الوصف النباتي للقمح

تعتبر الدراسات المورفولوجية للقمح هامة جدا، إذ تساعد في حل مشاكل انتاج وتربية هذا المحصول، ولهذا فسوف نوضح الوصف النباتي للقمح باختصار.

يتكون نبات القمح التام التكوين من المجموع الجذري والمجموع الخضري والنورة، ويبين شكل (1) الشكل العام لنبات القمح.

أولا- المجموع الجذري

يتكون المجموع الجذري في القمح من نوعين من الجذور هما الجذور الجنينية (الأولية) والجذور العرضية أو التاجية أو الليفية.

أولا- الجذور الجنينية (الأولية)

عند انبات حبة القمح يتكون في المعتاد خمسة جذور جنينية وأحيانا يظهر جذر جنيني سادس عندما يكون نمو البادرة قويا وتحت الظروف البيئية المناسبة (شكل 2). وعموما تتكون هذه الجذور الجنينية عند العمق الذي تزرع فيه الحبوب. وهذه الجذور تقوم بوظائف الجذور في الفترات الأولى من حياة النبات. ويبين شكل (2) الجذور الجنينية عند انبات حبة القمح، وتختلف الأنواع والأصناف في الفترة التي تظل فيها الجذور الأولية قائمة بوظيفتها.

ثانيا- الجذور العرضية

وتسمى هذه الجذور أيضا بالجذور التاجية Roots Crown أو الجذور الليفية Roots Fibrous، وتتكشف هذه الجذور من العقد السفلى للساق الموجودة أسفل سطح التربة مباشرة. ومن الجدير بالذكر أن هذه الجذور لا تتعمق كثيرا في التربة تحت الظروف الأرضية المثلى، ولكن تتعمق كثيرا تحت ظروف نقص الرطوبة الأرضية ولذلك فيمكن القول بأن المجموع الجذري الليفي في القمح ذو قدرة عالية على التكيف مع الظروف الأرضية. وعموما- تختلف جذور أنواع وأصناف القمح المختلفة في درجة تفريعها وانتشارها في التربة.

ويبين شكل (3) المجموع الجذري العرضي في القمح. ويتضح من هذا الشكل أن أغلب انتشار المجموع الجذري في القمح يكون قرب سطح التربة، أما بقية الجذور فإن تعمقها في التربة يتوقف على الظروف الأرضية مثل محتواها من الرطوبة والعناصر الغذائية، كما يتضح أيضا من شكل (3) أن الجذور العرضية في القمح يمكن أن تتعمق في التربة لعمق ١٥٠سم أو أكثر.

شكل (1) الشكل العام لنبات القمح

أ- المجموع الجذري ب- السنبلة (النورة) ج- ورقة د- الساق

شكل (2) أ- ظهور زوجين من الجذور الجنينية فوق الجذر الأولي، عند إنبات حبة القمح ب- ظهور جذر جنيني سادس.

ثانيا- المجموع الخضري

أ- الساق

يتكون ساق القمح من عقد وسلاميات ويزداد طول السلاميات من قاعدة الساق نحو قمته، وقد يصل طول السلامية الطرفية التي تحمل في نهايتها النورة إلى نصف طول النبات.

إن سيقان معظم الأنواع والأصناف تكون صلبة مصمتة عند العقد، بينما تكون السلاميات جوفاء، ولكن في بعض أنواع القمح مثل T. spelta وبعض أصناف قمح المكرونة تكون السلاميات صماء مملوءة بنخاع. ويتراوح طول الساق في القمح من ٣٠ سم في الأصناف القصيرة جدا إلى ١٥٠ سم في بعض الأصناف الطويلة.

ولقد وجد أن طول وصلابة سيقان نباتات القمح تعتبر من أكثر الصفات المورفولوجية أهمية في تحديد مدى استجابة نباتات القمح للتسميد وخصوصا التسميد الأزوتي، إذ أن الأصناف التي تتميز بسيقانها الطويلة والضعيفة ترقد مبكرا وخصوصا تحت ظروف التسميد الأزوتي المرتفع. ويؤدي الرقاد إلى نقص كمية محصول الحبوب.

شكل (3) المجموع الجذري العرضي (الليفي) لنبات القمح.

