الشتلة

البادرة هي نبات صغير ينمو من جنين نباتي من بذرة . يبدأ نمو البادرة بإنبات البذرة . تتكون البادرة النموذجية من ثلاثة أجزاء رئيسية: الجذير ( الجذر الجنيني)، والسويقة الجنينية ( الساق الجنينية )، والفلقات (أوراق البذرة). يتم التمييز بين فئتي النباتات المزهرة (كاسيات البذور) من خلال عدد أوراق البذرة: أحاديات الفلقة (ذوات الفلقة الواحدة) لها فلقة واحدة على شكل نصل، بينما ثنائيات الفلقة (ذوات الفلقتين) لها فلقتان مستديرتان. أما عاريات البذور فهي أكثر تنوعًا. على سبيل المثال، قد تحتوي بادرات الصنوبر على ما يصل إلى ثماني فلقات. بعض بادرات النباتات المزهرة لا تحتوي على فلقات على الإطلاق، وتُسمى هذه البادرات عديمة الفلقة .

الريشة هي جزء من جنين البذرة الذي يتطور إلى الساق التي تحمل الأوراق الحقيقية الأولى للنبات. في معظم البذور، مثل بذور عباد الشمس ، تكون الريشة بنية مخروطية صغيرة خالية من أي بنية ورقية. لا يبدأ نمو الريشة إلا بعد أن تنمو الفلقتان فوق سطح الأرض. يُعرف هذا بالإنبات فوق الأرضي . أما في بذور الفول ، فتظهر بنية ورقية على الريشة داخل البذرة. تتطور هذه البذور بنمو الريشة صعودًا عبر التربة بينما تبقى الفلقتان تحت السطح. يُعرف هذا بالإنبات تحت الأرضي .

تنمو بادرات ذوات الفلقتين في الضوء، فتُكوّن سيقانًا تحت فلقية قصيرة، وتُفتح فلقاتها كاشفةً السويقة فوق الفلقية . تُعرف هذه العملية بالتطور الضوئي . في المقابل، تنمو البادرات في الظلام، فتُكوّن سيقانًا تحت فلقية طويلة ، وتبقى فلقاتها مُغلقة حول السويقة فوق الفلقية مُشكّلةً خطافًا قميًا . تُعرف هذه العملية بالتطور الظلامي أو الاستطالة . تكون البادرات المُستطالة صفراء اللون، لأن تخليق الكلوروفيل ونمو البلاستيدات الخضراء يعتمدان على الضوء. عند تعريضها للضوء، تُفتح فلقاتها وتتحول إلى اللون الأخضر.

في الظروف الطبيعية، يبدأ نمو الشتلات بمرحلة التطور في الظلام، حيث تشق الشتلة طريقها عبر التربة محاولةً الوصول إلى الضوء بأسرع ما يمكن. خلال هذه المرحلة، تكون الفلقتان متقاربتين بإحكام، وتشكلان خطافًا قميًا لحماية النسيج الإنشائي القمي للساق من التلف أثناء اختراقها التربة. في العديد من النباتات، لا يزال غلاف البذرة يغطي الفلقتين لمزيد من الحماية.

بمجرد خروج البذرة من سطح التربة ووصولها إلى الضوء، يتحول برنامج نموها إلى عملية التشكّل الضوئي. تنفتح الفلقتان عند ملامستهما للضوء (مما يؤدي إلى انشقاق غلاف البذرة، إن كان لا يزال موجودًا) وتتحولان إلى اللون الأخضر، مُشكّلتين بذلك أولى أعضاء التمثيل الضوئي في النبتة الصغيرة. وحتى هذه المرحلة، تعتمد البذرة في غذائها على مخزون الطاقة المُخزّن في البذرة. ويكشف انفتاح الفلقتين عن المرستيم القمي للساق والريشة التي تُشكّل أولى الأوراق الحقيقية للنبتة الصغيرة.

تستشعر الشتلات الضوء من خلال مستقبلات الضوء فيتوكروم (الضوء الأحمر والأحمر البعيد) وكريبتوكروم (الضوء الأزرق). تؤدي الطفرات في هذه المستقبلات الضوئية ومكونات نقل الإشارة الخاصة بها إلى نمو الشتلات بشكل لا يتناسب مع ظروف الإضاءة، على سبيل المثال، الشتلات التي تُظهر عملية التطور الضوئي عند نموها في الظلام.

بمجرد أن تبدأ البادرة بعملية التمثيل الضوئي ، فإنها لم تعد تعتمد على مخزون الطاقة في البذرة. تبدأ الأنسجة المرستيمية القمية بالنمو، مُكَوِّنةً الجذر والساق . تتوسع الأوراق "الحقيقية" الأولى ، ويمكن تمييزها غالبًا عن الفلقتين المستديرتين من خلال أشكالها المميزة التي تختلف باختلاف الأنواع. ^{[ 1 ]} وبينما ينمو النبات ويُكوِّن أوراقًا إضافية، تشيخ الفلقتان في النهاية وتسقطان. كما يتأثر نمو البادرة بالتحفيز الميكانيكي، مثل الرياح أو غيرها من أشكال التلامس الجسدي، من خلال عملية تُسمى التكوين الشكلي اللمسي .

