Caractere morfo-anatomice generale ale cerealelor

Generalitati • Cerealele reprezintă grupa fitotehnică de plante cu cel mai mare areal

de răspândire în toate zonele de cultură pe glob. implicit şi în România. • Ele sunt dintre cele mai vechi plante luate în cultură în bazinul

mediteranean, Caucaz şi Asia Centrală etc, având o vechime de circa zece mii de ani.

• Caracteristica comuna a plantelor din aceasta grupa o constituie aceea ca toate aceste plante sunt cultivate si sunt importante pentru produsul lor principal boabele, in compozitia chimica a lor dominand amidonul.

Principalele componente

% Specificare

Apă 12-14 •la nivelul umidităţii critice

Proteine(N x 5,85)

8-25 •în proporţie mai mare la periferia bobului (în pericarp), însă digestibilitatea creşte spre interiorul bobului •albumine - 4 - 5%; globuline = 5 - 10%; caseine = 85 - 90%•din totalul caseinelor: 40 - 50% = prolamine; 30 - 40% = glutenine•prolaminele cerealelor sunt: gliadină (grâu şi secară), hordeină (orz), avenină (ovăz), zeină (porumb) etc. •influenţa factorilor genetici: grâu durum 20- 25%; grâu moale = 12-1 5% etc. •conţinutul este influenţat de factorii de vegetaţie (climă, fertilizare etc.) •aminoacizi: esenţiali (9); semiesenţiali (6); neesenţiali (5)

Glucide 55-70 •amidon circa 90%; creşte de la periferie spre centru; în embrion lipseşte•dextrine şi zaharuri circa 10% (în proporţie mai mare în embrion) •conţinutul este influenţat de climă, fertilizare etc.

Grăsimi 1,5-6 •% mai ridicat în boabele de porumb•majoritatea depozitate în embrion (la porumb, circa 35%) •în scutelum circa 45% •compoziţie grăsimi: acizi graşi, glicerina, fitostearine şi lecitine

Celuloză 2,0-12 •majoritatea în boabele îmbrăcate în pleve (orz, ovăz) •boabele mici au un procent mai ridicat decât cele mari

 Cenuşă

 0,2 - 5,5

•în tarate = 4,5 -5,5% •în făină albă de grâu = 0,2 - 0,3% •compuşi: acid fosforic, oxizi de K şi de Mg (principali); oxizi de Ca, Fe, Na (secundari) etc 

Caractere de recunoastere

• 1. Radacina la toate cerealele este fasciculata, alcatuita din radacini embrionare si radacini adventive.

• Numarul radacinilor embrionare variaza in functie de originea cerealelelor, astfel ca cele originare din climat temperat (grau, secara, orz, ovaz, triticala) emit la germinare mai multe radacini embrionare de ex. la grau 3-5 radacini, la orz 5-8 radacini, ovaz 3 radacini, secara 4 radacini, iar cele originare din climat cald emit la germinare o singura radacina embrionara ca de ex. porumbul, meiul, sorgul, orezul.

Germinaţia la cereale: a - grâu; b - secară; c - orz; d - ovăz; e - mei; f - porumb;

Formarea radacinilor la grau

• Radacinile adventive apar toamna odata cu infratirea, sunt lungi si bine ramificate comparativ cu cele embrionare.

STRUCTURA RĂDĂCINII LA MONOCOTILEDONATE ŞI DICOTILEDONATE

2. Tulpina cerealelor este un pai (culm) neramificat, alcatuita din 5-7 internoduri separate prin noduri. Internodurile pot fi lipsite de maduva (grau, secara, orz, ovaz, orez), pline cu maduva (porumb, sorg) sau cu lumenul foarte mic (mei).

- Lungimea internodurilor creste de la baza spre varf, cel mai lung internod fiind cel care poarta inflorescenta. Diametrul paiului creste de la varf catre baza plantei, acest lucru conferind un plus de rezistenta la cadere.

• Ramificarea tulpinii cerealelor poartă denumirea de înfrăţire, iar lăstarii noi formaţi se numesc „fraţi”. La cerealele păioase (grâu, secară, orz, ovăz) fraţii pornesc de la nodurile tulpinii din sol, iar la porumb tulpina se ramifică de Ia suprafaţa solului (fraţii fiind numiţi lăstari sau copiii).