ب- الأوراق

تتكون ورقة القمح من الأجزاء الآتية:

١- النصل: هو الجزء المنبسط من الورقة ويعتبر أهم أجزائها لأهميته في عملية التمثيل الضوئي. والنصل في القمح شريطي ضيق ذو تعريق متوازي طولي، والعروق أكثر وضوحا على السطح العلوي منه على السطح السفلي.

٢- الغمد: الغمد منشق على امتداد طوله فيما عدا عند اتصاله بعقدة الساق. ويلتف الغمد حول الساق، ويستطيل بواسطة منطقة النمو الموجودة في قاعدته ويمتد غمد كل ورقة (ما عدا ورقة العلم) من العقدة التي يخرج منها حتى العقدة التي تليها أو أعلى منها قليلا، وبذلك فقد يغلف الغمد أكثر من سلامية واحدة من سلاميات الساق (شكل 4)، وعلى العكس من ذلك تنمو السلامية الطرفية لمسافة أعلى من غمد الورقة.

شكل (4) جزء من الساق والورقة في القمح

أ- الساق ب- الورقة

ويحتوي غمد الورقة على العديد من الثغور في السطح الخارجي منه، والغمد ذو سطح أملس ولكن في بعض الأنواع والأصناف قد يكون مغطى بشعيرات قصيرة. ومن الجدير بالذكر أن تغليف الساق بواسطة أغماد الأوراق يعمل على تقوية الساق وحفظه قائما وعدم إنثنائه، بالإضافة إلى حماية الساق من المؤثرات الخارجية الضارة، مثل الجفاف والصقيع ومهاجمة الحشرات وغيرها. كما تعمل الأغماد كأعضاء تخزين للمواد الغذائية والتي قد تنتقل إلى الحبوب أثناء امتلائها.

٣- اللسين: اللسين عبارة عن زائدة غشائية رقيقة عديمة اللون تلتف حول الساق. ويوجد اللسين في منطقة اتصال الغمد بالنصل، كما هو مبين بشكل (5) ويتراوح طول اللسين بين ٥˒٢ – ٤ سم.

٤- الأذينات: توجد الأذينات عند قاعدة النصل، وتوجد أذينة على كل جانب (شكل 5) وعن طريق الأذينات واللسين يمكن التمييز بين نباتات القمح والشعير وذلك قبل طرد النورات، كما هو مبين بشكل (5)، إذ أن أذينات الشعير طويلة وكبيرة الحجم ملساء وتعانق الساق، أما أذينات القمح فهي أصغر وعليها شعيرات.

شكل (5) أجزاء الورقة في أ- القمح، ب- الشعير (يلاحظ أن الأذينات كبيرة في الشعير عنه في القمح).

وتترتب الأوراق على الساق ترتيبا متبادلا، وإن ترتيب الأوراق على الساق يعتبر من النواحي الهامة في تكوين الكساء الخضري للقمح. وإن الأوراق التي تتكون قبل التهيئة للإزهار تكون متقاربة على الساق وقريبة من منطقة التاج. وبعد التهيئة للإزهار تستطيل سلاميات الساق بسرعة، مما يعمل على ابتعاد الأوراق عن بعضها وهذا يؤدي بدوره إلى زيادة تخلل وتوزيع الضوء داخل المجموع الخضري للنباتات (فيما عدا الأصناف القصيرة جدا). ويصل الحد الأعلى لمساحة الأوراق على النبات قبل طرد السنابل وبعد تمام نمو وتكشف وانبساط ورقة العلم.

ثالثا- السنبلة (النورة)

توجد أزهار القمح في مجاميع في سنيبلات Spikelets وتترتب السنيبلات معا لتكون ما يسمى بـ "السنبلة أو النورة Spike أو Innflorescence.

وتتركب السنبلة في القمح من محور رئيسي يسمى محور السنبلة والذي يتكون من عدد من العقد والسلاميات. والسلاميات قصيرة ضيقة عند قاعدتها وعريضة عند قمتها.

وتترتب السنيبلات بالتبادل على محور السنبلة. حيث توجد سنيبلة واحدة جالسة عند نهاية كل سلامية. وفي بعض الأنواع يكون محور السنبلة هش وينكسر بسهولة فوق أو أسفل أي عقدة من عقده وذلك عند نضج السنبلة، بينما في أنواع أخرى يكون المحور قويا ولا ينكسر بسهولة.

