種子萌發(fā)和出苗生理

1、作物生理學(xué)作物生理學(xué)Part I 作物種子萌發(fā)生理作物種子萌發(fā)生理 Part II 作物生長生理作物生長生理 Part III 作物礦質(zhì)營養(yǎng)生理作物礦質(zhì)營養(yǎng)生理Part IV 作物光合生理作物光合生理擬講授內(nèi)容擬講授內(nèi)容Part I 作物種子萌發(fā)生理作物種子萌發(fā)生理第一節(jié)第一節(jié) 作物種子的基本結(jié)構(gòu)作物種子的基本結(jié)構(gòu) 大粒、飽滿、生活力強(qiáng)大粒、飽滿、生活力強(qiáng)的種子是培育作的種子是培育作物壯苗、勻苗和高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)重要基礎(chǔ)。物壯苗、勻苗和高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)重要基礎(chǔ)。一、種子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)一、種子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)（一）種子的形態(tài)（一）種子的形態(tài)種子的大小種子的形狀種子的顏色（二）種子的結(jié)構(gòu)（二）種子的結(jié)構(gòu)種子來源于受

2、精后的胚珠受精卵胚受精中央細(xì)胞初生胚乳核胚乳珠被種皮1. 胚胚(embryo) 由胚根、胚芽、胚軸、由胚根、胚芽、胚軸、子葉組成。子葉組成。 雙、單子葉作物胚占種雙、單子葉作物胚占種子的比例大小不同。通子的比例大小不同。通常雙子葉大，如花生、常雙子葉大，如花生、棉花；單子葉小，如小棉花；單子葉小，如小麥。麥。 子葉的功能：子葉的功能：貯存營養(yǎng)：花生、大豆貯存營養(yǎng)：花生、大豆和棉花等雙子葉作物；和棉花等雙子葉作物； 光合作用：同上。光合作用：同上。2. 胚乳胚乳(endosperm)胚乳細(xì)胞中最重要的貯藏物質(zhì)為糖類胚乳細(xì)胞中最重要的貯藏物質(zhì)為糖類、脂肪，油類和蛋白質(zhì)。、脂肪，油類和蛋白質(zhì)。如小麥

3、、水稻、玉米等單子葉作物種如小麥、水稻、玉米等單子葉作物種子的胚乳占絕大比例。子的胚乳占絕大比例。3. 種皮種皮(seed coat)珠被珠被種皮；種皮；一層珠被一層珠被一層種一層種皮；兩層珠被皮；兩層珠被兩兩層種皮。層種皮。有的作物內(nèi)珠被或者外珠被被吸收或消失，如有的作物內(nèi)珠被或者外珠被被吸收或消失，如大豆、蠶豆種皮來自外珠被，而小麥、水稻種大豆、蠶豆種皮來自外珠被，而小麥、水稻種皮則來自內(nèi)珠被。皮則來自內(nèi)珠被。 棉花纖維：是種皮的表皮毛。棉花纖維：是種皮的表皮毛。有的植物有假種皮，是由珠柄、胎座等發(fā)育而有的植物有假種皮，是由珠柄、胎座等發(fā)育而來的。荔枝、龍眼可食部分為假種皮。來的。荔枝、龍

4、眼可食部分為假種皮。二、種子的類型二、種子的類型（一）有胚乳種子（一）有胚乳種子1. 雙子葉植物有胚乳種子雙子葉植物有胚乳種子蓖麻種子；番茄種子。蓖麻種子2. 單子葉植物有胚乳種子單子葉植物有胚乳種子小麥、玉米、水稻等種子。由種皮、胚乳和胚組成。玉米種子小麥種子小麥小麥玉米玉米（二）無胚乳種子（二）無胚乳種子雙子葉植物無胚乳種子：雙子葉植物無胚乳種子：許多植物如豆類、棉花、瓜類、油菜、柑許多植物如豆類、棉花、瓜類、油菜、柑枯等，胚乳逐漸地被發(fā)育中的胚所吸收，養(yǎng)分枯等，胚乳逐漸地被發(fā)育中的胚所吸收，養(yǎng)分被貯藏于子葉，因而形成被貯藏于子葉，因而形成無胚乳種子無胚乳種子。典型無胚乳作物種子包括：大豆

