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種子萌發是指種子從吸脹開始的一系列有序的生理過程和形態發生過程。

種子萌發種子萌發
種子萌發是指種子從吸脹開始的一系列有序的生理過程和形態發生過程。種子的萌發需要適宜的溫度,一定的水分,充足的空氣。種子萌發時,首先是吸水。種子浸水后使種皮膨脹、軟化,可以使更多的氧透過種皮進入種子內部,同時二氧化碳透過種皮排出,裡面的物理狀態發生變化;其次是空氣,種子在萌發過程中所進行的一系列複雜的生命活動,只有種子不斷地進行呼吸,得到能量,才能保證生命活動的正常進行;最後是溫度,溫度過低,光合作用大大減弱,呼吸作用受到抑制,光合生產率降低,種子內部營養物質的分解和其它一系列生理活動,都需要在適宜的溫度下進行的。

1 種子萌發 -介紹

種子萌發花生種子萌發過程
種子萌發

seed germination

指種子的胚從相對靜止狀態變為生理活躍狀態,並長成營自養生活的幼苗的過程。生產上多以幼苗出土為止。

種子從吸脹開始的一系列有序的生理過程和形態發生過程,大致可分5個階段:即吸脹、水合與酶的活化、細胞分裂和增大、胚突破種皮和長成幼苗。有的種子的下胚軸不伸長,子葉留在土中,只由上胚軸和胚芽長出土面生成幼苗,這類幼苗稱為子葉留土幼苗,如豌豆;有些植物種子萌發時下胚軸伸長,把子葉頂出土面,形成子葉出土幼苗,如棉花。

種子萌發的外界條件有:①水。種子必須吸收足夠的水分才能啟動一系列酶的活動,開始萌發。②溫度。各類種子的萌發一般都有最低、最適和最高3個基點溫度。溫帶植物種子萌發,要求的溫度範圍比熱帶的低。③氧。種子吸水后呼吸作用增強,需氧量加大。一般作物種子要求其周圍空氣中含氧量在10%以上才能正常萌發。④光。有少數植物如黃榕、煙草和萵苣的種子在無光條件下不能萌發。這類種子叫需光種子。有些植物如早熟禾、月見草等的種子在有光條件下萌發得好些。還有一些百合科植物和洋蔥、番茄、曼陀羅的種子萌發則為光所抑制,這類種子稱為嫌光種子。

2 種子萌發 -過程

種子萌發種子萌發
發育成熟的種子,在適宜的環境條件下開始萌發。經過一系列生長過程,種子的胚根首先突破種皮,向下生長,形成主根。與此同時,胚軸的細胞也相應生長和伸長,把胚芽或胚芽連同子葉一起推出土面,胚芽伸出土面,形成莖和葉。子葉隨胚芽一起伸出土面,展開後轉為綠色,進行光合作用,如棉花、油菜等。待胚芽的幼葉張開行使光合作用后,子葉也就枯萎脫落。至此,一株能獨立生活的幼小植物體也就全部長成,這就是幼苗。

常見的幼苗主要有兩種類型,即子葉出土幼苗和子葉留土幼苗。

(一)子葉出土的幼苗

雙子葉植物無胚乳種子如大豆、棉花、油菜和各種瓜類的幼苗,以及雙子葉植物有胚乳種子如蓖麻,都屬於這種類型。這類植物的種子在萌發時,胚根首先突破種皮,伸人土中,形成根系。然後下胚軸加速伸長,將子葉和胚芽推出土面,所以幼苗的子葉是出土的。

(二)子葉留土的幼苗

雙子葉植物無胚乳種子,如蠶豆、豌豆、荔枝、柑桔和有胚乳種子如核桃、橡膠樹及單子葉植物種子如小麥、玉米、水稻等幼苗,都屬於這一類型。這類種子萌發的特點是上胚軸伸長,而下胚軸卻不伸長。所以子葉並不隨胚芽伸出土面,而是留在土壤中,直到養料耗盡而死去。如蠶豆種子萌發時,胚根先突出種皮,向下生長,形成主根,由於上胚軸的伸長,胚芽不久就被推出土面,而下胚軸的伸長不大,所以子葉不會被推出土面,而始終埋在土裡。

3 種子萌發 -階段

種子萌發種子萌發和種子的休眠
種子萌發大致可分五個階段:

