Taimi (kasvi)

Nopeutettu video ruohontainten 150 minuutin kasvusta

Yksisirkkaisen (vasemmalla) ja kaksisirkkaisen (oikealla) taimet

Taimi on nuoren kasvin itiöpolvi, joka kehittyy siemenen alkiosta. Taimen kehitys alkaa siemenen itämisestä. Tavanomainen nuori taimi koostuu kolmesta pääosasta: alkeisjuuresta, alkeisvarresta ja sirkkalehdistä. Koppisiemenisten kaksi luokkaa on jaoteltu perinteisesti sirkkalehtien määrän mukaan; yksisirkkaisilla on yksi teränmuotoinen sirkkalehti ja kaksisirkkaisilla kaksi pyöreää sirkkalehteä. Paljassiemenisillä on enemmän vaihtelua. Esimerkiksi metsämäntyjen taimilla voi olla jopa kahdeksan sirkkalehteä. Osalla koppisiemenisistä ei ole yhtäkään sirkkalehteä.

Alkeissilmu on siemenalkion osa, joka kehittyy versoksi, jolla on taimen ensimmäiset varsinaiset lehdet. Useimmilla siemenillä, kuten auringonkukansiemenillä, alkeissilmu on pieni kartiomainen rakenne, jolla ei ole lehtirakennetta. Alkeissilmu ei kasva ennen kuin sirkkalehdet ovat kasvaneet maanpinnan yläpuolelle. Tätä kutsutaan epigeeiseksi itämiseksi. Kuitenkin muun muassa härkäpavun siementen lehtirakenne näkyy siemenen alkeissilmussa. Nämä siemenet kehittyvät siten, että alkeissilmu kasvaa maan läpi ja sirkkalehdet pysyvät maanpinnan alla. Tätä kutsutaan hypogeeiseksi itämiseksi.

Fotomorfogeneesi ja etioloituminen

Valoisassa kasvavat kaksisirkkaisten taimet kehittävät lyhyet alkeisvarret, ja aukenevat sirkkalehdet paljastavat epikotyylin. Tätä kutsutaan fotomorfogeneesiksi. Pimeässä kasvavat taimet kehittävät pitkät alkeisvarret, ja niiden sirkkalehdet pysyvät kiinni alkeisvarren ympärillä kärjenpuoleisessa koukussa. Tätä kutsutaan etioloitumiseksi. Etioloituneet taimet ovat kellertävän värisiä, koska lehtivihreän synteesi ja viherhiukkasten kehittyminen riippuvat valosta. Nämä taimet avaavat sirkkalehtensä ja muuttuvat vihreiksi, kun ne altistuvat valolle.

Luonnollisessa tilanteessa taimen kehitys alkaa etioloitumisesta, jonka aikana taimi kasvaa maan läpi ja yrittää päästä valoon mahdollisimman ripeästi. Tänä aikana taimen sirkkalehdet ovat tiukasti kiinni ja muodostavat kärjenpuoleisen koukun, joka suojaa verson kärkikasvusolukkoa vaurioilta taimen tunkeutuessa maan läpi. Monilla kasveilla siemenen kuori peittää sirkkalehdet, mikä tarjoaa lisäsuojaa.

Kun taimi murtaa maanpinnan ja pääsee valoon, sen kehitys siirtyy fotomorfogeneesivaiheeseen. Sirkkalehdet aukenevat, kun ne altistuvat valolle (halkaisten siemenen kuoren auki, jos se on yhä olemassa) ja tulevat vihreiksi, jolloin niistä tulee taimen ensimmäiset yhteyttävät elimet. Tätä ennen taimet elevät siemeneen varastoituneen energian turvin. Sirkkalehtien aukeneminen paljastaa verson kärkikasvusolukon ja alkeissilmun, joka koostuu taimen ensimmäisistä varsinaisista lehdistä.

Taimet aistivat valoa valoreseptoreiden avulla: fytokromilla punaista valoa ja kryptokromilla sinistä valoa. Näiden valoreseptoreiden ja niiden signaalitransduktio-osien mutaatiot johtavat taimen valo-olosuhteiden vastaiseen kehittymiseen, mikä voi ilmetä muun muassa pimeässä kasvaneiden tainten fotomorfogeneesinä.

Taimien kasvu ja aikuistuminen

Kaksisirkkaisen nandinan taimi, joilla on näkyvillä kaksi vihreää sirkkalehteä ja ensimmäinen varsinainen lehti, joka koostuu lehdyköistä ja on punavihreän värinen.

Kun taimi alkaa yhteyttää, se ei ole enää riippuvainen siemenen energiavaroista. Kärkikasvusolukko alkaa kasvaa kasvattaen juuria ja versoa. Ensimmäiset varsinaiset lehdet kasvavat, ja ne voi usein erottaa pyöreistä sirkkalehdistä lajiriippuvaisten muotojensa avulla. Taimen kasvaessa ja kasvattaessa lisää lehtiä sirkkalehdet vanhenevat ja putoavat. Myös mekaaniset ärsykkeet, kuten tuuli ja muut fyysiset kontaktit, vaikuttavat tainten kasvuun. Tätä kutsutaan thigmomorfogeneesiksi.

