Корень

Корневая система – стержневая, крепкая, глубоко уходящая в почву, довольно разветвленная и мочковатая – повышает засухоустойчивость и придает растению стабильность. Стержневой корень хорошо заметен на фоне придаточных корней, хотя на первый взгляд корневая система напоминает большой запутанный клубок переплетенных корней. При прорастании семени первым появляется зародышевый корешок (радикула). Продолжая расти, он превращается в основной корень с боковыми ответвлениями, который в период засухи достигает длины 180 см. Боковые корни, зачастую очень тонкие и слабые, растут на различной высоте. В исключительных случаях растение может быть выкорчевано ветром или чрезмерными осадками, чаще оно склоняется под тяжестью собственного веса (метелки). Длина корневой системы и высота растения тесно взаимосвязаны.

Длина корня, его ответвлений и распределение корешков колеблется в зависимости от генотипа растения. Благодаря разветвленной корневой системе некоторые разновидности квиноа способны лучше противостоять чрезмерной влажности.

Стебель

Стебель округлый в основании, от разветвлений гранистый, листья располагаются последовательно, создавая оптимальную конфигурацию. Толщина стебля варьируется. Некоторые разновидности квиноа, например, равнинные, дают множество побегов, в том числе побегов, растущих от основания стебля (квиноа, произрастающая на уровне моря). Другие разновидности имеют лишь один стебель (высокогорные сорта квиноа). Существуют также промежуточные генотипы. Цвет стебля варьируется от зеленого до красного в зависимости от генотипа, плотности посева и питательных веществ почвы. Часто на стебле имеются прожилки и пазухи, окрашенные красным или пурпурным пигментом.

У основания стебель покрыт кутинизированным эпидермисом, плотной пленкой компактно расположенных целлюлозных мембран. Сердцевина стебля при созревании распадается, оставляя сухую губчатую полость. Богатый пектином и целлюлозой стебель может использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности. Форма растения может меняться под воздействием насекомых, механических повреждений и особенностей культивации, например, плотности посева и внесения органических удобрений.

Диаметр стебля колеблется от 1 до 8 см в зависимости от генотипа, плотности посева, внесения удобрений и условий выращивания.

Листья

Листья расположены последовательно и состоят из стебелька (черешка) и листовой пластинки (отгиба). Черешки длинные, тонкие, в верхней части желобчатые. Длина разных черешков одного и того же растения варьируется. Листовые пластинки полиморфные, ромбовидные, треугольные или ланцетные, плоские или волнистые, довольно толстые, мясистые и нежные, с обеих сторон покрыты красными, бурыми или прозрачными кристаллами оксалата кальция. Листья относительно гигроскопичны, способны удерживать ночную влагу. Они могут контролировать транспирацию, увлажняя замыкающие клетки устьица, а также отражать прямые солнечные лучи, избегая перегрева. Края листьев зубчатые, зазубренные или гладкие. Количество зубцов колеблется от нескольких до 25 в зависимости от генотипа квиноа. Размер листьев варьируется: в нижней части стебля они большие, ромбовидные или треугольные, в верхней части растения – маленькие и ланцетные, часто появляются из почки длиной 10 мм и шириной 2 мм.

Окраска листьев разнообразная: от зеленой до красной с различными оттенками. Размер листа может достигать 15 см в длину и 12 см в ширину. Имеются хорошо заметные жилки, начинающиеся с черешка. Жилок, как правило, три. Некоторые разновидности квиноа отличаются большим количеством листьев, другие – меньшим. Равнинные сорта квиноа, как правило, имеют богатую листву, что позволяет отнести их к хорошим источникам фуража.

Окраска листьев варьируется от растения к растению в зависимости от генотипа. Красные, фиолетовые и желтые пигменты относятся к беталаинам: красно-фиолетовые – бетацианины, желтые – бетаксантины.

Соцветие

Метелка квиноа состоит из главной оси, вторичных и третичных боковых ветвей и стебельков (плодоножек), несущих клубочки (glomerulus). Она обладает типичной цветочной конфигурацией и более развитой по сравнению с вторичными осями главной осью. Метелка может быть раскидистой (амарантоподобной) или сжатой (клубочкоподобной), существуют также промежуточные переходные формы метелок квиноа. Клубочкоподобные соцветия формируют компактные округлые группы на коротких черешках, образующие плотные компактные кисти (гроздья). Амарантоподобные соцветия состоят из удлиненных клубочков, а центральная ось имеет множество вторичных и третичных осей, на которых относительно свободными группами располагаются цветы. Такое название эти соцветия получили благодаря сходству с соцветиями растений семейства амарантовых.

