Binnen de levenscycli van plantenzaden bevinden zaden zich in een rusttoestand voorafgaand aan kiemfasen. Er treedt weinig activiteit op tijdens rustperioden, aangezien zaden wachten op de juiste omgevingscondities voordat de groei begint. Zodra de kieming begint, nemen de cellulaire ademhalingssnelheden dramatisch toe om de benodigde materialen te leveren voor de eerste fasen van plantengroei.
Cellulaire ademhalingsactiviteiten nemen dramatisch toe wanneer zaden beginnen te ontkiemen.Cellulaire ademhalingsfuncties
Cellulaire ademhalingsprocessen bieden cellen een middel om bestaande voedingsstoffen om te zetten in energie. Tijdens rustperioden ademen plantenzaden net genoeg om voedsel of voedingsstoffen in een gespecialiseerde zaadlaag te houden die bekend staat als het endosperm. Binnen bloeiende planten zijn endospermstructuren het product van een dubbel bemestingsproces dat plaatsvindt wanneer een plantovule of eierstok voor het eerst wordt bevrucht. In feite voorziet het endosperm in de voedingsbehoeften van het zaad en voert het noodzakelijke cellulaire ademhalingsfuncties uit gedurende de rustperiode. Het begin van de kiemkracht stelt aanzienlijke energie-eisen aan het zaad terwijl de groeiprocessen van de plant vorm krijgen. Als gevolg hiervan nemen de cellulaire ademhalingssnelheden toe om de celopbouwactiviteiten mogelijk te maken die nodig zijn om het zaad open te breken en de initiële wortel- en stengelstructuren te produceren.
Triggers voor cellulaire ademhaling
Plantenzaden zijn afkomstig van bloemen, fruit, groene planten en bomen die in talloze omgevingsomstandigheden groeien. Het is niet verrassend dat elk zaadtype bepaalde triggers uit de omgeving opzoekt die het begin van kiemprocessen veroorzaken. Volgens Cornell University kunnen milieu-triggers verschijnen als verhoogde niveaus van voedingsstoffen in de bodem, veranderingen in de bodemtemperatuur, verhoogde hoeveelheden regenval of toename van de hoeveelheid en kwaliteit van het licht. Zodra aan de benodigde voorwaarden is voldaan, beginnen zaden hun waterabsorptiesnelheid te verhogen, wat het begin van de kieming markeert. Door de verhoogde wateropname kunnen zaden voedselreserves in endospermlagen mobiliseren. Deze processen activeren bepaalde enzymen die een toename van de cellulaire ademhalingssnelheid van een zaad veroorzaken.
Cellulair ademhalingsproces
Ontkiemende zaden voeren cellulaire ademhalingsprocessen uit op vrijwel dezelfde manier als planten- en dierlijke cellen. Cellulaire ademhaling vindt plaats in drie fasen beginnend met glycolyse. De glycolysestap gebruikt glucosemoleculen om twee eenheden energie of ATP-moleculen (adenosinetrifosfaat) samen met andere chemische materialen te produceren. De Krebs-cyclus vormt de tweede fase van cellulaire ademhaling. In deze fase worden de producten van glycolyse gebruikt om nog twee energie-eenheden te produceren en worden de chemicaliën die overblijven van glycolyse omgezet in waterstof-dragende moleculen. De elektrontransportketen is de derde fase in het ademhalingsproces en wordt gevoed door de twee ATP-moleculen die in de Krebs-cyclus worden geproduceerd. Deze fase combineert de energie in de waterstofmoleculen uit de Krebs-cyclus met zuurstof om 38 ATP-moleculen te maken. Dit drietrapsproces herhaalt zich telkens opnieuw in elke individuele plantencel. De ATP-moleculen die door cellulaire ademhaling worden geproduceerd, leveren de energie waarmee zaadkieming begint en voeden de celopbouwende activiteiten die uiteindelijk het plantenlichaam vormen.
