第六章種子的萌發(fā)

1、種種 子子 的萌的萌 發(fā)發(fā) 種子萌發(fā)種子萌發(fā)是指具有生活力的種子通過休眠或是指具有生活力的種子通過休眠或解除休眠后解除休眠后，在適當?shù)陌l(fā)芽條件下在適當?shù)陌l(fā)芽條件下，形成具有正形成具有正常根常根、莖莖、葉的幼苗的過程葉的幼苗的過程。1. 芒；2. 外稃；3. 外稃；4. 護穎；5. 小穗柄；6. 稃毛；7. 胚乳糊粉層；8. 胚乳淀粉層；9. 果皮; 10. 盾片；11. 胚芽；12. 胚根 水水 稻稻 成成 熟熟 種種 子子 結結 構構 解解 剖剖萌發(fā)的過程的三（四）個階段：萌發(fā)的過程的三（四）個階段：吸脹吸脹：種子吸水膨脹軟化。：種子吸水膨脹軟化。萌動萌動：種胚細胞體積擴大伸展，胚根尖端突破

2、種：種胚細胞體積擴大伸展，胚根尖端突破種皮外伸。皮外伸。發(fā)芽發(fā)芽：胚根、胚芽伸出種皮并發(fā)育到一定程度，：胚根、胚芽伸出種皮并發(fā)育到一定程度，形成完整的根、莖、葉結構，稱為發(fā)芽。形成完整的根、莖、葉結構，稱為發(fā)芽。成苗階段（幼苗的形態(tài)建成）成苗階段（幼苗的形態(tài)建成）：子葉出土型子葉出土型子葉留土型子葉留土型不同溶液中的吸脹不同溶液中的吸脹 （豌豆種子）（豌豆種子）豌豆種子吸脹過程豌豆種子吸脹過程 吸脹后體積吸脹后體積變大變大 萌動萌動：種胚細胞體積擴大伸展，胚根尖端突破種皮外伸。俗：種胚細胞體積擴大伸展，胚根尖端突破種皮外伸。俗稱稱“露白露白” “破口破口”。 種子在最初吸脹基礎上，吸水會停滯數(shù)

3、小時或數(shù)天。在生物大分子、細胞種子在最初吸脹基礎上，吸水會停滯數(shù)小時或數(shù)天。在生物大分子、細胞器活化和修復基礎上，種胚細胞恢復生長。器活化和修復基礎上，種胚細胞恢復生長。 萌動時萌動時首先突破種皮的部分是胚根首先突破種皮的部分是胚根。但在水分供應過多的時。但在水分供應過多的時候，則先出芽。候，則先出芽。 從吸脹到萌動，油菜與小麥適宜條件下只需從吸脹到萌動，油菜與小麥適宜條件下只需1 d，水稻與大豆需，水稻與大豆需2 d，玉米，玉米和西瓜種子則需和西瓜種子則需3 d左右。左右。 種子開始再度快速吸水。種子開始再度快速吸水。發(fā)芽發(fā)芽：萌動后，種胚細胞生長加速，胚根、胚芽伸：萌動后，種胚細胞生長加速

4、，胚根、胚芽伸出種皮并發(fā)育到一定程度，形成完整的根、莖、葉出種皮并發(fā)育到一定程度，形成完整的根、莖、葉結構，稱為發(fā)芽。結構，稱為發(fā)芽。 種子新陳代謝極為旺盛，呼吸強度大最高限度，種子新陳代謝極為旺盛，呼吸強度大最高限度，對缺氧極為敏感。無氧呼吸會產(chǎn)生大量有害物質，對缺氧極為敏感。無氧呼吸會產(chǎn)生大量有害物質，使種胚中毒甚至死亡使種胚中毒甚至死亡 。種子萌發(fā)的三個階段和生理轉變過程示意圖 青刀豆，菜用刀豆，四季豆問題思考： 試分析種子萌發(fā)過程中主要貯藏物質的轉化途徑和方式？二、呼吸作用與物質、能量的代謝二、呼吸作用與物質、能量的代謝磷酸戊糖途徑 glycolysis（糖酵解）這一名詞來源于希臘語（