يتفاعل كل من درجة الحرارة وشدة الإضاءة في التأثير على نمو الشتلات؛ ففي مستويات الإضاءة المنخفضة التي تبلغ حوالي 40 لومن/م² ^،  يكون نظام درجة الحرارة 28 درجة مئوية نهارًا /13  درجة مئوية ليلًا فعالًا (بريكس 1972). ^{[ 2 ]} يؤدي قصر فترة الإضاءة عن 14 ساعة إلى توقف النمو، بينما يؤدي تمديد فترة الإضاءة مع شدة إضاءة منخفضة إلى 16 ساعة أو أكثر إلى نمو مستمر (حر). لا يُحقق استخدام أكثر من 16 ساعة من شدة الإضاءة المنخفضة فائدة تُذكر بمجرد دخول الشتلات في مرحلة النمو الحر. تزيد فترات الإضاءة الطويلة باستخدام شدة إضاءة عالية تتراوح من 10000 إلى 20000 لومن/م² ^من إنتاج المادة الجافة، وقد يؤدي زيادة فترة الإضاءة من 15 إلى 24 ساعة إلى مضاعفة نمو المادة الجافة (بولارد ولوجان 1976، كارلسون 1979). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

درس براون وهيغينبوثام (1986) تأثير زيادة ثاني أكسيد الكربون وتوفير النيتروجين على نمو شجر التنوب الأبيض والحور الرجراج . ^{[ 5 ]} زُرعت الشتلات في بيئات مُحكمة مع مستويات ثاني أكسيد الكربون الجوي الطبيعية أو المُخصبة ₍ 350 أو 750 ميكرولتر /لتر على التوالي)، ومع محاليل مغذية ذات محتوى نيتروجيني عالٍ ومتوسط ​​ومنخفض (15.5 و1.55 و0.16 ملي مولار). حُصدت الشتلات ووُزنت وقُيست على فترات تقل عن 100 يوم. أثر توفير النيتروجين بشكل كبير على تراكم الكتلة الحيوية والارتفاع ومساحة الأوراق لكلا النوعين. في التنوب الأبيض فقط، زادت نسبة وزن الجذر (RWR) بشكل ملحوظ مع نظام النيتروجين المنخفض. أدى إثراء _ثاني أكسيد الكربون لمدة 100 يوم إلى زيادة كبيرة في كتلة الأوراق والكتلة الحيوية الكلية لشتلات التنوب الأبيض في نظام النيتروجين العالي، ونسبة الماء إلى الأوراق للشتلات في نظام النيتروجين المتوسط، وكتلة الجذور الحيوية للشتلات في نظام النيتروجين المنخفض.

عادةً ما تشهد شتلات السنة الأولى معدلات نفوق عالية، ويعود السبب الرئيسي إلى الجفاف، حيث لا تتمكن الجذور من النمو بشكل كافٍ للحفاظ على اتصالها بالتربة الرطبة بما يكفي لمنع تعرضها للإجهاد المائي القاتل. ومع ذلك، لاحظ إيس (1967أ) ^{[ 6 ]} ، على نحوٍ يبدو متناقضًا ، أن معدل نفوق الشتلات في كلٍ من التربة المعدنية وتربة المخلفات النباتية كان أعلى في البيئات الرطبة (التربة الغرينية ونباتات الأراليا-الدروبترس ) مقارنةً بالبيئات الجافة ( نباتات الكورنوس -الطحالب). وأشار إلى أنه في البيئات الجافة، بعد موسم النمو الأول، بدت الشتلات الناجية أكثر حظًا في البقاء على قيد الحياة من تلك الموجودة في البيئات الرطبة أو المبتلة، حيث أصبح تجمد التربة والمنافسة من النباتات الأقل كثافة عاملين رئيسيين في السنوات اللاحقة. ويُعدّ معدل النفوق السنوي الذي وثّقه إيس (1967أ) ^{[ 6 ]} دليلًا مفيدًا.

تُزرع الشتلات عادةً عند ظهور أول زوج من الأوراق الحقيقية ^{[ 9 ]} . وتُعرف هذه العملية في المملكة المتحدة باسم "التفرع" . ^{[ 10 ] [ 11 ]} ويمكن توفير الظل لها إذا كانت المنطقة جافة أو حارة. كما يمكن استخدام مُركّز هرمونات فيتامينية متوفر تجاريًا لتجنب صدمة الزرع، والذي قد يحتوي على هيدروكلوريد الثيامين ، وحمض 1-نفثالين أسيتيك ، وحمض الإندول بيوتيريك.

• إكثار النباتات
• تربة الزراعة

• بي إتش رافين، آر إف إيفرت، إس إي إيشهورن (2005): بيولوجيا النباتات ، الطبعة السابعة، دار نشر دبليو إتش فريمان وشركاه، نيويورك، رقم ISBN 0-7167-1007-2