเยื่อของต้นอ่อน ขณะเดียวกัน ขบวนการเมแทบอลิซึมที่เนื้อเยื่อสะสมอาหารจะลดลง ยกเว้นในส่วนของใบเลี้ยงซึ่งจะทำหน้าที่ในการสังเคราะห์แสงได้ ต่อมาจะมีการยืดตัวและการเจริญเติบโตของยอดอ่อนเกิดเป็นใบแรก (primary leaf) และแกนกลางของเอ็มบริโอส่วนใต้ใบเลี้ยงจะเติบโตไปเป็นลำต้นใต้ใบเลี้ยง (hypocotyl) ส่วนเหนือใบเลี้ยงจะเจริญเป็นลำต้นเหนือใบเลี้ยง (epicotyl) จากนั้น ต้นอ่อนก็จะเจริญเติบโตเป็นต้นกล้าปกติ

 

 

 

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในระหว่างการงอกของเมล็ดพันธุ์

 

เมื่อเมล็ดพันธุ์ได้รับปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับการงอก ซึ่งได้แก่ปัจจัยต่างๆที่ได้กล่าวไว้เบื้องต้นแล้ว เมล็ดพันธุ์จะมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพโดยมีขั้นตอนต่างๆดังนี้

 

1. เมล็ดพองโต จากสภาพโดยทั่วไปในเมล็ดพันธุ์ที่เจริญเติบโตเต็มที่เมล็ดจะแข็ง เนื่องจากภายในเมล็ดมีความชื้นต่ำมาก เมื่อเมล็ดได้รับน้ำเข้าไปโดยผ่านช่องเปิดธรรมชาติที่มีอยู่ เช่น ไฮลัม (hilum) หรือบาดแผลที่เกิดขึ้นที่บริเวณเปลือกเมล็ด เป็นต้น จะทำให้เมล็ดขยายขนาดใหญ่ขึ้น และเปลือกเมล็ดมีลักษณะอ่อนนุ่ม

 

2. การเจริญของราก ส่วนแรกที่จะเจริญออกมาจากเมล็ดพันธุ์ คือ รากแรกเกิด (radicle) ด้วยบทบาทของน้ำที่ทำให้เปลือกเมล็ดอ่อนนุ่ม จึงทำให้รากแรกเกิดงอกได้สะดวกมากขึ้นรากแรกเกิดเมื่อเจริญพัฒนาต่อไปจะเป็นรากแก้ว เรียกว่า primary root เพื่อความอยู่รอดเมล็ดพันธุ์จะงอกส่วนรากออกมาก่อนเพื่อค้ำจุนต้นกล้า ดูดน้ำและแร่ธาตุอาหารส่งไปยังใบเลี้ยงและยอดอ่อน เพื่อใช้สำหรับการเจริญเติบโตของต้นกล้าต่อไป

 

3. การเจริญในส่วนของใบเลี้ยงและยอดอ่อน เมล็ดพันธุ์จะงอกส่วนที่เรียกว่าลำต้นเหนือใบเลี้ยง (epicotyl ) และลำต้นใต้ใบเลี้ยง (hypocotyl) ออกมา หลังจากนั้น ใบเลี้ยงจะค่อยๆเจริญออกมาและสลัดส่วนของเปลือกเมล็ดทิ้งไป พืชใบเลี้ยงคู่มีใบเลี้ยงสองใบ เมื่อโผล่ขึ้นมาเหนือดิน จะเป็นส่วนแรกที่ทำหน้าที่สังเคราะห์แสงในต้นกล้าได้ ส่วนพืชใบเลี้ยงเดี่ยวมีใบเลี้ยงเพียงใบเดียว ส่วนใหญ่ใบเลี้ยงจะตกค้างอยู่ภายในเมล็ด ทำหน้าที่ดูดอาหารจากเอนโดสเปิร์มส่งไปเลี้ยงต้นอ่อนที่กำลังงอก ส่วนของลำต้นเหนือใบเลี้ยงและลำต้นใต้ใบเลี้ยง ในพืชใบเลี้ยงคู่จะเห็นได้ชัดเจนกว่าในพืชใบเลี้ยงเดี่ยว และพืชใบเลี้ยงเดี่ยวบางชนิดจะมีลำต้นเหนือใบเลี้ยงที่มีลักษณะยาวเป็นพิเศษ เรียกว่าปล้องแรก (mesocotyl)

 

 

ลักษณะการงอกของเมล็ดพันธุ์ มี 2 แบบ ดังนี้

 