5、種子；花典型無胚乳作物種子包括：大豆種子；花生種子和棉花種子。生種子和棉花種子。棉花種子棉花種子第二節(jié)第二節(jié) 種子的萌發(fā)種子的萌發(fā)一、種子的壽命和休眠一、種子的壽命和休眠(一一) 種子的壽命種子的壽命：是種子在一定條件下保持生活力的最長期限。決定于植物的遺傳性，同一地區(qū)和相同的環(huán)境條件下的不同植物，種子壽命不同。小麥、水稻的種子壽命很短，而谷子的種子則壽命長。與種子留在母株時(shí)的生態(tài)條件及采收以后貯藏的環(huán)境條件有關(guān)。同一作物甚至同一品種的種子由于產(chǎn)地不同，收獲及貯藏方法不同，壽命相差很大。(二二) 種子的貯藏種子的貯藏貯藏種子的最適宜條件是干燥和低溫。濕度大，溫度高，種子內(nèi)貯藏的有機(jī)養(yǎng)料，將會(huì)通

6、過種子的呼吸作用而大量消耗，種子的貯藏期限也就會(huì)必然縮短。種子貯藏期限的長短能影響種子的生活力，一般來說種子貯藏愈久，生活力也越衰退，以致完全失去生活力。種子內(nèi)酶物質(zhì)的破壞、貯藏養(yǎng)料的消失及胚細(xì)胞的衰退死亡。以淀粉為主要貯存成分的種子，如小麥、水稻，貯存時(shí)的適宜種子含水量為12.5-13%。以蛋白質(zhì)、脂肪為主要貯存成分的種子，如花生、大豆，貯存時(shí)的適宜種子含水量為8-9%。（三）種子的休眠（三）種子的休眠休眠期的有無和休眠期的長短不同。有些作物的種子成熟后，即使在適宜的環(huán)境條件下，也不能立即萌發(fā)，必須經(jīng)過一段相對(duì)靜止的階段才能萌發(fā)，種子的這一特性稱為休眠。如棉花。另有一些植物的種子成熟后，在適

7、宜的環(huán)境條件下能立即萌發(fā)，只有在環(huán)境不適宜的條件下，才處于休眠狀態(tài)，如小麥、豌豆等。種子休眠有多種原因：種子休眠有多種原因：胚沒有發(fā)育完全，還要經(jīng)過一段時(shí)期的發(fā)育才能成熟，這種現(xiàn)象稱為種子的后熟作用。種皮過厚，含有角質(zhì)等，不易使水分透過，對(duì)氧的滲透也極微弱，而限制了種子的萌發(fā)。如棉花、綠豆。 種子內(nèi)部產(chǎn)生了抑制萌發(fā)的物質(zhì)，如有機(jī)酸、植物堿和某些植物激素，即使種子處于適宜萌發(fā)的條件，也不能萌發(fā)。只有消除了這些抑制性物質(zhì)，才能使種子正常的萌發(fā)。 如番茄或瓜類種子不可能在果實(shí)內(nèi)萌發(fā)生長，只有在脫離果實(shí)后才能萌發(fā)。二、種子生活力二、種子生活力種子活力（種子活力（seed vigor）：）： 種子在田間

8、狀態(tài)下迅速而整齊地萌發(fā)并形成健種子在田間狀態(tài)下迅速而整齊地萌發(fā)并形成健壯幼苗的能力。壯幼苗的能力。 包括種子萌發(fā)成苗的能力和對(duì)不良環(huán)境的忍受包括種子萌發(fā)成苗的能力和對(duì)不良環(huán)境的忍受力兩個(gè)方面。力兩個(gè)方面。 種子活力與種子的大小、成熟度和貯藏條件有種子活力與種子的大小、成熟度和貯藏條件有關(guān)。關(guān)。 TTC 2H 三苯甲腙 脫氫E氧化態(tài) （無色） 還原態(tài) （ 紅色） （一）種子生活力的鑒定方法（一）種子生活力的鑒定方法（1）利用組織還原能力（）利用組織還原能力（TTC染色法）染色法）（2） 利用原生質(zhì)的著色能力利用原生質(zhì)的著色能力 （染料染色法）（染料染色法） 活種子的原生質(zhì)膜有選擇透性，不選擇吸收

9、染活種子的原生質(zhì)膜有選擇透性，不選擇吸收染料，原生質(zhì)（胚）不著色。料，原生質(zhì)（胚）不著色。（3）利用細(xì)胞中的熒光物質(zhì)）利用細(xì)胞中的熒光物質(zhì) 具有生活力的種子中的蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸具有生活力的種子中的蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸等在熒光燈下都能發(fā)出明亮的熒光。等在熒光燈下都能發(fā)出明亮的熒光。（三）種子壽命（三）種子壽命種子壽命（seed longevity）：從種子成熟到失去發(fā)芽力的時(shí)間。 非正常種子：不耐脫水和低溫，壽 命很短，如：熱帶的 可可、芒果種子 正常性種子：耐脫水和低溫，壽命 較長，如：水稻、花生 種子壽命與種子含水量和貯藏溫度有關(guān)。含水量（含水量（%） 溫度（溫度（） 發(fā)芽率（發(fā)芽率（%