①吸脹。為物理過程。種子浸於水中或落到潮濕的土壤中,其內的親水性物質便吸引水分子,使種子體積迅速增大(有時可增大1倍以上)。吸脹開始時吸水較快,以後逐漸減慢。吸脹的結果使種皮變軟或破裂,種皮對氣體等的通透性增加,萌發開始。

②水合與酶的活化。這個階段吸脹基本結束,種子細胞的細胞壁和原生質發生水合,原生質從凝膠狀態轉變為溶膠狀態。各種酶開始活化,呼吸和代謝作用急劇增強。如大麥種子吸脹后,胚首先釋放赤霉素並轉移至糊粉層,在此誘導水解酶(α-澱粉酶、蛋白酶等)的合成。水解酶將胚乳中貯存的澱粉、蛋白質水解成可溶性物質(麥芽糖、葡萄糖、氨基酸等),並陸續轉運到胚軸供胚生長的需要,由此而啟動了一系列複雜的幼苗形態發生過程。

③細胞分裂和增大。這時吸水量又迅速增加,胚開始生長,種子內貯存的營養物質開始大量消耗。

④胚突破種皮。胚生長后體積增大,突破種皮而外露。大多數種子先出胚根,接著長出胚芽。

⑤長成幼苗。以後長出根、莖、葉,形成幼苗。有的種子的下胚軸不伸長,子葉留在土中,只由上胚軸和胚芽長出土面生成幼苗,這類幼苗稱為子葉留土幼苗,如豌豆、蠶豆等。有些植物如棉花、油菜、瓜類、菜豆等的種子萌發時下胚軸伸長,把子葉頂出土面,形成子葉出土幼苗。

4 種子萌發 -條件

種子萌發植物種子萌發
成熟、乾燥的種子,在沒有取得一定外界條件時,是處在休眠狀態下的,這時,種子里的胚幾乎完全停止生長,一旦休眠的種子解除了休眠,並獲得合適的環境條件時,處在休眠狀態下的胚就轉入活動狀態,開始生長,這一過程稱為種子萌發(seed germination)。萌發所不可缺少的外界條件是:充足的水分,適宜的溫度和足夠的氧氣;有些種子萌發時,光也是一個必要的因素。

(一)種子萌發必須有充足的水分

乾燥的種子含水量少,一般僅占種子總重量的5-10%,在這樣的條件下,很多重要的生命活動是無法進行的,所以種子萌發的首要條件是吸收充分的水分,只有種子吸收了足夠的水分以後,才能使生命活躍起來。

水在種子萌發過程中所起的作用是多方面的,首先,種子浸水后,堅硬的種皮吸水軟化,可以使更多的氧透過種皮,進入種子內部,加強細胞呼吸和新陳代謝作用的進行,同時使二氧化碳透過種皮排出種子之外。其次,種子內貯藏的有機養料,在乾燥的狀態下是無法被細胞利用的,細胞里的酶物質不能在乾燥的條件下行使作用,只有在細胞吸水后,各種酶才能開始活動,把貯藏的養料進行分解,成為溶解狀態向胚運送,供胚利用。此外,胚和胚乳吸水后,增大體積,柔軟的種皮在胚和胚乳的壓迫下,易於破裂,為胚根、胚芽突破種皮,向外生長創造條件。

不同種子,萌發時的吸水量是不一致的,這決定於種子內貯藏養料的性質。一般種子需要的吸水量超過種子乾重的30%左右,有的甚至更多,例如水稻的籽粒吸水量為40%,小麥為56%,棉為52%,油菜為48%,落花生為40-60%,大豆為120% ,豌豆為186%,蠶豆為150% 等,以上數字,反映了含蛋白質多的種子,萌發時吸水量較大,這與蛋白質的強烈親水性質有關,蛋白質需要吸附較多的水分子,才能被水飽和。含脂肪多的種子吸水量較少,因為脂肪是疏水性的。含澱粉的吸水量一般不大。另外,種子也能吸收大氣中的水分,如果大氣中的濕度相當高,或竟達飽和點時,成熟的種子也能在植株上或空氣中萌發,這種現象,在穀類、豆類作物中有時可以見到。

