По У. Ф. Харрингтону, причинами старения семян являются различные разнохарактерные процессы: потеря дыхательной активности, разрушение хромосом, увеличение проницаемости мембран, образование токсичных продуктов, разрушение гормонов, необходимых для прорастания, денатурация белков и самоокисление жиров, сопровождаемое образованием свободных радикалов.

По мнению У. Ф. Харрингтона, основной причиной старения семян является распад хромосом. При старении семян происходит и распад кодирующегося механизма ДНК-РНК, принимающего участие в синтезе белков и ферментов.

В хранящихся семенах протекают катаболические процессы, приводящие к истощению запасов пластических веществ, изменению активности ферментов, повышению кислотности жиров, проницаемости мембран и т. д.

Детальную классификацию причин гибели семян дает Е. Н. Робертс. Ими, по его мнению, могут служить внешние и внутренние факторы (рис. 29). К внешним факторам относят действие ионизирующего излучения и влияние различных токсических веществ, которые выделяются микроорганизмами, находящимися в контакте с семенами.

Рассмотрим влияние отдельных этих факторов на старение семян.

Как показали исследования, ионизирующее излучение ускоряет потерю жизнеспособности семян при повышенных дозах радиации, а при обычных условиях фоновый уровень радиации не оказывает существенного влияния на долголетие семян.

Так же и микроорганизмы, и в первую очередь грибы, способны ослабить жизнеспособность семян, что нередко наблюдается при хранении семенного материала с повышенной влажностью. Сухие семена устойчивы к микрофлоре, находящейся на поверхности семени.

Следовательно, внешние факторы при соблюдении режима хранения семян не оказывают негативного воздействия на потери жизнеспособности.

Изучение влияния внутренних факторов старения семян показало, что в хранящихся семенах накапливаются различные классы соединений, которые могут обладать токсическим эффектом. Однако до настоящего времени четко не выявлено, являются ли они следствием старения семян или их причиной.

Денатурация макромолекул наблюдается в хранящихся семенах в белках, липопротеидных мембранах и нуклеиновых кислотах. В стареющих семенах изменяется количественный и качественный состав свободных аминокислот.

Как показали исследования А. Г. Малышевой, в период хранения семян подсолнечника происходит расщепление липидов до свободных жирных кислот, которые, в свою очередь, подвергаются окислению. Эти явления, возможно, и оказывают непосредственное влияние на снижение всхожести семян.

Образующиеся при окислении ненасыщенных жирных кислот свободные радикалы вызывают деструктивные изменения в клеточных липопротеиновых мембранах и снижение всхожести семян.

В процессе хранения семян наблюдается, особенно интенсивно при повышенной температуре и влажности, денатурация нуклеиновых кислот, вызывающая спонтанные мутации, при этом теряются системы, ответственные за «починку и замену» органелл.

Одной из причин снижения жизнеспособности семян является истощение дыхательного субстрата, в первую очередь уменьшение содержания белка и нередуцирующих сахаров и увеличение, как считает К. Е. Овчаров, содержания свободных жирных кислот и редуцирующих сахаров.

Анализируя все приведенные причины старения семян, можно сделать вывод, что процесс гибели семени неизбежен, но продлить его жизнеспособность – это реальная задача специалистов, отвечающих за хранение семенных партий зерна.

Какова же долговечность семян полевых культур? Решением этого вопроса занимались и занимаются ученые как в России, так и за рубежом. Одним из первых исследователей, изучавших всхожесть семян различного возраста, был Карразерс, живший в начале прошлого столетия. Он испытывал в течение 9 лет семена красной белозерной пшеницы урожая 1896 г. Свежеубранные семена имели всхожесть соответственно 99 и 100 %. Через 5 лет эти показатели снизились до 80 %, а семена восьмилетнего хранения имели всхожесть 51 и 29 %, т. е. были практически полностью не пригодны для хозяйственных посевов.