ويتراوح عدد السنيبلات في النورة الواحدة بين ١٠ إلى ٣٠ سنيبلة، متوقفا ذلك على العديد من العوامل أهمها الصنف والظروف البيئية.

وتتكون كل سنيبلة من محور قصير يسمى والذي يتكون من عقد وسلاميات قصيرة (شكل 6) وتحتوي كل سنيبلة على ٢-٩ أزهار صغيرة (زهيرات) Florets. وتترتب هذه الأزهار ترتيبا تبادليا على جانبي محور السنيبلة وتغلف السنيبلة بواسطة قنبعتين توجدان عند قاعدتها.

وتتكون الزهرة من الأعضاء الآتية:

١- المتاع: هو عضو التأنيث في الزهرة، ويتكون المتاع في زهرة القمح من مبيض واحد يحمل قلمين قصيرين، ويحمل كل منهما ميسم ريشي، وظيفتهما استقبال حبوب اللقاح.

٢- الطلع: هو عضو التذكير في الزهرة، ويتكون الطلع في زهرة القمح من ثلاث أسدية، وتتكون كل سداه من خيط يحمل في نهايته متوك. والمتك الغير ناضجة ذات لون أخضر، وعند نضجها تأخذ اللون الأصفر وأحيانا اللون البني.

شكل (6) رسم تخطيطي لسنيبلة قمح.

٣- الفليستان: توجد الفليستان في قاعدة الزهرة من الداخل عند قاعدة المبيض، وعند انتفاخهما في الوقت المناسب يعملان على ابتعاد العصافة الخارجية والداخلية عن بعضهما فتتفتح الزهرة.

٤- عصافة خارجية: العصافة الخارجية رفيعة وتوجد بعيدا عن محور السنيبلة وتحمل سفا في بعض الأنواع والأصناف. وفي الأصناف ذات السفا يخرج من طرف العصافة الخارجية، حيث تخرج سفاه من طرف العصافة الخارجية، وتخرج سفاه من كل عصافة، وقد يكون السفا طويلا أو قصيرا متوقفا ذلك على الصنف، ويمكن عن طريق صفات السفا التمييز بين أصناف القمح المختلفة.

ومن الجدير بالذكر أن السفا يحتوي على بلاستيدات خضراء تقوم بعملية التمثيل الضوئي. ولقد وجد أن التمثيل الضوئي بالسفا يساهم بإمداد الحبوب بأكثر من ١٠ % من المواد الغذائية الكلية الممثلة والتي تخزن في الحبوب ويتوقف ذلك على حجم السفا والظروف البيئية النامي فيها النبات. ولقد وجد حسانين وآخرون عام ١٩٩٢م تفوق كمية محصول أصناف القمح ذات السفا الطويل تحت ظروف تعطيش النباتات في أرض رملية عن الأصناف ذات السفا القصير تحت نظام الري بالرش. ولقد وجد أن هذا التأثير المفيد للسفا يقل كثيرا أو يزول تحت الظروف المثلى للنمو.

٥- عصافة داخلية: العصافة الداخلية رقيقة غشائية غير مسفاة. وتوجد تجاه محور السنيبلة.

العصافة الخارجية والداخلية تضمان فيما بينهما الأعضاء الأساسية للزهرة. وهما الطلع والمتاع وحمايتهما حتى تتفتح الزهرة.

وتختلف عصافات وقنابع الأنواع والأصناف المختلفة في مدى التصاقها بمحور السنيبلة وبالحبوب الناضجة. وهذه الصفة تبين اختلاف هذه الأنواع والأصناف في فرط الحبوب. وفي الأنواع البرية (وبعض الأنواع المنزرعة) تكون العصافات والقنابع صلبة ومن الصعب إزالتها من الحبة، ولذلك فتظل ملتصقة بالحبوب بعد الدراس ويطلق على هذه الأقماح بـ Hulled Wheat. أما الأقماح التي تنفصل فيها العصافات والقنابع عن حبوبها عند الدراس فتصبح حبوبها عارية Naked grains.

