Practicum, een verslag die het kiemingsverloop van bepaalde zaadjes volgt en op veel punten staat (zeer nuttig om als skelet te gebruiken) PDF

Preview

Summary

Een verslag die het kiemingsverloop van bepaalde zaadjes volgt en op veel punten staat (zeer nuttig om als skelet te gebruiken)...

Description

James Demeyer

Reeks 3

20/12/2013

Practicum plantkunde 1 e Bachelor Bio-ingenieurswetenschappen

Opvolging en vergelijking van kiemingsverloop van verschillende zaden 1 Inleiding In dit verslag zal er besproken worden hoe de kieming van de zaden van Gewone boon (Phaseolus vulgaris L.), Erwt (Pisum sativum L.), Maïs (Zea mays L.), Vlas (Linum usitatissimum L.), Tuinkers (Lepidum sativum L.) en Zonnebloem (Helianthus annuus L.) verloopt(referentie1 ). Het experiment kan in twee groepen gedeeld worden. De eerste drie planten (Gewone boon, Erwt en Maïs) worden in potgrond geplant en gedurende 25 dagen bekeken. De andere drie (Vlas, Tuinkers en Zonnebloem) worden op nat keukenpapier gekiemd en gedurende 10 dagen onderzocht(1). Het doel van dit experiment is dat de student als bio-ingenieur in spe, elke plant kritisch beoordeeld, de gegevens en veranderingen van de plantstructuren op een geordende manier noteert en er vervolgens een gestructureerd en bondig verslag over schrijft. Het experiment is er om ons er op te wijzen dat er dagelijks onderzoekingen worden gedaan die belangrijke gevolgen kunnen hebben in de toekomst. Een essentieel onderdeel in dit onderzoek is het kiemingsverloop. Dit experiment toont het belang van een goede en gezonde kieming van de eerste levensweken van de plant. Als er dan iets misloopt, is de kans groot dat de plant niet zal volgroeien tot een volwassen plant.

2 Materiaal en methoden Omdat de zaden zich in een dormante fase bevonden, werden ze een nacht (12 uur) in een kommetje met water gelegd. Enkel de Gewone boon werd wegens zijn schimmelgevoeligheid niet in het water gestoken. Voor de kieming in potgrond werden er drie glazen recipiënten gevuld met potgrond. Dan werd er per recipiënt een zaad van één soort aan de rand geplant. Dit werd gedaan zodat er van buitenaf gekeken kon worden naar de wortels. Dit is dag 0. Hierna werd elk recipiënt omhuld met aluminiumfolie om de wortels van de plant af te schermen van de zon. De planten werden op een goed verlichte en warme plaats gezet. Dag 1 is wanneer er een kieming is van de zaad(1). Voor de kieming op keukenpapier werden er enkele lagen keukenpapier op een plat recipiënt gezet en doordrenkt met water tot al het water was opgenomen en er geen water meer vrij was. De 1

zaden werden naast elkaar gelegd en gedurende de eerste drie dagen werden de zaden bedekt met een laag nat keukenpapier. Dit is wederom dag 0 en dag 1 is wanneer er een kieming is. Voor de zaden in potgrond zal er op dag 0, 1, 2, 3, 4, 7, 10, 13, 17, 21 en 25 een gedetailleerde tekening gemaakt worden. Op dezelfde dagen zal de lengte van de stengel gemeten worden. Voor de zaden op keukenpapier zal er elke dag, dat zijn 11 dagen met dag 0 bijgerekend, een gedetailleerde tekening gemaakt worden. Hier moet de lengte van de stengel en wortel gemeten worden. Voor beide experimenten zullen de volgende structuren minstens bij één soort aangeduid moeten staan op de tekening: zaadhuid, micropyle, hilum, kiemwortel of radicula, plumula, hypocotyl, epicotyl, coleoptiel, cotyl, hoofdwortel, zijwortel, kroonwortel, wortelhaar, primair blad en stengel.

