植物学(上)第二章 种子和幼苗

第二章种子和幼苗

种子（seed）在植物学上属于繁殖器官，它和植物繁衍后代有着密切联系。植物界的所有种类并不都是以种子进行繁殖的，只有在植物界系统发育地位最高、形态结构最为复杂的一个类群——种子植物才能产生种子。种子植物名称的由来，也正反映了这一特点。种子又是种子植物的花在完成开花、传粉和受精等一系列有性生殖过程后产生的，是有性生殖的产物，所以和花的结构密切相关。

种子植物的生活是依赖于根、茎、叶三种营养器官的生理作用来维持的，从植物的个体发育而言，早在种子离开母体植株的时候，新生一代一般就已孕育在种子里面，新一代的植物体已经完成了形态上的初步分化，成为植物的雏体。以后，随着种子在适宜条件下的萌发，种子里的雏体——胚，经过一系列的生长、发育过程，成长为新的植株。新一代植物体的根、茎、叶就是从种子的胚长大后成长起来的。所以，种子是孕育植物雏体的场所。在不良的环境条件下，种子停留在休眠阶段，由外面的种皮或包围种子的果实所保护。

为了进一步了解种子植物的个体发生和形态结构的形成过程，应当先从种子谈起。以下各节将对种子的结构、种子萌发的必要条件和种子萌发的全过程，以及幼苗的形态等内容进行较详细的叙述。

第一节种子的结构和类型

不同植物所产生的种子在大小、形状、颜色彩纹和内部结构等方面有着较大的差别。大者如椰子的球形种子，其直径几可达15—20cm；小的如一般习见的油菜、芝麻种子；烟草的种子比油莱、芝麻的更小，其大小犹如微细的沙粒。种子的形状，差异也较显著，有肾形的如大豆、菜豆种子；圆球形的如油莱、豌豆种子；扁形的如蚕豆种子；椭圆形的如落花生种子；以及其他形状的，还可举很多的例子。种子的颜色也各有不同，有纯为一色的，如黄色、青色、褐色、白色或黑色等；也有具彩纹的，如蓖麻的种子。正因为种子的外部形态如此多样化，所以利用种子外形的特点以鉴别植物种类，已受到植物分类工作者和商品检验、检疫等方面的重视。

一、种子的结构

虽然种子的形态存有差异，但是种子的基本结构却是一致的。一般种子都由胚（embryo）、胚乳（endosperm）和种皮（seed coat，testa）三部分组成，少数种类的种子还具有外胚乳（per-isperm）结构。

（一）胚

胚是构成种子的最主要部分，是新生植物的雏体，胚由胚根（radicle）、胚芽（plumule）、胚轴（hypocotyl）和子叶（cotyledon）四部分组成（图2-1，B；图2-2，C，D）。胚根、胚芽和胚轴形成胚的中轴。

胚根和胚芽的体积很小，胚根一般作圆锥形，胚芽常呈现雏叶的形态、胚轴介于胚根和胚芽之间，同时又与子叶相连，一般极短，不甚明显。胚根和胚芽的顶端都有生长点，由胚性细胞组成，这些细胞体积小、细胞壁薄、细胞质浓厚、核相对地比较大、没有或仅有小形液泡。当种子萌发时，这些细胞能很快分裂、长大，使胚根和胚芽分别伸长，突破种皮，长成新植物的主根和茎、叶。同时，胚轴也随着一起生长，根据不同情况成为幼根或幼茎的一部分。一般由子叶着生点到第一片真叶的一段称为上胚轴，子叶着生点到胚根的一段称为下胚轴，通常也简称为胚轴。

子叶是植物体最早的叶，在不同植物的种子里变化较大，不同植物种子的子叶在数目上、生理功能上不全相同。种子内的子叶数有二片的，也有一片的。有二片子叶的植物。称为双子叶植物，如豆类、瓜类、棉、油菜等。只有一片子叶的，称为单子叶植物,如水稻、小麦、玉米、洋葱等（图2-3）。双子叶植物和单子叶植物是被子植物中的两个大类，它们不但在