Schema înfrăţirii cerealelor: a1a2 - fraţi de ordinul Ib1b2b3b4 - fraţi de ordinul II

Adâncimea la care se formează nodul de înfrăţire, în funcţie de adâncimea de semănat

Secţiune transversală printr-un internod din partea mijlocie a paiului de grâu: a - epidermă; b - celule cu clorofilă;c - sclerenchim; d - fascicul libero-lemnos; e-parenchim

A - secţiune transversală prin internodul inferior al paiului de grâu: B - celule de sclerenchim din internodul inferior: a - sclerenchim; fa – fascicul libero - lemnos; p - parenchim

3. Frunzele cerealelor sunt dispuse altern, alcatuite din teaca (vagina) si limb (lamina), cu nervurile dispuse paralel.

Urechiuşele şi ligula la cereale: a - ovăz; b - secară; c - grâu; d - orz; e - orez; f - porumb.

• Teaca înveleşte internodul superior pe o anumită lungime, protejând zona de creştere a internodului. Teaca ultimei frunze protejează inflorescenţa până la înspicare.

• La zona de trecere dintre teacă şi limb, la unele cereale, se găsesc două formaţiuni membranoase, mai mult sau mai puţin dezvoltate, denumite: urechiuşe (pinteni), care reprezintă prelungirea bazei limbului; ligula, dispusă în prelungirea epidermei inferioare a tecii. Aceste doua organe ajută la recunoaşterea cerealelor înainte de înspicare, fiind un caracter bine diferenţiat.

-la ovăz ligula este bine dezvoltată şi urechiuşele lipsesc;

-la grâu şi secară aceste organe sunt mijlocii ca mărime (grâul are urechiuşele păroase, iar la secară sunt glabre);

- la orz urechiuşele sunt mari, ligula este redusă;

Structura internă a frunzei

Înspicarea. Reprezintă faza apariţiei inflorescenţei din teaca ultimei frunze (din „burduf”). O plantă se consideră înspicată când au apărut cel puţin o treime din spiculeţele superioare ale inflorescenţei, iar un lan este considerat înspicat când, la majoritatea plantelor, au apărut inflorescenţele (spicul sau paniculul); întâi înspică planta principală apoi fraţii, în ordinea formării lor.

4. Inflorescenta cerealelor este un spic la grau, secara, orz, porumb (inflorescenta femela), panicul la ovaz, orez, sorg, mei, porumb (inflorescenta mascula).

Inflorescenţa cerealelor este compusă din mai multe spiculeţe dispuse pe un rahis, la cele cu spic, sau în vârful ramificaţiilor paniculului.

Pe un „călcâi” al rahisului şi în vârful ramificaţiilor paniculului se găseşte, de regulă, câte un spiculeţ (cu 2-4 flori); excepţie face orzul la care pe fiecare călcâi al rahisului sunt dispuse trei spiculeţe (uniflore).

Rahis din spicul de grâu (A) şi spiculeţe prinse de rahis (B): 1 - axa spiculeţului

Spiculeţul: A- rahis; bb1 -glume;cc1 - palee; d-lodicule;.e -gineceu; f - stigmat; g -stamine;

-La grau spiculetul are 2-7 flori, iar intr-un spic sunt 10-20 de spiculete;

- La secara spiculetul are 3-4 flori, iar in spic sunt 10-35 spiculete;

- La orz si orzoaica in fiecare spiculet sunt 3 flori dintre acestea este fertila numai floarea din mijloc la orzoaica si toate cele 3 flori la orz;

- la ovaz spiculetul are 2-3 flori din care de obicei 2 sunt fertile;

- la mei spiculetul are 1-2 flori.

A. spic de Triticum aestivum;

B. Spic de Secale cereale;

C. Spic de Triticosecale

A. Avena sativa; B. Hordeum vulgare; C. Triticum aestivum; D. Secale cereale 

Avena sativa (Ovaz) Panicum milliaceum (Mei)

Oryza sativa (Orez)

Zea mays (Porumb)

Fagopyrum esculentum (Hrisca)

Structura spiculetului la grau

Spiculeţele sunt formate la exterior din două glume (de forme şi mărimi diferite, după specie) şi în interior o floare (la orz) sau mai multe flori (grâu, secară, ovăz), dispuse pe un rahis scurt.