10、） 7 0.6 85以上以上 7 21.1 70 70 21.1 0貯藏條件對(duì)棉籽壽命的影響貯藏條件對(duì)棉籽壽命的影響(15年年)三、種子萌發(fā)的條件三、種子萌發(fā)的條件種子在適當(dāng)?shù)臏囟龋渥愕乃趾妥銐蚍N子在適當(dāng)?shù)臏囟?，充足的水分和足夠的氧氣條件下，種子的胚便由休眠狀態(tài)的氧氣條件下，種子的胚便由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)的狀態(tài)，開始生長形成幼苗轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)的狀態(tài)，開始生長形成幼苗，這個(gè)過程稱為種子的萌發(fā)。，這個(gè)過程稱為種子的萌發(fā)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上采用各種播種、浸種，催芽農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上采用各種播種、浸種，催芽的方法，就是為種子萌芽創(chuàng)造良好的條的方法，就是為種子萌芽創(chuàng)造良好的條件。件。種皮經(jīng)水浸潤后，結(jié)構(gòu)松軟，氧氣容易進(jìn)

11、入，同時(shí)，胚根，胚芽才容易突破種皮。種子吸水膨脹，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)各種酶的催化活動(dòng)，通過水解或氧化等方式，使貯戴的營養(yǎng)物質(zhì)變?yōu)槿芙鉅顟B(tài)。（一）充足的水分（一）充足的水分一般種子要吸收其本身重量的2660或更多的水分。如果水分過多，引起氧氣缺乏。酶的催化活動(dòng)必須在一定的溫度范圍內(nèi)酶的催化活動(dòng)必須在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)行。溫度低時(shí)，反應(yīng)慢或停止。隨著溫度的溫度低時(shí)，反應(yīng)慢或停止。隨著溫度的增高，反應(yīng)就加快。但酶在過高的溫度增高，反應(yīng)就加快。但酶在過高的溫度下，常被破壞而失去催化性能。下，常被破壞而失去催化性能。（二）適當(dāng)?shù)臏囟龋ǘ┻m當(dāng)?shù)臏囟确N子萌發(fā)對(duì)溫度的要求，就表現(xiàn)出最低、最高種子萌發(fā)對(duì)溫度的要

12、求，就表現(xiàn)出最低、最高、最適的溫度三基點(diǎn)。多數(shù)植物種子萌發(fā)所需、最適的溫度三基點(diǎn)。多數(shù)植物種子萌發(fā)所需的最低溫度為的最低溫度為05，低于此溫度則不能萌發(fā)，低于此溫度則不能萌發(fā)；最高溫度為；最高溫度為3640，高于此溫度也不能萌，高于此溫度也不能萌發(fā)；最適溫度為發(fā)；最適溫度為2530。原產(chǎn)南方的作物，萌發(fā)需要的溫度高，原產(chǎn)北原產(chǎn)南方的作物，萌發(fā)需要的溫度高，原產(chǎn)北方的作物，萌發(fā)需要的溫度低。方的作物，萌發(fā)需要的溫度低。種子萌發(fā)過程需要較穩(wěn)定有效積溫量。種子萌發(fā)過程需要較穩(wěn)定有效積溫量。 如小麥，從種子吸水膨脹到出苗需要如小麥，從種子吸水膨脹到出苗需要120oC的積溫量。的積溫量。（三）足夠的氧氣

13、（三）足夠的氧氣 種子在呼吸過程中，要吸入氧氣，把種子在呼吸過程中，要吸入氧氣，把細(xì)胞內(nèi)貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)逐步氧化、分解細(xì)胞內(nèi)貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)逐步氧化、分解，變成二氧化碳和水，并釋放出能量。，變成二氧化碳和水，并釋放出能量。種子開始萌發(fā)時(shí)，呼吸顯著增加，需要大量氧種子開始萌發(fā)時(shí)，呼吸顯著增加，需要大量氧氣供應(yīng)。氧氣不足，正常呼吸作用受到影響，氣供應(yīng)。氧氣不足，正常呼吸作用受到影響，胚生長緩慢或不能生長。胚生長緩慢或不能生長。高粱、花生、棉花種子，浸沒于水中或埋藏于高粱、花生、棉花種子，浸沒于水中或埋藏于堅(jiān)實(shí)土層深處，往往不能萌發(fā)，與得不到氧氣堅(jiān)實(shí)土層深處，往往不能萌發(fā)，與得不到氧氣供應(yīng)有關(guān)。供應(yīng)有關(guān)