種子萌發種子萌發
(二)種子萌發要有適宜的溫度

種子萌發時,種子內的一系列物質變化,包括胚乳或子葉內有機養料的分解,以及由有機和無機物質同化為生命的原生質,都是在各種酶的催化作用下進行的。而酶的作用需要有一定的溫度才能進行,所以溫度也就成了種子萌發的必要條件之一。

一般說來,一定範圍內溫度的提高,可以加速酶的活動,如果溫度降低,酶的作用也就減弱,低於最低限度時,酶的活動幾乎完全停止。酶本身又是蛋白質類物質,過高的溫度會破壞酶的作用,失去催化能力。所以,種子萌發對溫度的要求,表現出三個基點,就是最低溫度、最高溫度和最適溫度。最低和最高溫度是二個極限,低於最低溫度或高於最高溫度,都能使種子失去萌發力,只有最適溫度才是種子萌發的最理想的溫度條件。幾種常見作物種子萌發的溫度範圍。-

不同植物種子萌發時,對溫度條件的不同要求,是這類植物生長在某一地區(南方或北方)長期適應的結果,是由這一植物的遺傳性所決定的。了解種子萌發的最適溫度以後,可以結合植物體的生長和發育特性,選擇適當季節播種,過早或過遲都會對種子的萌發發生影響,使植株不能正常生長。

(三)種子萌發要有足夠的氧氣

種子萌發時,除水分、溫度外,還要有足夠的空氣,這是因為種子在萌發時,種子各部分細胞的代謝作用加快進行,一方面,貯存在胚乳或子葉內的有機養料,在酶的催化作用下就很快地分解,運送到胚,而胚細胞利用這部分養料加以氧化分解,以取得能量,維持生命活動的進行,還把一部分養料經過同化作用,組成新細胞的原生質,所有這些活動是需要能量的,能量的來源只能通過呼吸作用產生。所以種子的萌發,氧氣就成為必要的條件之一,特別是在萌發初期,種子的呼吸作用十分旺盛,需氧量更大。作物播種前的鬆土,就是為種子的萌發提供呼吸所需要的氧氣所以十分重要。旱地作物如高粱、落花生、棉等種子,如果完全浸於水中或埋在堅實的土中,以致正常的呼吸不能進行,胚就不能生長。水稻籽粒長期浸泡水中,同樣不能萌發,或不能正常生長。所以播種前的浸種、催芽,需要加強人工管理,以控制和調節氧的供應,萌發才能正常進行。

三者缺乏任何一條,都不能使種子萌發。一般種子萌發和光線關係不大,無論在黑暗或光照條件下都能正常進行,但有少數植物的種子,需要在有光的條件下,才能萌發良好,對這些種子,光就成為萌發的必要條件之一,如煙草、杜鵑等植物。相反,也有少數植物的種子,如莧菜、菟絲子等,只有在黑暗條件下才能萌發。光照所以能促進某些植物種子萌發,或抑制另一些種子萌發是通過植物內一種稱為光敏素(Phytochrome)的特殊物質的作用來產生影響的。再如土壤的酸鹼性,對種子萌發也有一定關係。一般種子在中性、微酸性或微鹼性的情況下,萌發良好。酸鹼度過高對一般種子萌發不利。

5 種子萌發 -方法

種子萌發種子萌發
促進種子萌發的方法有:

(1)冷水或溫水浸種。較易發芽的種子可在播種前用冷水或溫水(35-40℃)浸種處理,待種皮變軟后即取出播種。

(2)挫傷種皮。荷花、美人蕉的種子種皮堅硬,不易吸水,可用挫刀磨破或刻傷種皮,再用溫水(35~40℃)浸種處理,待種皮變軟后即取出播種。

(3)酸、鹼處理。採用酸、鹼處理種子,腐蝕種皮,處理後用清水洗凈藥劑。

(4)藥劑處理。大花牽牛種子在播種前用10-250毫克/升的赤霉素溶液浸種,可代替低溫的作用,促進其發芽。

(5)超聲波處理。

(6)冰凍或低溫層積法。對要求在低溫與濕潤條件下完成休眠期的花卉種子,有明顯的促進發芽效果。

6 種子萌發 -參考資料

[1] 大唐資料庫 http://info.datang.net/Z/Z1457.htm

[2] 新農村商網 http://nc.mofcom.gov.cn/news/P1P34I6387302.html

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