الإزهار والتلقيح

بعد بضعة أيام من طرد السنبلة من غمد ورقة العلم، يبدأ الإزهار (تفتح المتك) أي أن الأزهار تتفتح وتظهر المتوك خارج الزهرة وتنتثر حبوب اللقاح ويحدث التلقيح. ويبدأ التزهير أولا في سنبلة الساق الأصلي، ثم في سنابل الأشطاء. ويبدأ التزهير في سنابل الأشطاء على حسب ترتيبها في المنشأ. وفي داخل السنبلة الواحدة، يبدأ تفتح أزهار السنيبلات الموجودة في قاعدة الثلث العلوي من السنبلة، ثم يمتد التزهير إلى أعلى وإلى أسفل هذه النقطة على السنبلة حتى يتم إزهار السنبلة كلها. وفي داخل السنيبلة الواحدة تتفتح الأزهار القاعدية أولا ثم الأزهار الأعلى منها. وتحت الظروف العادية تحتاج سنبلة القمح إلى حوالي ٣ – ٤ أيام حتى يكتمل إزهارها وذلك من تاريخ ظهور أول متوك على السنبلة. ويتم تفتح أزهار النبات الأصلي والأشطاء المتكونة عليه خلال فترة تتراوح بين ٧ – ٩ أيام.

نباتات القمح ذاتية التلقيح عادة. وعلى الرغم من أن نباتات القمح ذاتية التلقيح، إلا أن التلقيح الخلطي يحدث بنسبة ضئيلة تتراوح بين ١ – ٤ % نتيجة وصول حبوب اللقاح من متك نبات إلى ميسم زهرة أخرى على نبات آخر.

الإخصاب

تبدأ عملية الإخصاب بإنبات حبة اللقاح على الميسم وتكوين أنبوبة لقاح تخترق سطحه ثم تستمر في نموها خلال أنسجة القلم حتى تصل إلى نقير البويضة، ثم تخترق أنبوبة اللقاح النيوسيلة، ثم جدار الكيس الجنيني، وفي هذه الأثناء يزول الجزء الطرفي من أنبوبة اللقاح وتختفي نواة الأنبوبة. وعند دخول النواتين الذكريتين الكيس الجنيني، تتحد إحداهما مع نواة البيضة في الكيس الجنيني مكونة البيضة المخصبة (الزيجوت Zygote) الذي يكون فيما بعد الجنين Emberyo ويحتوي على (٢ن) من الكروموسومات. وهذه العملية تسمى بـ "الإخصاب" وتتجه النواة الذكرية الثانية نحو النواتين القطبيتين وتتحد بهما، ونتيجة هذا الاتحاد الثلاثي تتكون نواة الإندوسبرم الأولية وتحتوي على (٣ن) من الكروموسومات، والتي تدخل بعد ذلك في سلسلة متتالية من الانقسامات، تؤدي إلى تكوين نسيج الإندوسبرم الذي يختزن بداخله المواد الغذائية اللازمة لنمو الجنين أثناء عملية الإنبات في المراحل الأولى من تكوين البادرة. إن عملية اتحاد النواتين الذكريتين في الكيس الجنيني بنواة البيضة والنواتين القطبيتين يطلق عليهما بـ"الاخصاب المزدوج".

وبعد عملية الاخصاب تنمو أغلفة البويضة مكونة قصرة البذرة، كما ينمو جدار المبيض مكونا الغلاف الثمري.

رابعا- حبة القمح

حبة القمح عبارة عن ثمرة جافة ذات بذرة واحدة مغلفة بغلاف ثمري غير متفتح. وتعرف نباتيا بـ "البرة Caryopsis" وحبة القمح بيضاوية الشكل (7)، ويتراوح طولها من ٤ - ١٠ مم، وقطرها ٣ - ٥ مم، متوقفا ذلك على الصنف وموقعها في السنبلة ومكانها في السنيبلة، إذ تحتوي السنيبلات الموجودة عند قمة وقاعدة السنبلة على حبوب أصغر حجما من مثيلتها الموجودة بالجزء الوسطي من السنبلة. وفي داخل السنيبلة الواحدة تكون الحبوب القاعدية في السنيبلة هي الأكبر حجما. ويمتد بطول الحبة مجرى طولي على سطحها البطني (شكل 7)، وعلى الجانب المقابل (الجهة الظهرية) وعند قاعدة الحبة يوجد الجنين.

