种子萌发

种子的胚从相对静止状态变为生理活跃状态,并长成营自养生活的幼苗的过程(见彩图)。生产上往往以幼苗出土为结束。种子萌发的前提是种子具有生活力,解除了休眠,部分植物的种子还需完成后熟过程。

欧洲白栎的种子萌发——坚果生出的胚根及侧根 欧洲白栎的种子萌发——胚芽与胚轴出现 欧洲白栎的种子萌发——两大瓣子叶包围着胚芽和胚轴 欧洲白栎的种子萌发——胚芽的发育:可以看到第一个嫩梢 顶端长出嫩叶,子叶常封闭在坚果内 欧洲白栎的种子萌发——一株具完整根系、主干和若干叶片的幼苗

萌发过程

种子从吸胀开始的一系列有序的生理过程和形态发生过程,大致可分 5个阶段:

(1)吸胀。为物理过程。种子浸于水中或落到潮湿的土壤中,其内的亲水性物质便吸引水分子,使种子体积迅速增大(有时可增大 1倍以上)。吸胀开始时吸水较快,以后逐渐减慢。吸胀的结果使种皮变软或破裂,种皮对气体等的通透性增加,萌发开始。

(2)水合与酶的活化。这个阶段吸胀基本结束,种子细胞的细胞壁和原生质发生水合,原生质从凝胶状态转变为溶胶状态。各种酶开始活化,呼吸和代谢作用急剧增强。如大麦种子吸胀后,胚首先释放赤霉素并转移至糊粉层,在此诱导水解酶(如 α-淀粉酶、蛋白酶等)的合成。水解酶将胚乳中贮存的淀粉、蛋白质水解成可溶性物质(麦芽糖、葡萄糖、氨基酸等),并陆续转运到胚轴供胚生长的需要,由此而启动了一系列复杂的幼苗形态发生过程。

(3)细胞分裂和增大。这时吸水量又迅速增加,胚开始生长,种子内贮存的营养物质开始大量消耗。

(4)胚突破种皮。胚生长后体积增大,突破种皮而外露。大多数种子先出胚根,接着长出胚芽。

(5)长成幼苗。以后长出根、茎、叶,形成幼苗。有的种子的下胚轴不伸长,子叶留在土中,只由上胚轴和胚芽长出土面生成幼苗,这类幼苗称为子叶留土幼苗,如豌豆、蚕豆等。有些植物如棉花、油菜、瓜类、菜豆等的种子萌发时下胚轴伸长,把子叶顶出土面,形成子叶出土幼苗。

种子萌发的外界条件

种子萌发要求有适宜的水分、温度和氧供应。有些植物的种子萌发还受光照有无的调节。

休眠的种子含水量一般只占干重的10%左右。种子必须吸收足够的水分才能启动一系列酶的活动,开始萌发。不同种子萌发时吸水量不同。含蛋白质较多的种子如豆科的大豆、花生等吸水较多;而禾谷类种子如小麦、水稻等以含淀粉为主,吸水较少。一般种子吸水有一个临界值,在此以下不能萌发。例如大豆萌发时要求最低吸水量为风干重的120%,而小麦则为60%,水稻为35~40%。

温度

各类种子的萌发一般都有最低、最适和最高3个基点温度。温带植物种子萌发,要求的温度范围比热带的低。如温带起源植物小麦萌发的 3个基点温度分别为:0~5℃,25~31℃,31~37℃;而热带起源的植物水稻的 3基点则分别为10~13℃,25~35℃,38~40℃。还有许多植物种子在昼夜变动的温度下比在恒温条件下更易于萌发。例如小糠草种子在 21℃下萌发率为53%,在28℃下也只有72%,但在昼夜温度交替变动于28℃和21℃之间的情况下发芽率可达95%。种子萌发所要求的温度还常因其他环境条件(如水分)不同而有差异,幼根和幼芽生长的最适温度也不相同。

种子吸水后呼吸作用增强,需氧量加大。一般作物种子要求其周围空气中含氧量在10%以上才能正常萌发。脂肪种子也叫含油种子,如大豆、花生等的种子萌发时需氧更多。空气含氧量在 5%以下时大多数种子不能萌发。土壤水分过多或土面板结使土壤空隙减少,通气不良,均会降低土壤空气的氧含量,影响种子萌发。

有少数植物如黄榕、烟草和莴苣的种子在无光条件下不能萌发。这类种子叫需光种子。有些植物如早熟禾、月见草属的Oenothera bienusis和毛蕊花等的种子在有光条件下萌发得好些。还有一些百合科植物和洋葱、番茄、曼陀罗的种子萌发则为光所抑制,这类种子称为嫌光种子。需光种子一般很小,贮藏物很少,只有在土面有光条件下萌发,才能保证幼苗很快出土行光合作用,不致因养料耗尽而死亡。嫌光种子则相反,因为不能在土表有光处萌发,避免了幼苗因表土水分不足而干死。此外还有些植物如莴苣的种子萌发有光周期现象(见光敏素)。

研究意义

了解作物种子萌发所需的条件,掌握土壤湿度和播种深度,对于播种后早出苗、出全苗极为重要,是获得高产的第一步。有些作物如早稻的某些品种,种子没有休眠期,收获时如遇雨水和高温,就会在农田或打谷场上的植株上萌发,这种现象称为胎萌。种子在贮藏时如果湿而热也会萌发。有些杂草种子由于休眠期的个体差异,或在土层内分布深度不同,在若干年内陆续萌发,使防除困难。

参考书目
  1. A.M.Mayer,A.Poliakoff-Mayber,The Germination of Seeds,3rd ed., Pergamon Press, London,1982.
分类标签: 生物学 萌发 种子 幼苗
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