Jar je v plnom prúde a zo zeme vyhaňajú mladé zelené výhonky. Kým prvé z nich patria hlavne trvalkám, jednoročné rastliny si musia na svoju sezónu ešte počkať. Ich život sa každoročne obnovuje zo semena, ktoré v sebe skrýva zárodok budúcej rastliny.Ortodoxné semená už počas dozrievania na materskej rastline postupne strácajú vodu a vysúšajú sa až na päť až desať percent obsahu vody. V suchom stave si dlhý čas dokážu udržiavať životnosť. Môžu sa dlhodobo skladovať pri nízkych teplotách bez prístupu vzduchu. Do tejto skupiny patria mnohé semená subtropického a tropického pásma (semená kávy, kakaa, olejovej palmy, manga, rambutanu či durianu), z našich plodín sú to napríklad aj semená dubov, pagaštana konského, gaštana jedlého či liesky. Rekalcitrantné semená je dôležité chrániť pred zaparením aj pred podsušením a pravidelne sledovať vlhkosť. Napriek tomu je ich životnosť veľmi krátka.Základnou surovinou na výrobu sladu je jačmeň siaty – dvojradový, jarný a zdravotne neškodná voda. Tajomstvo kvalitnej výroby spočíva v správnom spôsobe naklíčenia zŕn, počas ktorého dochádza k premene vysokomolekulárnych látok pomocou enzýmov na látky jednoduchšie, pričom sa minimalizujú straty zásobných látok endospermu zrna na úkor rastu klíčenca. Slad na whisky sa suší nad ohňom s prímesou rašeliny, ktorá mu dáva typickú vôňu. Po odhvozdení sa slad odklíčkuje – zbaví sa korienkov (sladového kvetu), ktoré sa využívajú ako krmivo pre hospodárske zvieratá. Odklíčený slad sa ďalej presúva do chladiacich síl, kde sa vychladí, potom sa balí a expeduje do pivovarov alebo do liehovarov.
Semeno vzniklo v evolúcii ako dokonalý spôsob prežitia nepriaznivých podmienok, spôsob rozmnožovania a zároveň aj zakonzervovania genetickej rôznorodosti, ktorú do každého semienka prinášajú rodičovské gény. Semená obsahujú zásoby pre prvé hodiny, dni až týždne života klíčenca, podobne ako vajcia vtákov či plazov, na rozdiel od vajec je však väčšina semien schopná zachovávať si relatívne dlhú životaschopnosť.
Nie všetky prežívajú
Schopnosť semien prežívať aj dlhšie nepriaznivé obdobie je výlučne vlastnosťou tzv. ortodoxných semien, pri ktorých dochádza k postupnému vysušovaniu a vyklíčia až vo vhodných podmienkach, čím pripomínajú spóry baktérií. Bunky semien sa na pokojový režim pripravujú už počas dozrievania a okrem zásobných látok hromadia aj mnohé metabolity s antioxidačnými vlastnosťami.
V pokojovom stave znášajú aj extrémne nepriaznivé podmienky, tie však postupne uberajú z ich životnosti. Hoci je obsah vody v mnohých semenách redukovaný len na pár percent, semená žijú, dýchajú a aktívne sa bránia poškodeniu. Okrem prítomnosti oxidáciou poškodených molekúl (hlavne DNA a proteínov), ktoré tým stratili svoju funkčnosť, sa ako podstatné javí nahromadenie splodín metabolizmu, najmä kyanidu.
Kapacita ochranných a obranných mechanizmov je však obmedzená a ak dôjde k ich vyčerpaniu, poškodenie je nezvratné a semeno stráca klíčivosť. Záchrannou brzdou pre starnúce semeno je tzv. priming – semenám sa umožní trochu napučať a potom sa znovu vysušia. Krátkodobo zvýšený obsah vody umožní rozbehnutie reparačných procesov, ktoré poopravujú najzávažnejšie poškodenia a semeno je (takmer) ako nové.
Mnohé koreniny sú semenami exotických rastlín
Najdlhší „spánok“
Dlhovekosť semien je druhovo závislá, čo umožňuje hľadanie látok a procesov, ktoré prežívanie v tomto pokojovom stave umožňujú. Tie by mohli pomôcť aj pri aplikácii v oblasti kozmickej medicíny, najmä pri príprave na dlhé medziplanetárne lety. Pred dvomi rokmi sa na stránky jedného z najprestížnejších vedeckých časopisov, Science, dostala dych vyrážajúca správa, že jedno z troch dvetisíc rokov starých semien datľovníka vyklíčilo.
Svojím vekom tieto semená z Masadu prekonali tisíctristo rokov staré živé semeno posvätného lotosu indického (Nelumbo nucifera). Predpokladá sa, že semená datľovníka sa zachovali vďaka extrémne suchým a horúcim podmienkam v blízkosti Mŕtveho mora. Najsenzačnejším objavom zostávajú minimálne desaťtisíc rokov staré semená vlčieho bôbu (Lupinus arcticus), ktoré sa v roku 1967 našli v Yukone vo vrstvách z obdobia Pleistocénu.
