种子休眠特性研究,园艺学论文.docx
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1、种子休眠特性研究,园艺学论文【题目】 【1.1】 【1.2】种子休眠特性研究 【第二章】 【第三章】 【第四章】 【结论/以下为参考文献】 1.2 种子休眠特性研究 1.2.1 种子休眠 种子虽具有正常的生活力,但在适宜的环境状况如温度、氧气、水分、光照下仍然不会发芽的现象便为种子休眠。杨期和,2003。种子的休眠程度反映出种子萌发对环境如温度、光照、氧气与水分等需要的幅度;能发芽的范围条件愈宽,表示清楚种子休眠的程度愈浅;相反的,能发芽的范围条件愈窄,表示清楚种子休眠程度愈深。活种子能否能够萌发取决于种子的休眠程度以及环境条件唐安军等,2004。作为裸子植物和被子植物所特有的生存器官,种子的
2、休眠与萌发是高等植物个体发育中的重要事件,它是一种植物因适应环境光照差异、温度变化等种种因素以保持本身的繁衍发展而构成的生物特性。同时,它也关系到种群的生存和发展,具有重要的生态学意义。然而,种子所特有的这种性质也给农业和林业生产带来很多不便。因而,国内外种子生理学家及科研工作者的重要任务一直集中在种子休眠与萌发的生理和生态研究上刘亚帅,2008。 1.2.2 种子休眠的原因 有很多原因能够导致种子的休眠,这些原因中,有的属于剖解构造上的,有的属于代谢方面的,还有的因胚本身的发育状况存在差异所致。一般情况下,各种休眠原因并不会单独发挥作用,而是互相影响互相联络,并共同调控着种子的休眠,使有关种
3、子休眠问题的研究变得更复杂。陈彩霞等,1997。一般来讲,种子会由于不同种类、不同居群,甚至是同一植株上的不同种子,其休眠都可能存在或多或少的差异不同。且种子休眠的深浅与种子成熟时周围的环境条件密切相关,并且,收获后的环境条件还存在引起次生休眠的可能。 1.2.2.1 种皮构造与种子休眠的关系 很早之前就有人指出种皮障碍是导致种子休眠的原因之一,近年来,更有越来越多的研究提出有些种子的种皮存在使种子休眠的机械作用。种皮的物理或化学特性构造致密、坚硬或具有很厚的蜡质层,会导致种皮透气、透水困难,还可能产生机械阻碍作用叶常丰等,1994。种皮因具有坚硬的组织,对胚的生长有较大的阻力,使胚很难向外伸
4、展,即便能够知足所需的氧气和水分条件,加之给予萌发适宜的温度,种子仍会长期处于吸胀饱和状态,不能产生足够的推力突破这些组织,直至种皮到达枯燥时机。只要随时间延长, 具有的胶体性质的细胞壁发生改变,种皮存在的束缚力渐渐减小,种子才能够突破种皮而萌发。种皮坚硬木质化和外表具有革质的种子, 阻碍胚乳胚突破种皮向外生长往往成为限制种子萌发的机械阻力李进雨,1994。 如今很多研究表示清楚,种皮构造对木本植物种子休眠有一定的影响,有的是由于种皮所具有的纤维素木栓化,有的由于种皮果胶质加厚,有的是由于种皮本身的厚角组织细胞构成了大量的果胶质和坚硬的石细胞,有的是由于存在有规律的鱼鳞坑状构造,有的是由于氧的
5、通过率降低,如元宝枫Acer truncatum Bunge。还有些是由于具有豆科植物类似的种皮构造,外面有丰富的角质层;除此之外,还有些是由于有一条不透水的明线,且栅栏组织排列比拟精致细密, ,如紫锻Tilia amurensis。当前,有的学者在进行种皮和种子休眠之间关系的研究时,并非以种皮本身的解剖构造特点等为直接研究对象,而是通过间接分析来得到结果。这样得出的结论往往是截然相反的, 类似的现象就曾经出如今对红松种子的研究中 郑彩霞等,1997。Bewley1994曾对豆科Leguminosae、梧桐科Sterculiaceae和田麻科Tiliaceae的一些硬实的植物种子进行解剖观察,