3 Resultaten In dit deel van het verslag zal er voor elke plantsoort besproken worden hoe de plant zich heeft ontwikkeld en zullen de verschillen in vorige stadia duidelijk gemaakt worden. 3.1 Gewone boon (de tekeningen kunnen terug gevonden worden in bijlage 1) Door zijn schimmelgevoeligheid werd de Gewone boon niet te weken gelegd. Die gevoeligheid werd duidelijk wanneer de eerste drie bonen niet kiemden en begonnen te rotten. Pas de vierde boon kiemde na vier dagen. De witte kiemwortel groeide steeds verder naar beneden en er kwamen wortelharen op. Op dag vier kwamen de hypocotyl en de zaad bovengronds. Tot en met dag zeven kwam de hypocotyl steeds rechter te staan en groeiden de zijwortels zodat de kiemwortel, de hoofdwortel werd. Door een scheur in de zaadhuid kwamen de lichtgroene cotylen tevoorschijn en groeide het primair blad lichtjes uit de cotylen. Tegen dag tien zijn de twee primaire bladeren volledig uit het cotyl gekomen, maar zijn nog niet volledig gevormd. Zo is de groene epicotyl gevormd die de komende dagen steeds langer zal worden. Op dag dertien zijn de cotylen minder groen en verrimpelen ze. De primaire bladen zijn nu volledig gevormd en krijgen een steeds langere petiool. Vier dagen later is de epicotyl veel langer geworden en worden de primaire bladeren groter. Op dag 21 zijn de cotylen nog steeds aanwezig maar zijn ze kleiner geworden. De stengel en epicotyl zijn allebei veel langer geworden en er heeft zich helemaal bovenaan een eindknop gevormd. Tot dag 25 ontwikkelt deze eindknop zich verder. De primaire bladeren zijn nog verder uit elkaar gegroeid en zijn groter geworden. Er zijn globaal gezien geen grote structuurveranderingen te zien, maar ze worden wel steeds groter.

2

3.2 Erwt (de tekeningen kunnen terug gevonden worden in bijlage 2) Na het weken is de zaad dikker geworden door wateropname. Na twee dagen was er al een kieming naar boven, dit is dag 1. Op dag twee is de kiemwortel naar beneden aan het groeien en is al 1cm lang. Tot dag drie groeit de kiemwortel sterk naar beneden en ontstaan er wortelharen. Op dag drie komt het primair blad uit de zaad en verschrompeld de zaadhuid waardoor het coleoptiel zichtbaar wordt en de epicotyl en hypocotyl ontstaan. Op dag vier komt het primair blad bovengronds en de epicotyl ook. Tegen dag zeven is er de stengel gevormd en is sterk gegroeid. Er heeft zich ondergronds ook zijwortels gevormd waardoor de kiemwortel, de hoofdwortel is geworden. Tot dag tien is er geen sterke verandering buiten het feit dat de stengel in lengte toeneemt en de primaire bladeren iets groter worden. Drie dagen daarna is er wel een grote verandering omdat er twee zijassen worden gevormd op de stengel. Die gaan verder groeien en steeds langer worden. Dit blijft zo doorgaan tot dag 21. De zijwortels blijven groeien en de wortelharen blijven bestaan. Op dag 21 ontstaat er weer een splitsing van de stengel waardoor er nu vier zij-assen zijn. Op de laatste dag is er niet veel verandert, behalve dat alles langer is geworden. Het was opvallend dat er op het einde van de zij-assen bladranken waren die relatief lang konden worden. 3.3 Maïs (de tekeningen kunnen terug gevonden worden in bijlage 3) De zaad van Maïs is na de wateropname dikker geworden. Na twee dagen kon er duidelijk een witte kiemwortel gezien worden die naar beneden groeit. Het coleoptiel is dan al aanwezig maar is heel klein. Op dag drie zijn er al kroonwortels ontstaan die allemaal dezelfde diameter en lengte hadden. Na zes dagen, dit is op dag vier, komt het coleoptiel boven de grond en is het primair blad heel lichtjes zichtbaar. Deze zijn allebei groen. Vanaf toen ging de groei heel goed en was het primair blad zich gaan ontwikkelen. Het primair blad is omgekeerd eirond en wordt niet zo lang als de andere bladeren die gevormd worden(3). Op dag tien komt er al een tweede blad uit het binnenste van het primair blad. Vanaf dan fungeert het primair blad als steunblad. Terwijl groeien de zijwortels nog verder naar beneden. Tot dag 21 is vooral het tweede blad in lengte toegenomen. Op dag 21 kwam er uit de binnenkant van het tweede blad, een derde blad. De twee eerste bladeren zijn al lichtjes naar de zijkant aan het vallen door de zwaartekracht. Op dag 25 is het derde blad groter dan het tweede blad geworden. Al de eigenschappen van een monocotyle plant die zichtbaar waren, konden opgemerkt worden. De bladeren waren namelijk parallel-nervig en er vormt zich een vezelwortelsysteem, daarom spreekt men van kroonwortels. 3