5、糖酵解）這一名詞來源于希臘語glykos的詞根，是甜的意思。的詞根，是甜的意思。lysis是分解或解開的是分解或解開的意思。糖酵解意思。糖酵解過程過程被認為是被認為是生物生物最古老、最原始最古老、最原始獲取獲取能量能量的一種方式。在自然發(fā)展過程中出現(xiàn)的的一種方式。在自然發(fā)展過程中出現(xiàn)的大多數(shù)較高等的生物，雖然進化為利用有氧條件大多數(shù)較高等的生物，雖然進化為利用有氧條件進行進行生物氧化生物氧化獲取大量的自由能，但仍保留了這獲取大量的自由能，但仍保留了這種最原始的方式種最原始的方式 GA3P: 3-磷酸甘油醛 Pyruvic acid:丙酮酸Citric cycle: 檸檬酸檸檬酸即三羧酸循環(huán)即三

6、羧酸循環(huán)(tricar boxylic acid cycle) 是是需氧生物需氧生物體內普體內普遍存在的遍存在的代謝途徑代謝途徑在線粒體進行在線粒體進行 磷磷 酸酸 戊戊 糖糖 途途 徑徑葡萄糖先生成強氧化性的5-磷酸核糖，后者經(jīng)轉換后可以參與糖酵解和核酸的生物合成。部分糖酵解和糖異生的酶會參與這一過程。禾谷類種子中胚分泌禾谷類種子中胚分泌GA對對-淀粉酶的誘導淀粉酶的誘導 種子中預存有一部分脂肪酶，當種子萌發(fā)時，種子中預存有一部分脂肪酶，當種子萌發(fā)時，脂肪酶活性明顯上升。脂肪酶活性明顯上升。 種子一般先利用淀粉和儲藏蛋白，脂肪分解利種子一般先利用淀粉和儲藏蛋白，脂肪分解利用發(fā)生在子葉高度充水

7、，根芽顯著生長時。用發(fā)生在子葉高度充水，根芽顯著生長時。脂肪酶脂肪酶 甘油在細胞質中發(fā)生磷酸化，進入線粒體，轉化為甘油在細胞質中發(fā)生磷酸化，進入線粒體，轉化為磷酸丙糖，最后生成六碳糖供呼吸消耗。磷酸丙糖，最后生成六碳糖供呼吸消耗。 脂肪酸進行脂肪酸進行 氧化，生成乙酰氧化，生成乙酰CoA，進入乙醛酸循，進入乙醛酸循環(huán)，產(chǎn)生琥珀酸；琥珀酸在線粒體通過三羧酸循環(huán)形成環(huán)，產(chǎn)生琥珀酸；琥珀酸在線粒體通過三羧酸循環(huán)形成草酰乙酸。最后在細胞質中轉草酰乙酸。最后在細胞質中轉 化為葡萄糖，以蔗糖形化為葡萄糖，以蔗糖形式運到生長部位。式運到生長部位。貯藏蛋白水解作用和氨基酸貯藏蛋白水解作用和氨基酸的釋出，表明的

8、釋出，表明谷氨酰胺和天谷氨酰胺和天冬酰胺冬酰胺是主要運轉形式是主要運轉形式油料種子發(fā)芽時脂肪轉變?yōu)檎崽堑倪^程油料種子發(fā)芽時脂肪轉變?yōu)檎崽堑倪^程種子貯藏物質分解、轉化和利用方式示意圖種子貯藏物質分解、轉化和利用方式示意圖親本及不同世代種子播種親本及不同世代種子播種40d幼苗長勢幼苗長勢自交系 出苗率 （%） 中胚軸長度 （cm） 178 0 6.7 3681-4 83.3 19.4 20cm播深黑暗條件下萌發(fā)14d親本178和3681-4出苗率和中胚軸長度 1783681-420cm播深黑暗條件下萌發(fā)14d親本3681-4和178的幼苗長勢 915312316051015202530350-20