Za prežitie určite vďačili aj večne zamrznutej pôde severskej tundry. Hoci sa postupne darí mapovať podstatu dlhovekosti semien, k jej skutočnému porozumeniu je ešte stále ďaleko. Vieme však s určitosťou, že semená hrachu vplývajú na dlhovekosť Jánošíkov.
Keď sa klíčiť nedá
Väčšina semien nedokáže hneď po svojom dozretí vyklíčiť, hoci sú na to „fyzicky a psychicky“ (rozumej anatomicky a metabolicky) nachystané a v okolí vládnu ideálne podmienky. Tento stav je bežný najmä pre semená divo rastúcich rastlín, kde táto tzv. dormancia zabraňuje semenu vyklíčiť mimo sezóny (napríklad na jeseň), umožňuje im prečkať obdobie nepriaznivé na ich vývoj, ale i rôzne prírodné katastrofy.
Dormanciu väčšiny semien navodzujú i odstraňujú rastlinné hormóny, ktorých hladiny reagujú napríklad aj na čas od dozretia, na obdobie chladu alebo na mráz. Za „spavú nemoc“ niektorých semien sú zodpovedné ich obaly, ktoré im bránia reagovať na vlhkosť a teplotu a napokon aj klíčiť.
Niektoré obaly semien musia zhniť, iné musia poškodiť vtáky, iným pomôže úmyselný ľudský zásah (skarifikácia), ale niektorým len oheň. Až požiar uvoľní semená zo špeciálne zavoskovaných šušiek borovíc, ktoré sa občas objavujú na stromoch v Yellowstonskom národnom parku, aby po požiari dali základ novému lesu.
Najnovšie sa zistilo, že samotný dym obsahuje zlúčeninu (butenolid), čo vie spavú nemoc semien vyliečiť a oheň tak dokáže nielen teplom, ale aj biochemickými mechanizmami navodiť klíčenie, a trochu po sebe zahladiť spúšť, čo narobil.
Nie všetky semená sú drobné. Príkladom je napríklad avokádo či mango
Len jedna šanca
Keď sa semeno „zbaví“ dormancie a je ešte stále životaschopné, na klíčenie potrebuje hlavne optimálnu vlhkosť a teplotu. Každý rastlinný druh si na klíčenie vyžaduje trochu iné vonkajšie podmienky, pričom napríklad drobné semienka si zvyčajne potrpia na svetlo – bez neho nevyklíčia.
Je to logické vzhľadom na množstvo zásob, ktoré umožnia rastúcemu klíčencu prerásť len krátku cestu pôdou, a následne si už musí zbierať energiu zo svetla pre svoj rast sám. Tak ako je individuálna hĺbka dormancie, tak je pre každé semeno individuálny aj rozhodovací proces vedúci k začatiu klíčenia.
Početnými hormonálnymi mechanizmami, signálmi z receptorov a aktivovaných génov bunky semena analyzujú vnútornú i vonkajšiu situáciu a semeno stojí pred hamletovskou dilemou. Šancu na reparát dostane len výnimočne – ak množstvo vody pri napučiavaní neprekročilo hranicu, za ktorou sa už nemožno vrátiť do stavu pokoja a ani späť do dormancie. V hre je všetko. Je rozhodnuté – klíčime! Spúšťa sa zložitá mašinéria, ktorej výsledkom je klíčenec, nová rastlinka a napokon znovu semeno.
Klíčenie je totálna mobilizácia
Proces klíčenia sa začína postupným prijatím vody pletivami semena – napučaním. S obsahom vody narastá objem semena a dochádza k predlžovaciemu rastu koreňa, ktorý sa na počiatku deje z lokálnych zásob koreňových buniek a bez bunkového delenia, hoci všetky genetické a bunkové mechanizmy sú už na delenie pripravené.
Korienok rastie najprv v smere gravitácie (geotropicky), čím určuje aj správnu orientáciu rastliny. Až následne sa začína vnútorná dilema koreňa, keď sa musí orientovať aj za vodou. Už pár hodín po začatí klíčenia sa začínajú využívať aj zásobné látky uložené v zásobných pletivách alebo v orgánoch.
Obilniny majú väčšinu zásob uloženú mimo embrya – v endosperme hlavne vo forme škrobu, ktorý v komerčnej podobe poznáte vo forme múky. Strukoviny majú zásobami napakované klíčne listy, kde sú bunky preplnené škrobom a proteínmi. Semená kaktusov majú zásoby uložené priamo v embryu (v hypokotyle).
Počas klíčenia sa vysokomolekulárne zásobné škroby, proteíny a tuky degradujú na jednoduché zložky, ktoré sa transportujú do rastúceho embrya a neskôr do klíčenca, pričom najmä pri spracovaní tukov sa zapájajú jedinečné metabolické cesty, ktoré dospelá rastlina už za normálnych okolností nedokáže využiť.
Kým sa živiny zo zásob semena spotrebujú, rastlina musí byť schopná prijímať vodu a živiny z pôdy a pomocou fotosyntézy vytvárať nové organické látky na svoj rast a vývoj.
