种子萌发和出苗生理

玉米
（二）无胚乳种子
双子叶植物无胚乳种子：
许多植物如豆类、棉花、瓜类、油菜、柑
枯等，胚乳逐渐地被发育中的胚所吸收，养分
被贮藏于子叶，因而形成无胚乳种子。 典型无胚乳作物种子包括：大豆种子；花 生种子和棉花种子。
棉花种子
第二节
种子的萌发
一、种子的寿命和休眠
(一) 种子的寿命：
是种子在一定条件下保持生活力的最长期限。
2. 胚乳(endosperm)
胚乳细胞中最重要的贮藏物质为糖类
、脂肪，油类和蛋白质。
如小麦、水稻、玉米等单子叶作物种
子的胚乳占绝大比例。
3. 种皮(seed coat) 珠被→种皮；
一层珠被→一层种
皮；两层珠被→两
层种皮。
有的作物内珠被或者外珠被被吸收或消失，如 大豆、蚕豆种皮来自外珠被，而小麦、水稻种 皮则来自内珠被。
作物生理学
拟讲授内容
Part I 作物种子萌发生理
Part II 作物生长生理
Part III 作物矿质营养生理
Part IV 作物光合生理
Part I 作物种子萌发生理
第一节 作物种子的基本结构
• 大粒、饱满、生活力强的种子是培育作 物壮苗、匀苗和高产、优质重要基础。
一、种子的形态和结构
贮藏种子的最适宜条件是干燥和低温。
湿度大，温度高，种子内贮藏的有机养
料，将会通过种子的呼吸作用而大量消
耗，种子的贮藏期限也就会必然缩短。
种子贮藏期限的长短能影响种子的生活
力，一般来说种子贮藏愈久，生活力也
越衰退，以致完全失去生活力。
种子内酶物质的破坏、贮藏养料的消失
及胚细胞的衰退死亡。
氧化态 （无色）
（2） 利用原生质的着色能力 —（染料染色法）
活种子的原生质膜有选择透性，不选择吸收染
料，原生质（胚）不着色。
（3）利用细胞中的荧光物质
具有生活力的种子中的蛋白质、核酸、核苷酸 等在荧光灯下都能发出明亮的荧光。
（三）种子寿命
种子寿命（seed longevity）：从种子成 熟到失去发芽力的时间。
种子在适当的温度，充足的水分和足够 的氧气条件下，种子的胚便由休眠状态 转变为活动的状态，开始生长形成幼苗 ，这个过程称为种子的萌发。 农业生产上采用各种播种、浸种，催芽 的方法，就是为种子萌芽创造良好的条 件。
（一）充足的水分
种皮经水浸润后，结 构松软，氧气容易进 入，同时，胚根，胚 芽才容易突破种皮。 种子吸水膨胀，促进 细胞内各种酶的催化 活动，通过水解或氧 化等方式，使贮戴的 营养物质变为溶解状 态。
幼苗。
花生玉米兼有子叶出土和留土两种情况。
豌豆种子萌发和幼苗生长
种子萌发和幼苗生长
（三）贮藏物质变化
蛋白质 新的氨基酸
CO2 幼苗 细胞壁物质 膜 脂类 运输
N
有机酸 糖类
酰胺等
重建
贮藏物质
脂肪 淀粉 种子 Pr aa N 乙醛酸循环 糖类 有机酸 蔗糖 CO2 分解
酰胺、其它氮素 运输化合物
1、含磷化合物的变化 种子中最多的贮磷物质是肌醇六磷酸 (又称植酸或非丁)。种子萌发时，植酸 盐水解为肌醇和磷酸。 0-P
种子在黑暗中才能很好地萌发。
四、种子萌发时的生理生化变 化
（一）种子吸水的变化
快－慢－快三个阶段
1. 急剧吸水：纯物理吸涨，衬质势吸水 。 2. 吸水变慢或停止。
3. 重新快速吸水：胚迅速长大，细胞体 积增加，渗透性吸水(仅活种子)。
（二）呼吸变化 在吸水的第2阶段，主要无氧呼吸。 在吸水的第3阶段，主要有氧呼吸。
决定于植物的遗传性，同一地区和相同的环境
条件下的不同植物，种子寿命不同。 小麦、水稻的种子寿命很短，而谷子的种子则 寿命长。
与种子留在母株时的生态条件及采收以 后贮藏的环境条件有关。 同一作物甚至同一品种的种子由于产地 不同，收获及贮藏方法不同，寿命相差 很大。
(二) 种子的贮藏
（一）种子的形态 种子的大小 种子的形状 种子的颜色 （二）种子的结构 种子来源于受精后的胚珠 受精卵→胚 受精中央细胞→初生胚乳核→胚乳 珠被→种皮
1. 胚(embryo)
由胚根、胚芽、胚轴、 子叶组成。 双、单子叶作物胚占种 子的比例大小不同。通 常双子叶大，如花生、 棉花；单子叶小，如小 麦。 子叶的功能： 贮存营养：花生、大豆 和棉花等双子叶作物； 光合作用：同上。
以淀粉为主要贮存成分的种子，如小麦
、水稻，贮存时的适宜种子含水量为
12.5-13%。

以蛋白质、脂肪为主要贮存成分的种子
，如花生、大豆，贮存时的适宜种子含
水量为8-9%。
（三）种子的休眠 休眠期的有无和休眠期的长短不同。 有些作物的种子成熟后，即使在适宜的 环境条件下，也不能立即萌发，必须经