1. การงอกแบบใบเลี้ยงอยู่เหนือดิน (epigeal germination) คือ การงอกของเมล็ดพันธุ์ที่เมื่อต้นกล้าเจริญเติบโตเต็มที่จะมีใบเลี้ยงชูขึ้นมาเหนือดิน (รูปที่ 3) โดยขั้นตอนแรกของการงอกเมล็ดพันธุ์ดูดน้ำเข้าไป เมล็ดมีลักษณะพองโต รากแรกเกิดแทงทะลุออกมาลงสู่พื้นดิน ต่อมาไม่นาน มีรากแขนงแตกออก ลำต้นใต้ใบเลี้ยงเริ่มปรากฏมีลักษณะโค้งงออยู่เหนือดิน แล้วดึงส่วนของใบเลี้ยงตามขึ้นมาเหนือดิน ใบเลี้ยงนี้จะทำหน้าที่สังเคราะห์แสงเพื่อสร้างอาหารเพียงช่วงระยะหนึ่ง แล้วจะเหี่ยวแห้งไป เหลือเพียงลำต้นเหนือใบเลี้ยงที่ปรากฏให้เห็น และจะเจริญไปเป็นใบจริงใบแรกต่อไป เมล็ดพันธุ์พืชที่งอกในลักษณะนี้ส่วนใหญ่ที่เห็นอยู่เหนือดินคือ ส่วนของลำต้นที่อยู่ใต้ใบเลี้ยง เช่น ถั่วเหลือง (Glycine max) ถั่วแดงหลวง (Phaseolus vulgaris) และละหุ่ง (Ricinus communis)

 

นอกจากนี้ ยังมีพืชใบเลี้ยงเดี่ยวบางชนิดที่มีลักษณะพิเศษ สามารถงอกแบบอิพิเจียล เช่น เมล็ดหอม ใบเลี้ยงจะยืดตัวดึงเมล็ดขึ้นเหนือดิน มียอดอ่อนแตกออกบริเวณระหว่างรากกับลำตัน และหลังจากนั้น ส่วนของใบเลี้ยงก็จะเหี่ยวแห้งไป

1. เยื่อหุ้มเมล็ด (seed coat)               8. รากแรกเกิด (radicle)                   15. เอนโดสเปิร์ม (endosperm)

2. ไมโครไพล์ (micropyle)                 9. ใบเลี้ยง (cotyledon/scutellum    16. ปลอกหุ้มยอดอ่อน (coleoptile)

3. ไฮลัม (hilum)                               10. รากแก้ว (primary root)               17. ปลอกหุ้มรากแรกเกิด (coleorhiza)

4. ราฟี่ (raphe)                                  11. รากแขนง (secondary root)        18. รากชั่วคราว (seminal root)

5. คาลาซ่า (chalaza)                         12. ใบจริง (leaf)                               19. รากค้ำจุน (adventitious roots)

6. ยอดอ่อน (plumule)                      13. เปลือกผล (pericarp)                   20. ลำต้นเหนือใบเลี้ยง (epicotyl)

7. ลำต้นใต้ใบเลี้ยง (hypocotyl)        14. point of caryopsis attachment

 

 

 

รูปที่ 3 ส่วนประกอบต่างๆของการงอกแบบ hypogeal และแบบ epigeal (ดัดแปลงจาก Copeland and McDonald, 1995)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. การงอกแบบใบเลี้ยงอยู่ใต้ดิน (hypogeal germination) คือ การงอกของเมล็ดพันธุ์ที่เมื่อเจริญเติบโตเป็นต้นอ่อนแล้วใบเลี้ยงยังไม่โผล่ขึ้นมาเหนือดิน หรือในบางกรณี อาจจะรวมถึงเอนโดสเปิร์มที่ยังตกค้างอยู่ใต้ดินด้วย ขั้นตอนการงอกในลักษณะนี้คือ เริ่มแรกเมล็ดพันธุ์จะดูดน้ำเข้าไป ทำให้เอ็มบริโอและเอนโดสเปิร์มขยายตัว coleorhiza จะแทงทะลุเปลือกออกมา รากปฐมภูมิ (primary root) เจริญออกมาอย่างรวดเร็ว แล้วเนื้อเยื่อหุ้มยอด (coleoptile) จะเจริญโผล่พ้นดินขึ้นมา เมื่อได้รับแสงแดดจึงหยุดการเจริญ ปล่อยให้ยอดอ่อนเจริญแตกใบจริงออกมา ส่วนใหญ่ที่เห็นอยู่เหนือดินคือ ส่วนของลำต้นที่อยู่เหนือใบเลี้ยง (epicotyl) การงอกในลักษณะนี้มักพบในพืชใบเลี้ยงเดี่ยว เช่น ข้าวโพด (Zea mays) แต่ก็มีพืชใบเลี้ยงคู่บางชนิดที่งอกแบบใบเลี้ยงอยู่ใต้ดิน เช่น ถั่วลันเตา (Pisum sativum)

