✨Sự nảy mầm

thumb|Cây hoa hướng dương con, ba ngày sau khi nảy mầm thumb|right|Thử nghiệm tỷ lệ nảy mầm Sự nảy mầm là quá trình mà qua đó một cây phát triển từ một hạt giống. Ví dụ thường thấy nhất của sự nảy mầm là một mầm của cây con nhú ra từ hạt giống của cây hạt kín hay hạt trần. Tuy nhiên, sự phát triển của một bào tử con từ một bào tử, chẳng hạn như sự phát triển của sợi nấm từ bào tử nấm cũng là sự nảy mầm. Do đó, sự nảy mầm có thể được hiểu theo nghĩa chung là bất kỳ thứ gì trở nên lớn hơn từ một thực thể nhỏ hay một phần cơ thể sống, là một phương pháp thường hay được sử dụng trong nhiều dự án phát triển hạt giống.

Sự nảy mầm hạt giống

thumb|Hạt [[Chi Cải|cải đang nảy mầm]] Sự nảy mầm của hạt đậu xanh được quay phim nhanh

Sự nảy mầm là sự phát triển của cây nằm bên trong một hạt giống; kết quả là sự hình thành cây con. Hạt giống của cây có mạch là một gói nhỏ được tạo thành bên trong quả hay quả hình nón sau khi tế bào mầm phôi đực và cái đã kết hợp. Tất cả những hạt giống đã phát triển hoàn toàn đều có chứa một phôi, và hầu hết ở các chủng loài cây thì đều kèm thêm nguồn "thức ăn" dự trữ; tất cả đều được bao trong một lớp áo hạt. Vài loài cây sinh ra một lượng hạt giống mà không có phôi; chúng được gọi là hạt lép và không bao giờ nảy mầm. Những hạt giống tiềm sinh là hạt đã chín nhưng lại không nảy mầm bởi vì chúng phụ thuộc vào các điều kiện môi trường bên ngoài mà ngăn cản sự khởi đầu quá trình chuyển hóa và phát triển tế bào. Ở những điều kiện thích hợp, hạt giống bắt đầu nảy mầm và mô phôi phát triển, trở thành một cây con.

Sự nảy mầm hạt giống phụ thuộc vào cả điều kiện bên trong lẫn bên ngoài. Những nhân tố bên ngoài quan trọng nhất bao gồm nhiệt độ, nước, oxy, và đôi khi là ánh sáng hay bóng tối. Oxy được sử dụng trong hô hấp hiếu khí, là nguồn năng lượng chính của cây con cho đến khi nó mọc lá.[2] Oxy là một loại khí trong bầu khí quyển, được tìm thấy trong các khoảng hở của đất trồng; nếu hạt bị chôn quá sâu dưới đất hay đất bị úng nước, hạt giống có thể bị thiếu oxy. Một số hạt giống có các lớp áo hạt không thẩm thấu được nên oxy không thể xâm nhập, gây nên sự tiềm sinh vật lý mà sẽ mất đi khi lớp áo hạt bị mòn đủ để hạt trao đổi khí và hấp thu nước từ môi trường.

• Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ chuyển hóa và phát triển tế bào. Hạt giống của các chủng loài khác nhau và kể cả từ cùng một cây sẽ nảy mầm ở nhiều nhiệt độ khác nhau. Hạt giống thường có một ngưỡng nhiệt độ mà chúng sẽ nảy mầm, và sẽ không nếu chúng nằm ở trên hay dưới ngưỡng đó. Nhiều hạt giống nảy mầm ở nhiệt độ cao hơn 60 – 75 độ F (16 – 24 độ C) một chút, trong khi những hạt khác nảy mầm ở nhiệt độ chỉ trên nhiệt độ đóng băng, và một số hạt chỉ nảy mầm khi phản ứng lại sự chuyển đổi trong nhiệt độ, giữa ấm và lạnh. Một số hạt giống nảy mầm khi đất lạnh (28-40 độ F – 2-4 độ C), và một số nảy mầm khi đất ấm (76-90 độ F – 24-32 độ C). Một số hạt thì cần tiếp xúc với nhiệt độ thấp (sự xuân hóa – vernalization) để phá vỡ trạng thái tiềm sinh. Một số hạt giống khi ở trong trạng thái tiềm sinh sẽ không nảy mầm kể cả khi các điều kiện đều thuận lợi. Hạt giống mà phụ thuộc vào nhiệt độ để kết thúc sự tiềm sinh thường là dạng tiềm sinh sinh lý. Ví dụ, hạt giống cần sự lạnh giá của mùa đông thì không thể nảy mầm cho đến khi chúng hấp thu nước vào mùa thu và trải qua nhiệt độ lạnh hơn. Bốn độ C là đủ lạnh để kết thúc sự tiềm sinh cho hầu hết các hạt giống tiềm sinh lạnh, nhưng ở một số nhóm cây, đặc biệt là trong họ Mao lương và các loài khác, chúng cần nhiệt độ thấp hơn âm 5 độ C. Một số hạt giống sẽ chỉ nảy mầm sau khi trải qua nhiệt độ cao trong suốt một trận cháy rừng mà sẽ làm nứt lớp áo hạt của chúng; dạng này là tiềm sinh vật lý.