H
0-P 0-P
H
H
0-P H 0-P
H
0-p
H
6H2O
植酸酶
肌醇+6H3PO4
2、植物激素的变化
• 束缚态→游离态
• 新合成
• ABA等抑制剂下降，IAA、GA、CTK含
量上升。
第三节 幼苗的形成
一、幼苗的形成和类型
（一）幼苗的形成
胚根先突破种皮向下生长，
形成主根。
然后胚芽突出种皮向上生长
胚生长缓慢或不能生长。
高粱、花生、棉花种子，浸没于水中或埋藏于 坚实土层深处，往往不能萌发，与得不到氧气 供应有关。 水稻籽实在深水中，不能萌发，或只是胚芽鞘
的伸长而不长根。
吸水
CO2 O2
另外，一般来说光照和黑暗对种子萌发
没有影响。
但胡萝卜、芹菜、烟草等少数植物种子
在光照下才能萌发。而苋菜等少数植物
棉花纤维：是种皮的表皮毛。
有的植物有假种皮，是由珠柄、胎座等发育而 来的。荔枝、龙眼可食部分为假种皮。
二、种子的类型
（一）有胚乳种子
1. 双子叶植物有胚乳种子 蓖麻种子； 番茄种子。
蓖麻种子
2. 单子叶植物有胚乳种子
小麦、玉米、水稻等种子。
由①种皮、②胚乳和③胚组 成。
小麦种子
玉米种子
小麦
过，对氧的渗透也极微弱，而限制了种子的萌 发。如棉花、绿豆。
③种子内部产生了抑制萌发的物质，如有机酸 、植物碱和某些植物激素，即使种子处于适宜 萌发的条件，也不能萌发。只有消除了这些抑 制性物质，才能使种子正常的萌发。 如番茄或瓜类种子不可能在果实内萌发生长， 只有在脱离果实后才能萌发。
二、种子生活力
一般种子要吸收其本身重量的26～
60％或更多的水分。如果水分过多 ，引起氧气缺乏。
（二）适当的温度
酶的催化活动必须在一定的温度范围内 进行。 温度低时，反应慢或停止。随着温度的 增高，反应就加快。但酶在过高的温度 下，常被破坏而失去催化性能。
种子萌发对温度的要求，就表现出最低、最高 、最适的温度三基点。多数植物种子萌发所需 的最低温度为0～5℃，低于此温度则不能萌发 ；最高温度为 36～40℃，高于此温度也不能萌 发；最适温度为25～30℃。 原产南方的作物，萌发需要的温度高，原产北 方的作物，萌发需要的温度低。
过一段相对静止的阶段才能萌发，种子
的这一特性称为休眠。如棉花。
另有一些植物的种子成熟后，在适宜的
环境条件下能立即萌发，只有在环境不
适宜的条件下，才处于休眠状态，如小
麦、豌豆等。
种子休眠有多种原因： ①胚没有发育完全，还要经过一段时期的
发育才能成熟，这种现象称为种子的后熟作用
。
②种皮过厚，含有角质等，不易使水分透
，伸出土面而形成茎和叶，
逐渐形成幼苗。
根先发育，可以使早期幼苗固定于土壤 中，及时从土壤中吸取水分和养料，使 幼小的植物能很快地独立生长。
（二）幼苗的类型
1.子叶出土幼苗 双于叶植物如大豆、棉花以 及各种瓜类的无胚乳种子， 下胚轴伸长，将子叶和胚芽 推出土面，这种幼苗是子叶 出土的幼苗。
幼苗在子叶下的一部分主轴是由下胚轴 伸长而成的，子叶以上和第一真叶之间 的主轴是由上胚轴形成的。
种子萌发和幼苗生长
大豆种子萌发和幼苗
2.子叶留土幼苗
双于叶植物无胚乳种子如豌豆、荔枝、柑
桔和有胚乳种子如三叶橡胶树的种子，以及单 子叶植物的水稻、小麦、玉米等有胚乳种子萌 发时，仅上胚轴和中胚轴伸长而下胚轴并不伸 长，子叶留在土中，这种幼苗称为子叶留土的
非正常种子：不耐脱水和低温，寿 命很短，如：热带的 可可、芒果种子
正常性种子：耐脱水和低温，寿命 较长，如：水稻、花生 种子寿命与种子含水量和贮藏温度 有关。
贮藏条件对棉籽寿命的影响(15年) 含水量（%） 温度（℃） 发芽率（%） 7 7 70 0.6 21.1 21.1 85以上 70 0
三、种子萌发的条件
种子萌发过程需要较稳定有效积温量。 – 如小麦，从种子吸水膨胀到出苗需要 120oC的积温量。
（三）足够的氧气 种子在呼吸过程中，要吸入氧气，把 细胞内贮藏的营养物质逐步氧化、分解
，变成二氧化碳和水，并释放出能量。
种子开始萌发时，呼吸显著增加，需要大量氧
气供应。氧气不足，正常呼吸作用受到影响，
种子活力（seed vigor）：
• 种子在田间状态下迅速而整齐地萌发并形成健
壮幼苗的能力。
• 包括种子萌发成苗的能力和对不良环境的忍受
力两个方面。 • 种子活力与种子的大小、成熟度和贮藏条件有 关。
（一）种子生活力的鉴定方法
（1）利用组织还原能力（TTC染色法）
TTC
2H 脱氢E
三苯甲腙
还原态 （ 红色）