In figuur 3.1 wordt de stengellengte (cm) in functie van de tijd (dagen na ontkieming) geplot. Deze grafiek toont enkel de zaden die kiemden in potgrond. Er worden voor de duidelijkheid twee grafieken gemaakt wegens het verschillend aantal dagen die men moet observeren. Er kan gezien worden dat de drie zaden rond dag vier uit de boven de grond kwamen en dus een stengellengte kregen. Vanaf dan groeien ze allemaal ongeveer even snel tot dag dertien. Dan gaan de Gewone boon en Erwt minder snel groeien, terwijl Maïs de grootste plant wordt. 40

stengellengte (cm)

35 30 25 20

Erwt

15

Gewone boon

10

Maïs

5 0 0

5

10

15

20

25

Tijd (dagen na ontkieming)

Figuur 3.1 stengellengte (cm) in functie van de tijd (dagen na ontkieming) 3.4 Vlas (de tekeningen kunnen terug gevonden worden in bijlage 4) Door het weken is de zaad dikker geworden en heeft het een waterlaagje rond de zaadhuid gekregen. Pas na vijf dagen heeft er zich een kiemwortel gevormd, vanaf nu begint de telling. De dunne, witte kiemwortel groeit voor de komende drie dagen langzaam verder. Men ziet steeds meer een groen deeltje die van onder de zaadhuid tevoorschijn komt, dit zijn de cotylen. Op dag vier worden er wortelharen gevormd en is de kiemwortel nog verder gegroeid. Tot dag zeven groeit de kiemwortel verder en komen de cotylen bijna volledig uit de zaadhuid. Terwijl groeit de groene hypocotyl steeds rechter. De volgende dag hebben de cotylen zich volledig losgemaakt van de zaadhuid en heeft er zich een duidelijke stengel gevormd die steeds rechter komt te staan. De cotylen zijn echter nog tegen elkaar geplakt. Tegen dag tien staat de stengel helemaal recht en zijn de twee cotylen duidelijk van elkaar te onderscheiden.

4

3.5 Tuinkers (de tekeningen kunnen terug gevonden worden in bijlage 5) Na het weken is de zaad verdikt en heeft het een waterlaag rond de zaadhuid gekregen. Na één dag heeft er zich al een kiemwortel gevormd. Op dag twee is de witte dunne kiemwortel al veel gegroeid en heeft het wortelharen gekregen. De lichtgroene cotylen zijn op dag twee ook al zichtbaar, maar zijn nog omhuld door de zaadhuid. Op dag drie is de zaadhuid eraf gevallen en is de plant sterk omhoog gegroeid. Er heeft zich een stengel gevormd. Later zijn de stengel en de kiemwortel steeds groter geworden en hebben geen kleurverandering ondergaan. Verder zijn de cotylen gegroeid en zijn ze steeds opvallender geworden. Tegen dag acht heeft er zich een donkergroene plumula gevormd die steeds groter was geworden tot dag tien. Verder is er niet veel verandert aan de plantstructuren, buiten het feit dat ze langer zijn geworden. 3.6 Zonnebloem (de tekeningen kunnen terug gevonden worden in bijlage 6) Na een nachtje weken zijn er geen duidelijke verschillen waar te nemen. Al na één dag komt er uit het smalste punt van de zaad een witte kiemwortel. De volgende dag is de kiemwortel verder gegroeid en heeft het wortelharen en een gelige kleur gekregen. Op dag drie is de groene hypocotyl uit de zaad gegroeid en staat de zaad half in de lucht. Tegen dag vier staat de zaad helemaal recht en zijn de cotylen lichtjes uit de zaad aan het groeien. Er zijn ook minieme zijwortels aan het groeien. Pas de volgende dag zijn de zijwortels volgroeid en is de kiemwortel, de hoofdwortel geworden. De cotylen zijn nog steeds verder uit de zaad aan het groeien en er heeft zich een kleine stengel gevormd die pas vanaf dag zes zal toenemen in lengte. Op das zes zijn de witte zijwortels nog steeds verder aan het groeien en zijn de cotylen uit de zaad gekomen. De volgende dag zijn de cotylen van elkaar te onderscheiden en groeien steeds verder uit elkaar. In de komende twee dagen zullen de stengel, de cotylen, de zijwortels en de hoofdwortel steeds groter worden. Op de laatste dag is er een minieme groene plumula te zien in het midden van de cotylen. In figuur 3.2 worden de stengel- en wortellengte (cm) in functie van de tijd (dagen na ontkieming) geplot. Deze grafiek toont enkel de zaden die op keukenpapier hebben gekiemd.Tuinkers is duidelijk de snelste groeier en wordt het grootst. Zonnebloem en Vlas komen traag op gang, maar Vlas groeit plots sneller op de laatste vier dagen. Zonnebloem heeft ongeveer een constante groei en wordt het kleinst van alle drie. Voor de gemakkelijkheid werden de gemeten stengel- en wortellengte elke keer met elkaar opgeteld.