شكل (7). حبة القمح أ- من الجهة البطنية ب- من الجهة الجانبية جـ- من الجهة الظهرية.

يختلف لون الحبوب تبعا للصنف، ويقسم لون الحبوب في القمح إلى الأبيض (يضم أيضا الألوان من الكريمي إلى الأصفر)، والأحمر (ويضم أيضا البني الفاتح إلى الأحمر)، كما تختلف الحبوب في قوامها من الطري إلى الصلب تبعا للصنف.

وتتكون حبة القمح من ستة أجزاء رئيسية (شكل 8) وهي:

١- الجنين ٢- الإندوسبرم النشوي ٣- طبقة الأليرون

٤- النيوسيلة ٥- القصرة ٦- الغلاف الثمري

الأجزاء من ١ – ٥ تكون معا ما يسمى نباتيا بـ "البذرة Seed" ولا يعتبر الغلاف الثمري جزءا من البذرة لأنه قد نشأ من جدار المبيض. ومن الناحية النباتية يكون المبيض الناضج بمحتوياته ثمرة. وسوف نوضح بإيجاز فيما يلي كل جزء من الأجزاء المكونة للحبة.

١- الجنين

يكون الجنين عادة ٢ – ٣ % من وزن الحبة. ويوجد عند قاعدة الحبة من الجهة الظهرية.

ويتكون الجنين من القصعة والتي تكون ما يشبه الدرع وتلتصق بمحور الجنين من الجهة الظهرية (ناحية الإندوسبرم) وتمثل الفلقة الواحدة في حبة القمح، وتحتوي على كمية من الغذاء المخزن واللازمة للجنين عند الإنبات، كما تقوم بامتصاص الغذاء المخزن في الإندوسبرم والذي ينتقل إلى الجنين عند الإنبات.

وفي الجهة الأمامية من الجنين يوجد عضو صغير مسطح يسمى الإيبيبلاست، ويعتبره البعض فلقة ثانية أثرية، بينما يعتبره البعض الآخر أنه امتداد لغمد الجذير.

وبين القصعة والإيبيبلاست يوجد محور الجنين، الذي يتكون من الريشة من أعلى، والجذير من أسفل، وتغلف الريشة بغمد الريشة، ويغلف الجذير بغمد الجذير.

٢- الإندوسبرم النشوي

يتكون الإندوسبرم النشوي من خلايا ذات جدر رقيقة مملوءة بحبيبات النشا الملتصقة ببعضها بواسطة شبكة من مادة تتكون أساسا من بروتينات وخصوصا الجليادين والجلوتينين، وهذه البروتينات عندما تتحد بالماء تكون ما يسي بالجلوتين والذي ترجع إليه خصائص دقيق القمح. ويكون الإندوسبرم النشوي حوالي ٨٢ – ٨٦ % من وزن الحبة.

٣- طبقة الأليرون

طبقة الأليرون تحيط بالإندوسبرم النشوي، وتتكون من صف واحد من الخلايا الكبيرة الحجم سميكة الجدر (شكل 8). وتحتوي خلايا طبقة الأليرون على كمية كبيرة من البروتين، ولكنها لا تحتوي على جلوتين. كما تحتوي خلايا الأليرون أيضا على حبيبات عديدة تعرف بحبيبات الأليرون، وهذه تتكون من مواد بروتينية وزيتية غالبا. وتكون طبقة الأليرون حوالي ٥–٨ % من وزن الحبة.

٤- النيوسيلة

النيوسيلة عبارة عن طبقة شفافة عديمة اللون توجد خارج طبقة الأليرون وملتصقة بها تماما. وتتكون من خلايا مضغوطة.

٥- القصرة

القصرة تحيط بالنيوسيلة وتحتوي الطبقة الداخلية منها على خلايا تحتوي على الصبغات التي تسبب اللون في الحبوب، والطبقة الخارجية للقصرة تلتصق التصاقا تاما بالطبقة الداخلية من الغلاف الثمري.

شكل (8) قطاع طولي في حبة القمح

٦- الغلاف الثمري

يكون الغلاف الثمري طبقة واقية حول الحبة، ويتكون من بضع طبقات تنشأ من جدار المبيض.

وتكون القصرة والغلاف الثمري معا ما يسمى بـ"جدار الحبة Seed coat"