Семя (ботан.)

Семя растения (semen), орган семенных растений, выполняющий функции их воспроизведения, расселения и переживания неблагоприятных условий. В ходе эволюции разноспоровых высших растений С. возникло в связи с изменением условий существования (климатических и др.) как фаза в онтогенезе между половым процессом, происходящим внутри мегаспорангия (семязачатка, семяпочки), и взрослым растением. Поэтому С. развивается обычно после оплодотворения (иногда, вторично, без оплодотворения ‒ апомиксис), а число С., образующихся на одном растении, не может превышать число мегаспорангиев, возникших в результате бесполого размножения. У первых семенных растений ‒ семенных папоротников ‒ С. развивалось, вероятно, на концах или в пазухах теломов. У голосеменных растений С. возникают на открытых спорофиллах (семенных чешуях), у покрытосеменных ‒ в плоде, образованном главным образом замкнутыми плодолистиками. Тип С. определяется типом семяпочки, из которой образуется С., и её ориентировкой, хотя в некоторых случаях после оплодотворения из-за неравномерного роста молодого С. его тип может отличаться от типа семяпочки. На поверхности С. обычно можно различить семенной рубчик ‒ место отделения зрелого С. от семяножки, след микропиле на корневом конце в виде ямки, след халазы на семенодольном конце в виде отличающегося по окраске пятна, бугорка или ямки, и семяшов между семенным рубчиком и халазой (у анатропных С.), возникающий в результате прирастания к семяпочке верхней части семяножки. Нередко С. имеет выросты ‒ ариллус (кровельку, присемекник), ариллоиды, строфиоли, обеспечивающие мирмекохорию. Поверхность С. бывает гладкой и блестящей (горох), сетчато-ямчатой (белена), шиповатой (куколь), бугорчатой (ясколка), чешуйчатой (борец) и т. д. У некоторых С. образуются крылья (эремурус, бигнония), волоски по всей поверхности (хлопчатник).

С. состоит из семенной кожуры (спермодермы), зародыша (молодого спорофита) и у многих растений из тканей с запасными питательными веществами, развивающихся вне зародыша, ‒ перисперма или эндосперма (рис. 1). Кожура С. образуется из покровов семяпочки (интегументов), служит для защиты зародыша и часто содействует расселению С. При развитии двух интегументов в семенной кожуре часто различают наружную (у граната и крыжовника ‒ сочная) и внутреннюю семенные оболочки; при одном интегументе или разрушении второго в процессе развития С. она одинарная, но состоит обычно из нескольких слоев клеток. Твёрдость кожуры повышается вследствие склерификации тканей. Тонкая кожура характерна для С. паразитных растений (заразиховые) и орхидных, а также для С., заключённых в односемянные невскрывающиеся плоды (например, орехи). С. без кожуры встречаются у санталовых, ремнецветных и других т. н. полупаразитов.

Зародыш образуется обычно из зиготы ‒ оплодотворённой яйцеклетки, иногда также из других клеток зародышевого мешка или даже клеток нуцеллуса семяпочки (полиэмбриония). По положению относительно кожуры, перисперма и эндосперма, а также по форме зародыши могут быть различными (рис. 2). Развитие зародыша в С. происходит за счёт питательных веществ, которые накапливаются в эндосперме и перисперме или в семядолях. Эндосперм у голосеменных представляет собой вегетативную часть женского заростка, а у покрытосеменных ‒ новообразование, возникающее в результате слияния второго спермия со вторичным ядром зародышевого мешка (двойное оплодотворение); перисперм ‒ остатки ткани нуцеллуса или ядра семяпочки. В С. могут находиться и эндосперм, и перисперм (перечные, кувшинковые), только эндосперм (лютиковые) или только перисперм (гвоздичные), или же в С. нет ни того, ни другого (бобовые). В последнем случае перисперм не развивается, эндосперм целиком поглощается развивающимся зародышем, питательные вещества запасаются в клетках семядолей. С. с эндоспермом часто неправильно называют «белковым». Наличие в С. эндосперма и перисперма считается примитивным признаком. Прогрессивным является отложение питательных веществ в теле зародыша. Запасные вещества С. ‒ белки, жиры, крахмал, сахара, витамины, гемицеллюлозы; из форменных включений ‒ протеиновые зёрна, нередко с кристаллами белка и глобоидами двойной соли инозитгексафосфорной кислоты, кристаллы оксалата кальция и др. (см. Кристаллы в клетках растений).

Признаки внешней формы и внутреннего строения С. наследственно постоянны и используются в систематике растений (рис. 3). Размеры и масса С. различны ‒ от мелких, как пыль, у орхидей (например, у Goodyera repens С. весит 0,002 мг, у Dendrobium attenuatum ‒ 0,005 мг) до огромных у пальм (С. сейшельской пальмы, например, весит до 9 кг). Число С. в одном плоде варьирует от сотен тыс. и даже миллионов (у некоторых орхидных) до одного (злаки, сложноцветные). Число С. у одной особи бывает огромным (у ширицы до полумиллиона, у гулявника до 750 тыс.).

Длительность сохранения всхожести С. различна у разных видов и зависит от условий хранения. Так, С. ивы могут прорастать только в течение нескольких суток, но в замкнутых сосудах при 12‒13 °С не теряют всхожести до 150‒320 суток. Твёрдые С. некоторых бобовых могут прорастать через 100 лет, а у лотоса оказались всхожими С., пролежавшие в слое торфа нескольких сотен лет. С. используются человеком для посева при культуре растений, в пищу или как приправа к пище, для получения масел, крахмала, красящих, лекарственных и др. веществ. С. многих растений, мука из них, а также жмых, состоящий из остатков С., ‒ корм для скота и птиц. Волоски С. хлопчатника используют как текстильное сырьё, в медицине (гигроскопическая вата) и т. д.

Часто С. неправильно называют сухие невскрывающиеся односемянные плоды (злаков, гречихи, конопли и др.), целые соплодия (свёкла), служащие посевным материалом, и даже клубни (картофеля), используемые для посадки. Науку о С. называют семеноведением.

Лит.: Мальцев А. И., Руководство по изучению и определению семян и плодов сорных растений, ч. 1, Л., 1925 (Труды по прикладной ботанике и селекции. Приложение 25); Тахтаджян А. Л., Морфологическая эволюция покрытосеменных, М., 1948; Цингер Н. В., Семя, его развитие и физиологические свойства, М., 1958; Имс А., Морфология цветковых растений, пер. с англ., М., 1964; Александров В. Г., Анатомия растений, 4 изд., М., 1966; Ботаника, т. 1, 7 изд., М., 1966, Эсау К., Анатомия растений, пер. с англ., М., 1969; Gaettner J., De fructibus et seminibus plantarum, Stutgardiae, 1788; Martin А. С., The comparative internal morphology of seeds, «The American Midland Naturalist», 1946, v. 36, № 3, p. 513‒660.

Н. Н. Каден.