5

Stengel- en wortellengte (cm)

7 6 5 4 Vlas 3

Zonnebloem

2

Tuinkers

1 0 0

1

2

3 4 5 6 7 8 Tijd (dagen na ontkieming)

9

10

Figuur 3.2 stengel- en wortellengte (cm) in functie van de tijd (dagen na ontkieming)

4 Discussie Bij elk zaadje begint de kieming met imbibitie of opname van water. Hierna wordt hun reservevoedsel geraadpleegd die vooral onder de vorm van zetmeel aanwezig is. Het zetmeel wordt tijdens de kieming omgezet in glucose(referentie2&3 ). Bij de monocotylen zit deze vooral in de endosperm, terwijl de dicotylen hun reservevoedsel in de cotylen heeft zitten(2&3 ). Na het gebruiken van alle reservestoffen uit de cotylen, sterven ze af en verschrompelen ze. Dit was duidelijk te zien bij de Gewone boon, die een epigeïsche kieming heeft. Na een paar dagen komen er nog verschillen tussen de monocotyle en dicotyle planten, namelijk de bescherming van het apicaal meristeem. Bij de monocotyle Maïs vormt er zich een coleoptiel, terwijl bij de dicotylen zoals de Erwt, Gewone boon, Vlas en Zonnebloem er zich een sterk gebogen hypocotyl heeft gevormd. Er was ook te zien dat Maïs kroonwortels had die 2&3

allemaal dezelfde diameter hadden( ). De dicotylen (Erwt, Zonnebloem, Gewone boon en Vlas) hadden een hoofdwortel en zijwortels. Enkel Tuinkers had geen hoofdwortel omdat er zich geen zijwortels hebben gevormd. Het enige gelijkaardige aan alle planten was het feit dat ze allemaal wortelharen hadden om hun absorptieoppervlak te vergoten. Toen de primaire bladeren zich hadden gevormd, kon men bij de monocotyle Maïs zien dat ze parallelnervig waren en bij de dicotylen hand- of veernervig waren. Er waren ook verschillen te zien tussen de dicotylen onderling. Zo had de Erwt een hypogeïsche groei en de Gewone boon een epigeïsche groei. De Erwt had eveneens gemodificeerde bladeren onder de vorm van bladranken. Deze groeit sympodiaal met een monochasium omdat de

6

Erwt telkens één zijvertakking vertoont. De andere dicotylen groeien monopodiaal omdat enkel de eindknop verder groeit.

5 Besluit Er kan hieruit besloten worden dat de kieming van een plant via een vast stramien verloopt. De kieming begint steeds met de imbibitie en daarna wordt het reservevoedsel geraadpleegd in de zaad 2

om de groei te bevorderen( ). Als de plant bovengronds komt is er steeds een structuur die het apicaal meristeem beschermt. Tot slot worden de primaire bladeren gevormd. Het kiemingsproces en de gebruikte en gevormde structuren zijn steeds plantspecifiek. Er konden verschillen gezien worden tussen de monocotylen en dicotylen, maar ook tussen de dicotylen onderling.

6 Referenties Referentie 1: Blanckaert, I., Ceusters, J., Godts, C. & Vermote, B. (2013-2014). Biologie I Practicum Plantkunde. Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, K.U.Leuven, België. 145p.

Referentie 2: Toorop, P. (2002). Kieming en opslag van zaden [on line]. Nederlands Instituut voor Biologie(NIBI). Beschikbaar op http://www.natuurinformatie.nl/ndb.mcp/natuurdatabase.nl/i000202.html [14/12/2013] Referentie 3: Wikipedia (laatst bewerkt op 10 dec 2013). Kieming [on line]. Wikipedia. Beschikbaar op http://nl.wikipedia.org/wiki/Kieming [14/12/2013]

7 Bijlagen Bijlage 1: Tekeningen van Gewone boon (p1-6) Bijlage 2: Tekeningen van Erwt (p1-6) Bijlage 3: Tekeningen van Maïs (p1-6) Bijlage 4: Tekeningen van Vlas (p1-3) Bijlage 5: Tekeningen van Tuinkern (p1-3) Bijlage 6: Tekeningen van Zonnebloem (p1-3) 7...