При наличии влаги, оптимальной температуры и хорошей аэрации семя выходит из состояния покоя и прорастает. Особенно легко выходят из этого состояния семена однолетних растений. Для прорастания других и нормального развития проростка обязательна холодная стратификация, т. е. длительное нахождение семян при пониженной температуре, во влажной среде, в условиях достаточной аэрации. Так прорастают, например, семена косточковых и семечковых культур, многих древесных растений, женьшеня и др. Существует также группа твердосемянных
растений, которые прорастают только после скарификации — нарушения целостности семенной кожуры. В природе это происходит под влиянием резкого перепада температуры или при перекатывании семян водой по каменистому руслу; в искусственных условиях семена перетирают с песком, ошпаривают кипятком и т. д. (некоторые виды люпина).
Поглощая воду, семя сильно набухает, происходит активизация деятельности существующих и синтез новых ферментов, способствующих растворению питательных веществ. Все это создает предпосылки для развития зародыша и формирования проростка. Проросток — это молодое растение с первой парой настоящих листьев.
На ранних стадиях прорастания дыхание может быть полностью анаэробным, но как только семенная кожура лопается, оно становится аэробным и требует доступа кислорода. Если почва пересыщена водой, количество кислорода может оказаться недостаточным для такого дыхания и прорастание окажется невозможным.
Хотя многие семена прорастают в довольно широком диапазоне температур, обычно существуют верхний и нижний пределы, специфичные для вида. Минимум для многих растений соответствует 0—5 оС, максимум — 45—48 оС, а оптимум — 25—30 оС.
Как правило, первым трогается в рост зародышевый корень. Он прорывает покров семени в области семявхода и проникает в почву, обеспечивая поступление в растение воды и минеральных солей. Позднее появляется побег. Характер прорастания семян определяет морфологию проростка. Так, у двудольных различают надземный и подземный тип прорастания. У фасоли, люпина, томата, огурца и др. после появления корня гипокотиль (подсе- мядольное колено) удлиняется и петлеобразно сгибается. В результате нежная верхушка побега не проталкивается через почву, а вытягивается из нее, избегая повреждений. Когда изогнутый гипокотиль достигает поверхности почвы, он выпрямляется и выносит семядоли над землей, почему и прорастание называется надземным, или эпигейным. Семядоли, которые в семени были сомкнуты, разворачиваются и заключенная между ними почечка превращается в побег с настоящими зелеными листьями. Участок стебля, расположенный между семядолями и первым настоящим листом называется надсемядолъным коленом, или эпико- тилем.
Запас питательных веществ, накопленный в семядолях, постепенно истощается, они становятся менее массивными, зеленеют и некоторое время выполняют функцию типичных листьев. Со временем они опадают, а проросток становится независимым фотосинтезирующим автотрофным организмом. У некоторых растений семядольные листья выполняют гормональную функцию, регулируя репродуктивную деятельность растений. Раннее повреждение или удаление семядолей может снизить плодоношение или приводит к полному бесплодию растения.
Подземное, или гипогейное, прорастание связано с активным ростом эпикотиля. Он удлиняется, образуя петельку, и выносит почечку на поверхность. Первые два листочка на стебле обычно недоразвиты, выше располагаются типичные листья растения. Семядоли при этом остаются в почве, где со временем и разрушаются. Такой тип прорастания наблюдается у гороха, конских бобов, нута, чечевицы, дуба и др.
Для большинства двудольных растений характерно надземное прорастание.
У злаков, как и у двудольных растений, первым прорастает зародышевый корешок, прикрытый колеоризой. У проростков ржи, пшеницы, ячменя и овса появляются сразу несколько корешков, которые называются первичными зародышевыми корешками и являются очень рано сформировавшимися придаточными корнями. При прорастании зерновки кукурузы образуется один главный корень. Вслед за появлением корней из почечки развивается надземный побег. Он прикрыт первым замкнутым листом почечки — колеоптилем. Его конусообразная заостренная верхушка легко проникает сквозь частицы почвы. Колеоптиль имеет беловатую окраску (у ржи фиолетовую), его часто называют «перышко». Кроме защитной, колеоптиль еще выполняет и гормональную функцию.
У голых зерновок колеоптиль сразу же растет вверх. У пленчатых злаков ячменя и овса колеоптиль вначале растет под пленками вдоль зерновки, а потом выходит наружу с противоположной стороны. После появления на поверхности почвы верхушка колеоптиля вскоре разрывается (на 5—7-й день) и появляется первый настоящий лист.
Период от прорастания семени до превращения проростка в самостоятельный организм является самым критическим в онтогенезе растений, т. к. он наиболее чувствителен к различным биотическим и абиотическим факторам среды.