9、20-4040-6060-8080-100出苗率（%）出苗率（%）群體個數(shù)群體個數(shù)20cm播深條件下播深條件下14dF2:3群體的出苗率分布圖群體的出苗率分布圖 18203223100510152025303510.010.0-12.012.0-14.014.0-16.016.0-18.018.0中胚軸長度（cm）中胚軸長度（cm）群體個數(shù)群體個數(shù)20cm 播深條件下14dF2:3 群體的中胚軸長度分布圖 引物篩選：引物篩選：DNA瓊脂糖凝膠電泳圖差異引物篩選的PAGE圖 SSR引物umc1685 F2群體PCR產(chǎn)物PAGE圖SSR引物bnlg2042 F2群體PCR產(chǎn)物PAGE圖 高活力耐深

10、播玉米自交系3681-4與178F2群體的SSR分子標記遺傳連鎖圖Chr1 Chr5 Chr6 Chr8 umc1685 bnlg1083 32.0 umc1253 bnlg143 35.7 umc1587 25.6 umc2297 26.5 umc1815 8.0 bnlg1237 33.2 phi101 5.4 phi041phi05926.0bnlg165514.1umc16975.0umc199325.9umc156923.8phi028bnlg24437.2umc233731.7umc149216.6umc149420.3bnlg119122.4umc1359umc141415.2u

11、mc130428.6umc136037.2umc214615.1umc146027.7bnlg66644.9umc172428.9bnlg182311.2bnlg105621.3phi2333714.1phi099umc144930.8bnlg4208.4umc226622.0umc184421.4bnlg149644.5umc204831.6YISSR bnlg1371 3.9 出苗率和中胚軸長度QTL在連鎖圖上的位置 Chr9 Chr10Chr3種子發(fā)芽的最低需水量 植物種類 最低需水量（%） 植物種類 最低需水量（%） 水稻 22.6 紫花苜蓿 53.7 小麥 60.0 向日葵 56.5

12、 玉米 39.8 油菜 48.3 大麥 48.2 大麻 43.9 黑麥 57.7 亞麻 60.0 燕麥 59.8 棉花 50.0 蕎麥 46.9 甜菜 120.0 扁穗雀麥 83.7 大豆 107.0 硬雀麥 53.0 蠶豆 157.0 蘇丹草 87.6 豌豆 186.0 表 1 常見農(nóng)作物種子的發(fā)芽技術規(guī)定 種名 學名 發(fā)芽床 溫度， 初次計數(shù) 天數(shù)，d 末次計數(shù) 天數(shù)，d 1洋蔥 Allium cepa L. TP;BP;S 20;15 6 12 9花生 Arachis hypogaea L. BP;S 20-30;25 5 10 21油菜 Brassica campestris L. T

13、P 15-25;20 5 7 31花椰菜 15-25;20 TP 15-25;20 5 10 40辣椒 Capsicum frutescens L. TP;BP;S 20-30;30 7 14 44西瓜 Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum.et Nakai BP;S 20-30;30;25 5 14 53黃瓜 Cucumis sativus L. TP;BP;S 20-30;25 4 8 58胡蘿卜 Daucus carota L. TP;BP 20-30;20 7 14 64大豆 Glycine max (L.) Merr. BP;S 20-30;20 5 8

14、 65棉花 Gossypium spp. BP;S 20-30;30;25 4 12 71萵苣 Lactuca sativa L. TP;BP 20 4 7 77番茄 Lycopersicon lycopersicum (L.) Karsten TP;BP;S 20-30;25 5 14 84煙草 Nicotiana tabacum L. TP 20-30 7 16 86稻 Oryza sativa L. TP;BP;S 20-30;30 5 14 108茄子 Solanum melongena L. TP;BP;S 20-30;30 7 14 110菠菜 Spinacia oleracea

15、L. TP;BP 15;10 7 21 115小麥 Triticum aestivum L. TP;BP;S 20 4 8 124玉米 Zea mays L. BP;S 20-30;25;20 4 7 注：表中符號代表：TP紙上，BP紙間，S砂，TS砂上。 PCReaderTransparent top withoxygen sensitive coatingon the insideOxygen sensitive coatingSeedFilter paperLid Light source Detector Blue Red Light Light020406080100120024681012141618202224262830323436384042444648Time (hrs)% O2COP value (critical oxygen pressure)Slope= max O2 consumptionStart of imbibitionSt