Klas kukurice. Semienko vedľa semienka
Semená a klíčence okolo nás
Semená boli jedným zo základných zdrojov energie a živín človeka od počiatku jeho vývoja. Aj pre samotné rastliny predstavujú jedinečné životné štádium, ktorého mnohé princípy ešte stále nepoznáme. Hoci sa dnes mnohé rastliny, hlavne kvety, už za zlomok ceny vo veľkom množia z pletivových kultúr so zachovanou identickosťou ich vzhľadu, semená nestrácajú svoj význam najmä pre poľnohospodárov.
Semenársky priemysel pre nich pripravuje zdravé, jednotné semeno overených kultivarov rastlín, ktoré je stratifikáciou pripravené na uniformné klíčenie. Semená však zďaleka nie sú len zdrojom obživy. Zo semien sa získavajú farbivá, liečivé zložky pre farmaceutický priemysel a mnohé používame denne ako koreniny.
Naklíčené semená obilnín sú tiež základom výroby sladu. Na výrobu jednej várky piva, ktorá predstavuje približne päťsto hektolitrov, sa spotrebuje asi desať ton sladu. Naklíčené obilie je aj na počiatku výroby whisky či domácej ražnej.
Jarné klíčkovanie
V posledných rokoch sa najmä v jarných mesiacoch stali hitom naklíčené semená. Tie drobnejšie semienka stačí naklíčiť na vate alebo na vlhkom papieri, tie väčšie lepšie klíčia v zemi – posaďte ich do takej hĺbky, akú veľkosť majú jednotlivé semienka.
Čas naklíčenia závisí od jednotlivých druhov a od chuti, ktorá sa s vekom klíčenca mení. Určite nenaklíčujte na konzumáciu za surova väčšie druhy strukovín, pretože obsahujú antinutričné jedovaté zložky, ktoré sa rozkladajú až varením alebo niekoľkodňovým klíčením. Ide o saponíny a hlavne o inhibítory proteáz – enzýmy, ktoré v našom v tráviacom trakte štiepia proteíny (napríklad trypsín).
Výsledkom ich konzumácie je neschopnosť stráviť časť prijatých proteínov. Málo naklíčené semená môžu obsahovať aj nerozložený fytín – zásobnú formu fosforu. Ten je schopný pevne naviazať vápnik a hlavne zinok, ktorý potom nedokážeme prijať.
Viac prospešných látok (vitamínov, antioxidantov) obsahujú len niektoré klíčence (žerucha, senovka grécka), pričom napríklad klíčence obilnín neposkytujú z nutričného hľadiska nič navyše. Počas skorej jari síce klíčili obilniny v tme aj naši predkovia, ale robili to preto, aby zo škrobu získali cukor, ktorý zo zŕn pšenice vyprali a piekli medovo sladký keltýš. Ten už dnes málokto pozná a klíčence sa väčšinou používajú rovno do šalátov. Máme tak aspoň pocit, že sa na jar stravujeme zdravšie. Kiež by to vždy bola pravda.
Niekedy dôjde k predčasnému klíčeniu a semienka vyklíčia už na materskej rastline.
K tomuto javu dochádza najmä pri prešľachtených kultúrnych rastlinách
Ortodoxné alebo rekalcitrantné semená
Pravé ortodoxné semená možno bez straty klíčivosti skladovať desať a viac rokov, kým semená subortodoxné si zachovávajú klíčivosť len pár rokov. Klíčivosť rýchlo strácajú drobné semienka, trávy, z drevín majú kratší čas skladovateľnosti jedle, buky, topole či vŕby.
Pri rekalcitrantných semenách nedochádza k znižovaniu obsahu vody počas dozrievania pod relatívne vysokú hranicu. Obsah vody v týchto semenách sa neznižuje ani pri dosiahnutí morfologickej zrelosti a zostáva v rozpätí tridsať až päťdesiat percent. Takéto semená neznášajú nízke teploty a pretože intenzívne dýchajú, nemožno ich skladovať bez prístupu vzduchu.
Výroba sladu
Proces sladovania rozdeľujeme na tri fázy: máčanie, klíčenie a hvozdenie. Máčanie jačmeňa prebieha vo valcových náduvníkoch s odsávaním oxidu uhličitého a s kónickým dnom, aby napučané zrná mohli padať na posuvnú hromadu, kde jačmeň klíči. Namáčaný jačmeň sa potom previeva vzduchom, dokrápa vodou a dvakrát za deň sa posúva. Celý proces klíčenia trvá deväť dní. Na konci klíčenia sa obsah zrna stáva mäkkým, múčnatým a čiastočne vysušeným.
Takto vznikol zelený slad, ktorý sa presúva na hvozdenie, pri tom ide o tri hlavné činnosti: konzervovanie zrna zbavením vody, zastavenie biochemických procesov a vytvorenie charakteru sladu s typickou vôňou, farbou, chuťou, čo má veľký vplyv na kvalitu piva. Slad je bohatý na enzýmy schopné ďalej štiepiť škrob až na glukózu, čiže skvasiteľný cukor.