种子的子叶数上有差别，而且在其他器官的形态结构上也不完全相同，这些将在以后的章节中谈到。

种子植物中的另一类植物——裸子植物，种子的子叶数并不一定，有二片的，如桧柏、银杏，也有数片的，如松、云杉、冷杉等。此外，种子内子叶数目的不正常现象，有时也可在一些植物中见到。子叶的生理作用也是多样化的，有些植物种子的子叶里贮有大量养料，供种子萌发和幼苗成长时利用，如大豆、落花生的种子。有些种子的子叶在种子萌发后露出土面，进行短期的光合作用，如陆地棉、油菜等的种子。另有一些种子的子叶成薄片状，它的作用是在种子萌发时分泌酶物质，以消化和吸收胚乳的养料，再转运到胚里供胚利用，如小麦、水稻、蓖麻等种子。

（二）胚乳

胚乳是种子集中贮藏养料的地方，一般为肉质，占有种子的一定体积。也有成熟种子不具胚乳的，这类种子在生长发育时，胚乳的养料被胚吸收，转入子叶中贮存，所以成熟的种子里胚乳不再存在，或仅残存一干燥的薄层，不起营养贮藏的作用。有胚乳种子的胚乳含量，不同植物种类并不相同，例如蓖麻、水稻等种子的胚乳肥厚，占有种子的大部分体积。豆科植物如田菁种子，胚乳成为一薄层，包围在胚的外面。种子植物中的兰科、川苔草科、菱科等植物，种子在形成时不产生胚乳。

种子中所含养分随植物种类而异，主要是糖类、油脂和蛋白质，以及少量无机盐和维生素。糖类包括淀粉、糖和半纤维素等几种，其中淀粉最为常见。不同种子淀粉的含量不同，有的较多，成为主要的贮藏物质，如小麦、水稻，含量往往可达70%左右；也有的含量较少，如豆类种子。种子中贮藏的可溶性糖分大多是蔗糖，这类种子成熟时含有甜味，如玉米、粟等。以半纤维素为贮藏养料的植物种类并不很多，这类植物的种子中胚乳细胞壁特别厚，是由半纤维素组成的，种子在萌发时，半纤维素经过水解成为简单的营养物质，为幼胚吸收利用，如海枣、葱属、咖啡、天门冬、柿等。种子中以油脂为贮藏物质的植物种类很多，有的贮藏在胚乳部分，如蓖麻；也有的贮藏在子叶部分，如落花生、油菜等。蛋白质也是种子内贮藏养料的一种，大豆子叶内含蛋白质较多。小麦种子胚乳的最外层组织，称为糊粉层（aleurone layer），含有较多蛋白质颗粒和结晶。不同植物的种子所含养料的种类不同，即使一种种子所含营养成分，往往也不是单纯的一种。

表2-1表示几种常见植物种子内含有的主要养分的量（以种子干重百分比表示）。

少数植物种类的种子在形成和发育过程中，胚珠的珠心组织并不被完全吸收消失，而有一部分残留，构成种子的外胚乳。外胚乳在种子中作为养分贮藏的主要场所的，如甜菜种子；也有胚乳和外胚乳并存的，如睡莲科植物中的芡和这一科的其他属种。另外，也有少数植物种类以下胚轴为养料贮存处的，如水生植物中的眼子菜、慈姑等。

（三）种皮

种皮是种子外面的覆被部分，具有保护种子不受外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用，常由好几层细胞组成，但其性质和厚度随植物种类而异。有些植物的种子成熟后一直包在果实内，由坚韧的果皮起着保护种子的作用，这类种子的种皮比较薄弱，成薄膜状或纸状，如桃、落花生等的种子。有些植物的果实成熟后即行开裂，种子散出，裸露于外，这类种子一般具坚厚的种皮，有发达的机械组织，有的为革质，如蚕豆、大豆；也有成硬壳的，如茶的种子。小麦、水稻等植物的种子，种皮与外围的果皮紧密结合，成为共同的保护层，因此种皮很难分辨出来，组成种皮的细胞，常在种子成熟时死去。坚厚种皮的表皮层细胞，壁部常有木质化或角质化等变化。种皮的表皮层也有形成长毛的，如棉的种子。

成熟种子的种皮上，常可看到一些由胚珠发育成种子时残留下来的痕迹，如蚕豆种子较宽一端的种皮上，可以看到一条黑色的眉状条纹，称为种脐（hilum），是种子脱离果实时留下的痕迹，也就是和珠柄相脱离的地方；在种脐的一端有一个不易察见的小孔，称种孔，是