 

กลไกควบคุมการงอกของเมล็ดพันธุ์

 

เมื่อเมล็ดพันธุ์แก่เต็มที่ จะมีกลไกในการควบคุมการงอกซึ่งเมล็ดจะสร้างขึ้นมาเพื่อให้สอดคล้องกับสภาวะแวดล้อมและฤดูกาลในธรรมชาติเพื่อความอยู่รอดของต้นอ่อน การควบคุมการงอกของเมล็ดพันธุ์โดยส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นโดยการลดความชื้นภายในเมล็ดลงเมื่อเมล็ดมีการสุกแก่เต็มที่ จึงทำให้เมล็ดพันธุ์ขาดปัจจัยที่สำคัญในการงอกไป นั่นก็คือน้ำ สำหรับโครงสร้างที่ทำหน้าที่ควบคุมน้ำและอากาศที่จะเข้าไปในเมล็ดพันธุ์ก็คือ เปลือกเมล็ด เมล็ดพันธุ์บางชนิดถึงแม้ว่าจะมีปริมาณน้ำในเมล็ดมาก แต่ก็ไม่สามารถงอกได้ เนื่องจากเมล็ดมีกลไกในการป้องกันการงอก เช่น ภายในเมล็ดอาจจะมีสารยับยั้งการงอกอยู่ นอกจากนี้ ยังมีเมล็ดพันธุ์หลายชนิดที่สามารถงอกได้ทั้งๆที่ยังไม่หลุดล่วงออกจากต้นแม่ การงอกลักษณะนี้เรียกว่าการงอกคาต้น (vivipary) เช่น ต้นแสม ต้นโกงกาง เป็นต้น โดยเมล็ดพันธุ์จะงอกส่วนรากที่ แข็งแรง มีลักษณะคล้ายฝัก ทิ่มลงในโคลนเบื้องล่างเพื่อฝังตัว ลักษณะที่เกิดขึ้นเป็นการปรับตัวเพื่อความอยู่รอดของพืช ไม่ให้เมล็ดพันธุ์หลุดลอยไปในบริเวณน้ำลึก

 

กลไกที่ควบคุมการงอกที่สำคัญอีกแบบคือ การพักตัวของเมล็ดพันธุ์ ถึงแม้ว่าจะมีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมและมีปัจจัยสนับสนุนการงอกครบ แต่เมล็ดพันธุ์ก็ไม่สามารถงอกได้ ซึ่งจะเกิดผลดีต่อเมล็ดคือ ทำให้เมล็ดพันธุ์งอกได้ในถิ่นที่เหมาะสมต่อความอยู่รอดของต้นอ่อน และการพักตัวจะจำกัดไม่ให้เมล็ดพันธุ์งอกในสภาวะที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของต้นอ่อน เช่นในฤดูที่มีอุณหภูมิสูงเกินไป มีความชื้นไม่เพียงพอ หรือมีช่วงฤดูฝนที่สั้นเกินไป

 

 

บทบาทของสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์

 

ขบวนการงอกของเมล็ดพันธ์ขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของฮอร์โมนหลายตัว Khan (1975 อ้างโดยจินดา, 2514) ได้เสนอแบบจำลองว่า จิบเบอเรลลิน (GA) มีบทบาทหลักในการกระตุ้นการงอกของเมล็ดพันธุ์ ในขณะที่สารยับยั้ง (inhibitor) จะทำหน้าที่รองคือเป็นตัวห้าม และไซโตไคนิน(cytokinin)จะทำหน้าที่เป็นตัวที่หักล้างอิทธิพลของสารยับยั้ง แต่ถ้าเพิ่มสารยับยั้ง คือ abscisic acid (ABA) จะทำให้การกระตุ้นโดย GA ไม่ได้ผล และการเติมไคเนตินจะไปลบล้างอิทธิพลของ ABA

 