Lämpötila ja valovoima vaikuttavat taimen kasvuun; vähässä valossa (noin 40 lm/m²) päivän ja yön lämpötilanvaihtelu 28 °C/13 °C on otollinen (Brix 1972). 14 tuntia lyhyempi valoisa aika aiheuttaa kasvun pysähtymisen, kun taas vähintään 16 tunnin matalavalovoimainen valoisa aika mahdollistaa jatkuvan kasvun. Taimen ollessa jatkuvan kasvun tilassa ja valovoiman ollessa pieni kasvu nopeutuu hieman, kun valoisa aika on yli 16 tuntia. Kun valoisa aika on pitkä ja valovoima suuri (10 000-20 000 luumenia/m²) kuiva-aineen tuotanto lisääntyy, ja valoisan ajan kasvu 15 tunnista 24 tuntiin voi kaksinkertaistaa kuiva-aineen kasvun (Pollard and Logan 1976, Carlson 1979).

Brown ja Higginbotham tutkivat hiilidioksidirikastuksen ja typen lisäämisen vaikutusta valkokuusen ja amerikanhaavan kasvuun vuonna 1986. Taimet kasvatettiin säädellyissä olosuhteissa joko tavallisessa tai hiilidioksidilla rikastetussa ilmassa (350 tai 750 fl/L) käyttäen ravinneliuoksia, joiden typpipitoisuudet olivat joko korkeita, keskitasoisia tai matalia (15.5, 1.55 ja 0.16 mM). Taimet leikattiin, punnittiin ja mitattiin alle sadan päivän välein. Typen lisääminen vaikutti vahvasti biomassan kertymiseen, pituuteen ja lehtialaan molemmilla lajeilla. Alhainen typensaanti kasvatti juurten painon suhdetta merkittävästi ainoastaan valkokuusella. CO2-rikastus sadan päivän ajan kasvatti valkokuusentainten lehtiä ja kokonaisbiomassaa huomattavasti suurella typensaannilla, juurten painon suhdetta keskitason typensaannilla ja juurten biomassaa alhaisella typensaannilla.

Yksivuotisten tainten kuolleisuus on tyypillisesti korkea, ja pääsyynä on kuivuus. Tällöin juurilla ei ole mahdollisuutta kehittyä tarpeeksi ylläpitääkseen yhteyttä riittävän kosteaan maaperään taimen tappavan vesipulan estämiseksi. Hiukan paradoksisesti Eis (1967a) havaitsi kuitenkin, että sekä kivennäisveden että roskaisen kasvualustan vaikutuksesta tainten kuolleisuus oli suurempaa kosteissa elinympäristöissä (lietemailla sekä aralioiden ja alvejuurten alueilla) kuin kuivissa elinympäristöissä (kanukoiden ja sammalten alueilla). Eis kommentoi, että ensimmäisestä kasvukaudesta selvinneillä kuivien elinympäristöjen taimilla oli yleensä paljon paremmat selviämismahdollisuudet kuin kosteiden ja märkien elinympäristöjen taimilla, koska halla ja kilpailu harvemman kasvillisuuden kanssa tulevat selviämisen päätekijöiksi myöhempinä vuosina. Eisin dokumentoima vuosittainen kuolleisuus on valaiseva esimerkki.

Tuholaiset ja taudit

Taimet ovat erityisen alttiita tuholaisille ja taudeille, mikä aiheuttaa osaltaan korkean kuolleisuuden. Merkittävimpiä taimia vahingoittavia tuholaisia ja tauteja ovat taimipolte, orastoukat, etanat ja kotilot.

Siirtoistutus

Taimet usein siirtoistutetaan ensimmäisten varsinaisten lehtien kasvaessa. Taimelle tarjotaan varjoa, jos alue on kuiva tai kuuma. Kaupallisesti saatavissa olevaa vitamiinihormonitiivistettä saatetaan käyttää siirretyn taimen šokin välttämiseen. Tiiviste voi sisältää tiamiinihydrokloridia, 1-naftaleenietikkahappoa ja indolivoihappoa.

Kuvia

• 
  Muutaman päivän vanhan männyntaimen siemen suojaa yhä sirkkalehtiä.
• 
  Eräs taimi
• 
  Metsätammen taimi itämässä tammenterhostaan.
• 
  Kaksisirkkainen taimi juurineen.

Katso myös

• Verso
• Idätys

Kirjallisuutta

• PH Raven, RF Evert, SE Eichhorn (2005): Biology of Plants, seitsemäs painos, WH Freeman and Company Publishers, New York,  ISBN 0-7167-1007-2