Hầu hết các loại rau quả hàng năm thường gặp đều có nhiệt độ nảy mầm tối ưu giữa 75 – 90 độ F (24 – 32 độ C), dù nhiều loài (như cải củ hay rau chân vịt) có thể nảy mầm ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể, ở 40 độ F (4 độ C), do đó cho phép chúng phát triển từ hạt ở những vùng khí hậu lạnh. Nhiệt độ cận tối ưu dẫn đến tỉ lệ này mầm thấp hơn và khoảng thời gian nảy mầm dài hơn.

• Ánh sáng hay bóng tối có thể là một sự kích hoạt của môi trường cho sự nảy mầm và nó là một dạng tiềm sinh sinh lý. Hầu hết hạt giống không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng hay bóng tối, nhưng nhiều loại hạt, bao gồm của những loài mà được tìm thấy ở trong môi trường rừng, sẽ không nảy mầm cho đến khi một khoảng hở ở tầng tán chính xuất hiện cho phép một lượng ánh sáng vừa đủ để hạt phát triển thành cây con. Những nhân tố ảnh hưởng đến sự tiềm sinh của hạt bao gồm sự hiện diện của những hormone thực vật nhất định, đáng chú ý là axít abscisic (ngăn cản sự nảy mầm) và gibberellin (kết thúc sự tiềm sinh). Trong quá trình ủ rượu, hạt đại mạch được xử lý với gibberellin để đảm bảo sự nảy mầm đồng nhất nhằm sản xuất mạch nha

Nảy mầm trên mặt đất

Khi nảy mầm trên mặt đất, trụ dưới lá mầm kéo dài ra và tạo thành một cái móc, kéo lá mầm và mô phân sinh ngọn lên mặt đất. Khi đã lên mặt đất, nó thẳng ra mà kéo lá mầm với ngọn chồi của cây non lên cao. Các loại đậu, me, và đu đủ là những ví dụ của kiểu nảy mầm này.

Sự nảy mầm của cây một lá mầm

Ở hạt giống của cây một lá mầm, rễ mầm của phôi và lá mầm được bao trong bao rễ mầm và lá bao mầm tương ứng. Bao rễ mầm là bộ phận đầu tiên nhú ra khỏi hạt, theo sau là rễ mầm. Lá bao mầm sau đó bị đẩy lên mặt đất. Khi đến mặt đất, nó không dài ra nữa và chiếc lá đầu tiên xuất hiện.

Trong suốt quá trình nảy mầm, tế bào ống kéo dài và đi vào ống phấn. Ở trong bông hoa, ống phấn mọc về phía noãn, nơi mà nó sẽ giải phóng tinh trùng bên trong hạt phấn đề thụ phấn. Hạt phấn đã nảy mầm với hai tinh trùng của nó thì là thể giao tử đực của các cây này.

Sự nảy mầm bào tử

Sự nảy mầm cũng có thể nói đến sự xuất hiện của những tế bào từ những bào tử bất động (resting spore) và sự phát triển của sợi nấm ở bào tử con hay tản từ những bào tử ở nấm, tảo và vài loài thực vật khác.

Các bào tử hạt đính là những bào từ sinh sản vô tính (sinh sản mà không có sự kết hợp giao tử) của các loài nấm mà nảy mầm ở những điều kiện đặc biệt. Nhiều loại tế bào có thể được hình thành từ các bào tử hạt đính đang nảy mầm. Thường gặp nhất là các ống mầm mà mọc và phát triển thành sợi nấm. Một dạng tế bào khác là ống nối hạt đính; những ống này khác với ống mầm là chúng mỏng, ngắn hơn và thiếu các nhánh, thường được xác định là phát triển hướng về phía nhau. Mỗi tế bào là một dạng hình ống, nhưng ống nối hạt đính tạo thành một cầu nối cho phép sự kết hợp giữa các tế bào hạt đính.

Dương xỉ và rêu

Ở những thực vật như rêu, dương xỉ, và một vài loài khác, bào tử nảy mầm thành thể giao tử độc lập. Ở các loài rêu (rêu và rêu tản), bào tử nảy mầm thành những sợi mềm, tương tự như sợi nấm, từ đó mà thể giao tử phát triển. Ở dương xỉ, thể giao tử là tản non (prothalli) nhỏ hình trái tim mà thường có thể được tìm thấy bên dưới một cây phát tán bào tử trưởng thành.