Ухудшение семян, приводящее к снижению их жизнеспособности, может оказывать двоякое влияние на урожайность культурных растений: во-первых, снижение всхожести может привести к развитию субоптимальной популяции растений на единицу площади; во-вторых, ухудшение качества семян, показателем .которого служит их жизнеспособность, может быть причиной снижения продуктивности выживших растений. Теоретически первую проблему можно разрешить путем повышения нормы высева более существенно, чем рекомендуется на основании простого испытания всхожести, так как снижение силы выживших проростков может привести к более низкой полевой всхожести, чем при посеве молодыми семенами. Снижение плотности растительной популяции несомненно имеет очень важное значение, особенно для тех видов, которые не способны компенсировать этот недостаток, в связи с чем построенная для них кривая популяция — урожайность при определенной плотности популяции образует относительно острый пик. Эта проблема имеет меньшее значение для культур, характеризующихся кривой с плоским пиком или асимптотической зависимостью между популяцией и урожайностью.

Очевидно, что изучение факторов, влияющих на характер выживания семян в почве, не только представляет интерес с экологической точки зрения, но и может иметь практическое значение для агрономов при разработке мер борьбы с сорняками. В настоящее время установлено, что необходимым условием выживания семян является сохранение ими жизнеспособности, но характер выживания часто значительно больше зависит от дополнительных факторов. К ним относятся потери, вызываемые нападением других почвенных организмов, но, вероятно, даже более важное значение, особенно в случаях нарушения структуры почвы, будет иметь сокращение численности популяций, происходящее при прорастании в результате снятия вынужденного покоя. В почве с ненарушенной структурой популяции семян некоторых видов могут очень долго сохранять жизнеспособность.

Хотя в литературе имеется мало данных о наличии функциональной зависимости между степенью природного покоя и периодом жизнеспособности, но когда семена находятся в почве, то для выживания им необходима какая-либо форма покоя, потому что в большинстве почв время от времени создаются влажные условия, -благоприятные для прорастания. Неспящие семена, находящиеся близ поверхности почвы, способны после прорастания развиться в новые растения, но так как они находятся в почве на известной глубине, то израсходуют запасы питательных веществ раньше, чем их ростки достигнут поверхности почвы и начнут фотосивтезировать. Большинство семян, находящихся в почве, очень мелки и должны «казаться совсем близко к поверхности почвы, чтобы после прорастания образовать новое растение. Не удивительно, что у большинства дикорастущих видов развились механизмы, предупреждающие прорастание семян в тех случаях, когда они находятся далеко от поверхности почвы.

Настоящий обзор посвящен биохимическим механизмам регуляции,. действующим в семенах в период их развития между концом согревания, когда метаболические процессы постепенно инактивируются, и началом прорастания, когда они вновь активируются. Термин «покоящийся» в применении к растениям и их органам имеет довольно неопределенный смысл, но в настоящей дискуссии он будет относиться к семенам, прорастание которых задерживается" в силу недостаточного содержания в них воды или наличия какого-либо метаболического блока. Семена в состоянии зрелости характеризуются низкой метаболической активностью, высокой устойчивостью к неблагоприятным-условиям, например к обезвоживанию, и наличием запасов питательных веществ в количестве, необходимом для прорастания. Таким образом, регуляцию развития семян удобно рассматривать в трех различных аспектах: регуляция перехода зародыша в покоящееся- состояние, придающее ему. устойчивость к неблагоприятным условиям; регуляция накопления запасных материалов и,, наконец, биохимическая организация зрелого сухого семени.

Хранению подлежат также семена сортов или линий, используемых в качестве хозяев-дифференциаторов различных патогенов, для индексации вирусов, а также для физиологических опытов или испытаний. Ценность семян хранящихся линий в настоящее время может быть неочевидна, но с течением времени она будет возрастать. Современные улучшенные сорта постепенно вторгаются в центры происхождения культур, так что очагов, где можно еще обнаружить устойчивость к болезням, становится все меньше. Если не собрать и не сохранить материал из этих очагов, он будет навсегда потерян для селекции. При хранении всех растительных интродукций в надлежащих условиях они будут бесконечно долго доступны селекционерам. Кроме того, районы Китайской Народной Республики, представляющие научный интерес, недоступны более для исследователей. Следовательно, чрезвычайно важно сохранить растительный материал ив этих областей.

Уже на самых ранних стадиях набухания семян в них происходит быстрое усиление дыхания и мобилизация запасных питательных веществ. Установлено, что начало мобилизации и усиление дыхания являются прямым результатом синтеза или активации или как синтеза, так и активации гидролитических и дыхательных ферментов. Увеличивается количество ферментов гликолитического, пентозофосфатного и глиоксилатного циклов, цикла Кребса, а также ферментов, участвующих в метаболизме фосфора и азота и в превращениях белков, углеводов и липидов . Настоящая дискуссия посвящена активации дыхательных циклов во время прорастания. В качестве примера регуляции процесса мобилизации питательных веществ в семенах, содержащих запасные жиры, будут рассмотрены системы, превращающие жиры в сахара. В первые часы прорастания, когда семя всасывает воду, интенсивность газообмена быстро возрастает. В течение этой фазы происходит синтез или активация или и синтез, и активация многих дыхательных ферментов, в том числе ферментов гликолитического и пентозофосфатного циклов.