Длина метелки варьируется в зависимости от генотипа, сорта квиноа, места произрастания и плодородности почвы. Она может достигать 30-80 см в длину и 5-30 см в диаметре. Количество клубочков в метелке колеблется от 80 до 120, количество зерен – от 100 до 3 000. Крупные соцветия могут нести до 500 граммов семян.

Цветы

Цветы неполные, сидячие, без лепестков. Венчик цветка сформирован из пяти тепалоидных или сепалоидных цветочных сегментов, которые могут быть гермафродитными, пестичными и андростерильными, т.е. самоопыляющимися или перекрёстноопыляющимися.

Цветы, как правило, состоят из сепалоидного околоцветника, окруженного кристаллами оксалата кальция, обычно, прозрачными, с пятью зелеными чашелистиками; андроцея с пятью короткими тычинками и желтыми изогнутыми короткими нитями; гинецея с перистым и разветвленным на два-три сечения центральным рыльцем. Завязь эллипсоидной формы, верхняя и одногнёздная. Гермафродитные цветы в клубочках апикальные и выступают над пестичными.

Цветы небольшого размера: максимальный размер гермафродитных цветов достигает 3 мм, пестичные цветы еще меньше, что усложняет их переопыление и эмаскуляцию.

Плоды

Плод квиноа – семянка (ахениум), созревающая в верхней одногнёздной завязи. Ей свойственна дорсовентральная симметрия и цилиндрическая двояковыпуклая форма, слегка расширяющаяся к центру. В брюшной части семянки имеется рубец – след от прикрепления плода к цветоложу. Перигоний полностью покрывает семя диаметром 1,5-4 мм. При созревании он легко отделяется от семени. Иногда он может оставаться прикрепленным к зерну, в том числе и после молотьбы, что усложняет размножение.

Перигоний имеет вид мембраны цвета слоновой кости. Он имеет альвеолярное строение: слой полигональных округленных клеток и тонких, гладких стенок.

Плод большинства культивируемых сортов квиноа сухой и невскрывающийся. Созревшие семена опадают на землю в дикой природе и пополняют коллекции образцов зародышевой плазмы.

Семя

Семя квиноа – зрелый плод без перигония. Зерно имеет двояковыпуклую, эллипсоидную, коническую или сферическую форму и делится на три четко выраженные части: эписпермий, зародыш и периспермий. Эписпермий имеет четыре слоя: внешний слой, грубый, хрупкий, легко стирающийся. Он содержит сапонин, придающий зерну горький вкус. Степень его соединения с семенем колеблется в зависимости от генотипа. Он состоит из удлиненных клеток с прямыми стенками. Второй слой очень тонкий и гладкий, заметен лишь тогда, когда внешний слой прозрачен. Третий слой желтого цвета, тонкий и матовый. Четвертый слой прозрачный, толщиной в одну клетку.

Зародыш состоит из двух семядолей и радикулы, на его счет приходится 30 % суммарного объема семени, который обволакивает периспермий кольцом с кривизной 320 градусов. Зародыш желтоватого цвета, длиной 3,54 мм и шириной 0,36 мм. В некоторых случаях он может достигать длины 8,2 мм. Зародыш составляет 34 % семени, иногда в нем можно обнаружить три семядоли. В отличие от семян других растений, зародыш квиноа содержит наибольшее количество белка, 35-40 %, в то время как периспермий содержит лишь 6,3-8,3 % белка. Пигментация радикулы темно-коричневая.

Периспермий – основная запасающая питательная ткань семени, содержащая в основном крахмал. Цвет периспермия беловатый, он занимает около 60 % семени. Его клетки крупные по размеру, крупнее клеток эндосперма. Клетки периспермия имеют полигональную форму, тонкие прямые стенки, способны накапливать большое количество крахмала. Запасы крахмала состоят из тысяч отдельных зерен крахмала, в основном шестиугольной формы.

Квиноа также имеет многослойный клеточный эндосперм, полностью покрывающий зародыш, от которого он отделен воздушной прослойкой. По-видимому, после увлажнения семени, клетки эндосперма вступают в контакт с зародышем, быстро поглащающим их во время роста.