Florile sunt formate din două palei (o palee inferioară, uneori aristată şi una superioară), două lodicule (cu rol în deschiderea florii), androceul (trei stamine, cu excepţia orezului care are şase), gineceul (monocarpelar şi stigmatul bifidat).

Floare de grâu

a - antere; s - stigmat;

l - lodicule

Polenizarea şi fecundarea. Cerealele sunt plante autogame (grâu, orz, ovăz, orez), sau alogame (secară, porumb). Uneori şi la plantele autogame (grâu) se întâlneşte un anumit procent de alogamie

Fecundarea are loc imediat după polenizare (în 5 - 10 ore). Grăunciorii de polen ajunşi pe stigmat absorb lichidul stigmatic (în 2 - 3 minute) şi formează tubul polinic (prelungire exterioară a exinei) în care pătrund cei doi nuclei: vegetativ în vârful tubului şi apoi cel generativ. Tubul polinic străbate stilul, ajungând prin micropil la sacul embrionar, când nucleul vegetativ se resoarbe, iar cei generativ (spermatic) se divide în două. O parte se uneşte cu oosfera din care rezultă embrionul, iar cealaltă parte se uneşte cu nucleul secundar al sacului embrionar dând naştere endospermului. Din învelişul ovulului rezultă învelişul seminţei (testa), iar din pereţii ovarului se formează învelişul fructului (pericarp).

Fructul este o cariopsa imbracata in palee la orz, ovaz, orez, mei sorg sau golasa la grau, secara, porumb.Fructul cerealelor este alcatuit din 3 parti: invelis, endosperm (albumen) si embrion.

Invelisul (tegumentul) este format din doua parti: testa (invelisul semintei) si pericarp (invelisul fructului) reprezentand 6-14 % din masa fructului. In testa sunt localizati pigmentii care participa la culoarea caracteristica a bobului.Endospermul, reprezinta 80-86 % din masa bobului, este alcatuit la exterior dintr-un dintr-un strat de celule cu aleurona. Restul endospermului este alcatuit din celule mari in care se observa numerosi graunciori de amidon cu forma aproape sferica. Intre cereale sunt unele deosebiri in ceea ce priveste aspectul endospermului, astfel la orz stratul de aleurona este alcatuit din 2-3 randuri de celule, caracter prin care bobul de orz se deosebeste de toate celelalte cereale. La secara celulele cu aleurona contin pigmenti galbui sau uneori albastri.

Secţiune longitudinală într-un bob de grâu: a - radicelă;b - tulpiniţă; c - coleoriză; d - scutellum; e - strai cu aleuronă; f - embrion;g - tegument seminal (testa); h - pericarp; i -peri la extremitatea cariopsei; j - celeoptil; m - muguraş; end – endendosperm

Secţiune transversală prin endosperrnul bobului de grâu: a - secţiune transversală: p - pericarp; te - testa; a - strat cu aleuronă; am: - celule cu amidon; B - celule cu aleuronă văzute în secţiune transversală prin bob

Grăunciori de amidon la cereale: l - grâu; 2 - secară; 3 - porumb; 4-orez; 5-orz; 6-ovăz;7 - mei; 8 - sorg; 9 – hrişcă

Graunciorii de amidon au si ei forme si marimi diferite, de ex. la grau, secara si orz sunt sferici, la porumb sunt poliedrici sau colturati, la ovaz sunt compusi, la orez sunt foarte marunti si compusi.

Embrionul reprezinta 1,5 -15 % din masa bobului, el reprezinta viitoarea planta si se afla la partea inferioara a bobului.

Este alcatuit din muguras (gemula) care este protejat de coleoptil si din care se vor forma partile aeriene, tulpinita (tigela, hipocotil), radicula protejata de coleoriza si sculellumul (cotiledonul) care indeplineste functia de organ de absorbtie.

Opus scutellumului de gaseste un mic apendice numit epiblast, considerat ca fiind un rudiment al celui de al doilea cotiledon.

FITOTEHNIE I - Laborator nr. 10

Caractere morfo-anatomice generale ale cerealelor