14、。水稻籽實(shí)在深水中，不能萌發(fā)，或只是胚芽鞘水稻籽實(shí)在深水中，不能萌發(fā)，或只是胚芽鞘的伸長而不長根。的伸長而不長根。吸水吸水CO2O2另外，一般來說光照和黑暗對(duì)種子萌發(fā)另外，一般來說光照和黑暗對(duì)種子萌發(fā)沒有影響。沒有影響。但胡蘿卜、芹菜、煙草等少數(shù)植物種子但胡蘿卜、芹菜、煙草等少數(shù)植物種子在光照下才能萌發(fā)。而莧菜等少數(shù)植物在光照下才能萌發(fā)。而莧菜等少數(shù)植物種子在黑暗中才能很好地萌發(fā)。種子在黑暗中才能很好地萌發(fā)。四、種子萌發(fā)時(shí)的生理生化變四、種子萌發(fā)時(shí)的生理生化變化化（一）種子吸水的變化（一）種子吸水的變化快慢快三個(gè)階段快慢快三個(gè)階段 急劇吸水：純物理吸漲，襯質(zhì)勢(shì)吸水急劇吸水：純物理吸漲，襯質(zhì)勢(shì)吸

15、水。 吸水變慢或停止。吸水變慢或停止。 重新快速吸水：胚迅速長大，細(xì)胞體重新快速吸水：胚迅速長大，細(xì)胞體積增加，滲透性吸水積增加，滲透性吸水(僅活種子僅活種子)。（二）呼吸變化（二）呼吸變化在吸水的第在吸水的第2階段，主要無氧呼吸。階段，主要無氧呼吸。在吸水的第在吸水的第3階段，主要有氧呼吸。階段，主要有氧呼吸。（三）貯藏物質(zhì)變化（三）貯藏物質(zhì)變化 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 新的氨基酸新的氨基酸 N 酰胺等酰胺等 CO2 有機(jī)酸有機(jī)酸幼苗幼苗 細(xì)胞壁物質(zhì)細(xì)胞壁物質(zhì) 糖類糖類 重建重建 膜膜 脂類脂類 運(yùn)輸運(yùn)輸 貯藏物質(zhì)貯藏物質(zhì) 脂肪脂肪 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) 淀粉淀粉 糖類糖類 蔗糖蔗糖種子種子 有機(jī)酸有

16、機(jī)酸 CO2 分解分解 Pr aa N 酰胺、其它氮素酰胺、其它氮素 運(yùn)輸化合物運(yùn)輸化合物1 1、含磷化合物的變化、含磷化合物的變化種子中最多的貯磷物質(zhì)是肌醇六磷酸種子中最多的貯磷物質(zhì)是肌醇六磷酸 ( (又稱植酸或非丁又稱植酸或非丁) )。種子萌發(fā)時(shí)，植酸。種子萌發(fā)時(shí)，植酸鹽水解為肌醇和磷酸。鹽水解為肌醇和磷酸。0-p0-PHHH0-PHHH0-P0-P0-P6H2O肌醇+6H3PO4植酸酶2 2、植物激素的變化、植物激素的變化 束縛態(tài)束縛態(tài)游離態(tài)游離態(tài) 新合成新合成 ABA等抑制劑下降，等抑制劑下降，IAA、GA、CTK含含量上升。量上升。第三節(jié)第三節(jié) 幼苗的形成幼苗的形成一一、幼苗的形成和

17、類型、幼苗的形成和類型（一）幼苗的形成（一）幼苗的形成胚根先突破種皮向下生長，形成主根。然后胚芽突出種皮向上生長，伸出土面而形成莖和葉，逐漸形成幼苗。 根先發(fā)育，可以使早期幼苗固定于土壤根先發(fā)育，可以使早期幼苗固定于土壤中，及時(shí)從土壤中吸取水分和養(yǎng)料，使中，及時(shí)從土壤中吸取水分和養(yǎng)料，使幼小的植物能很快地獨(dú)立生長。幼小的植物能很快地獨(dú)立生長。1.1.子葉出土幼苗子葉出土幼苗雙于葉植物如大豆、棉花以雙于葉植物如大豆、棉花以及各種瓜類的無胚乳種子，及各種瓜類的無胚乳種子，下胚軸伸長，將子葉和胚芽下胚軸伸長，將子葉和胚芽推出土面，這種幼苗是推出土面，這種幼苗是子葉子葉出土的幼苗出土的幼苗。（二）幼苗的類型（二）幼苗的類型幼苗在子葉下的一部分主軸是由下胚軸幼苗在子葉下的一部分主軸是由下胚軸伸長而成的，子葉以上和第一真葉之間伸長而成的，子葉以上和第一真葉之間的主軸是由上胚軸形成的。的主軸是由上胚軸形成的。種子萌發(fā)和幼苗生長種子萌發(fā)和幼苗生長大豆種子萌發(fā)和幼苗大豆種子萌發(fā)和幼苗2.子葉留土幼苗子葉留土幼苗雙