นอกจากนี้ยังพบว่า เมื่อเมล็ดพันธุ์ข้าวบาเลย์มีการดูดน้ำ เอ็มบริโอจะมีการผลิตฮอร์โมน GA และ GA จะถูกลำเลียงไปยังชั้น aleurone (รูปที่ 4) ซึ่งเป็นชั้นเซลล์หุ้มอยู่รอบๆเอนโดสเปิร์ม และกระตุ้นให้เซลล์ aleulone สร้างเอนไซม์ amylase และ hydrolytic อีกหลายตัว แล้วเอนไซม์เหล่านี้จะถูกส่งออกมาย่อยสลายอาหารที่สะสมอยู่ในเอนโดสเปิร์มแล้วอาหารที่ย่อยได้จะถูกลำเลียงไปเลี้ยงเอ็มบริโอต่อไป (Varner et al, 1965 อ้างโดย จินดา, 2514)

 

 

ความสำคัญของการงอกในด้านการเกษตร

 

การงอกของเมล็ดพันธุ์มีความสำคัญต่อเกษตรกรผู้ปลูกพืชอย่างยิ่ง โดยเฉพาะกลุ่มเกษตรกรที่จำเป็นต้องอาศัยเมล็ดเมล็ดพันธุ์ในการขยายพันธุ์พืช เช่น ข้าว ข้าวโพด ข้าวฟ่าง ถั่วต่างๆ และยังมีไม้ผลบางชนิดที่ขยายพันธุ์ด้วยเมล็ด เช่น มังคุด มะม่วง กระท้อน เป็นต้น เมล็ดพันธุ์ดังกล่าวจะต้องมีเปอร์เซ็นต์ความงอกสูง เนื่องจากการงอกเป็นตัวชี้วัดถึงคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ที่สำคัญที่สุด สำหรับเกษตรกรใช้ในการกำหนดอัตราเมล็ดพันธุ์ที่จะใช้ปลูกต่อพื้นที่ เมล็ดพันธุ์ที่มีเปอร์เซ็นต์ความงอกสูงจะมีความมีชีวิตสูง ซึ่งเป็นเมล็ดพันธุ์ที่เกษตรกรส่วนใหญ่ต้องการ เพราะนอกจากจะเป็นการช่วยลดต้นทุนในการผลิตแล้ว ยังเป็นการเพิ่มความมั่นใจกับเกษตรกรผู้ปลูกพืชอีกด้วย

 

 

สรุป

                ปัจจัยที่มีผลต่อการงอกของเมล็ดพันธุ์ที่สำคัญมี 3 ปัจจัยคือ น้ำ ออกซิเจน และอุณหภูมิ เมล็ดพันธุ์จะงอกได้เมื่อได้รับปัจจัยดังกล่าวที่เหมาะสม และเมล็ดพันธุ์แต่ละชนิดยังต้องการปัจจัยในการงอกที่แตกต่างกัน

 

                เมื่อเมล็ดพันธุ์ได้รับปัจจัยต่อการงอกเข้าไป จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีเกิดขึ้น โดยการสังเคราะห์เอนไซม์ขึ้นมา เพื่อย่อยสลายสารอาหารที่สะสมอยู่ในเมล็ด เช่น คาร์โบไฮเดรท โปรตีน และไขมัน แล้วจึงลำเลียงอาหารสะสมที่ย่อยได้นำไปใช้เพื่อการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ

 

ในขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าคือ จากเมล็ดพันธุ์ที่ปกติ จะบวมหรือพองขึ้น มีรากและยอดอ่อนงอกออกมาให้เห็น แล้วเจริญเป็นต้นกล้าต่อไป

 

ลักษณะการงอกของเมล็ดพันธุ์มี 2 แบบคือ การงอกแบบใบเลี้ยงอยู่เหนือดิน เป็นการงอกของเมล็ดพันธุ์ที่เจริญเป็นต้นอ่อนมีใบเลี้ยงชูขึ้นเหนือดิน และการงอกแบบใบเลี้ยงอยู่ใต้ดิน เป็นการงอกของเมล็ดพันธุ์ที่เจริญเป็นต้นอ่อน แต่ใบเลี้ยงไม่ชูขึ้นเหนือดิน

 

สำหรับความสำคัญของการงอกในด้านการเกษตรคือ การงอกเป็นตัวชี้วัดถึงคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ และเกษตรกรสามารถใช้ประโยชน์จากเปอร์เซ็นต์การงอก เพื่อกำหนดอัตราเมล็ดพันธุ์ที่จะใช้ปลูกต่อพื้นที่

 

 

 

http://www.agri.ubu.ac.th/seminar/masterstu/1212713/Seed_nbsp_Germination.htm