6、他经研究指出:由于硬实种子的种皮具有发达的角质层和丰富的栅栏状细胞与石细胞,大部分硬实种子都具有非常坚韧结实的种皮; 大豆Glycine max和刺槐Robinia pseucdoacaciaL.等植物的种子中,由半纤维素和胶质类物质组成了位于种皮最外层的角质层;整洁严密排列的栅状细胞组成了内层细胞,大量钙盐或硅酸盐集聚华而不实,构成了阻止种子从外界吸收水分的坚硬致密的保卫层,进而引起休眠Desouza,F.H.D.,2001 ;王艳华2005等对大山樱种子的透性及种皮机械阻力进行研究,发现种子透水、透气性对休眠均有一定影响,但并不是关键因素,种壳过硬而阻止胚突破种皮正常生长,即机械阻力是抑制
7、种子萌发的最为主要的原因;陶新宇等2005初步研究了芍药种子的萌发特性,结果表示清楚芍药种子的休眠是由于种皮存在机械束缚以及外胚乳存在一定的约束力。对种子进行机械破皮处理后,发芽率可由最初的 35%提高到 66.7%;杨万霞2005通过对青钱柳Cyclocarya paliurus Batal. IIjinsk.种子的形态解剖、种皮构造的扫描电镜、种皮的透水性等一系列的研究指出,青钱柳种子共有三层种皮,外表角质化的外种皮,木栓质的中种皮,木质而坚硬的内种皮,这在某种程度上阻碍了胚乳胚与外界交换水气,进而影响种子的吸胀和萌发。对种皮的透水性进行实验研究,研究表示清楚,用浓硫酸处理过的种子能够迅速
8、吸水膨胀,而具有完好种皮的种子胚可以以汲取部分水分,所以,种皮存在透水性障碍,但种皮透水性并不是导致青钱柳种子休眠的最关键的原因。;陈润政等1984对格木种子进行了种皮透性实验,研究表示清楚格木种子覆盖有很厚的皮层,种皮坚硬;实验将一部分格木种子浸泡了一年五个月,均未出现吸胀现象,讲明种子的透水性能很差,这一特征导致了格木种子萌发困难。南方红豆杉Taxus chinensisvar.mairei种子种皮坚硬致使种子胚乳胚与外界的水汽交气比拟困难,这一特性是造成种子休眠的原因之一史忠礼,1991;程广有等对东北红豆杉Taxus cuspidataSieb.et Zucc.的种皮透性进行研究,结果
9、表示清楚;东北红豆杉的种皮严重地阻止胚与外界的水气交换,导致种子休眠程广友,2004;通常,种子透水性差,其透气性也会较弱。赖力等1989通过对红松种子种皮透性的实验研究,指出红松种子的中种皮和内种皮均能阻碍氧气进入胚乳胚,致使种子休眠的主要因素可能是种皮的透性障碍;杨晓玲1998等对山楂种子的透性进行研究,结果表示清楚山楂种壳透气性差,对种子的呼吸有明显的抑制作用。且越晚采收,种壳的透气性就会越差,就会越显着的抑制呼吸,解除休眠也就越发困难。周佑勋2006等研究指出,种皮透气性差是造成檫树、樟树、闽楠种子休眠的原因之一。杨期和等2005研究了三药槟榔种子休眠与萌发的特性,以为种壳对种子萌发有
10、抑制作用的原因不是由于其对水分透过的限制,而是种皮的机械束缚和透气性差;很多果树种子的种皮有油和蜡质,既不透水也不透气,而且种皮的蜡质层、木栓层、栅栏组织、骨状石细胞都会阻碍水分的吸收张秋香等,2004。 1.2.2.2 胚的发育状况与种子休眠的关系 种子能否具有休眠特性,还取决于种子胚乳胚不同的发育情况。即便把一个有生命的成熟胚从种子或传播单位上剥离下来也不能发芽的现象即为胚休眠embryodormancy比尤利,1990。胚有两种休眠类型,一种是植物的种子形态成熟后,胚尚未完全发育而造成的生理休眠,即生理后熟,如银杏、白蜡、冬青等。固然采收后外观上已经成熟,但胚还很小,胚的构造尚未发育完全
11、,需要经过一段时间,等胚完全发育后才能萌发,这个时期为后熟期,在这个时期完成以前,种子会一直处于休眠状态。在棕桐科、葱木科、婴粟科、报春花科、木兰科和毛食科等植物种子常出现这种现象Khan AA,1977;陆秀君2006在天女木兰种子休眠原因的研究中,证明导致木兰科中的天女木兰种子深休眠的主要原因是秋季采收后天女木兰种子胚乳胚还没有发育完全,;肉双蓉Cistanche deserticola种子休眠也主要由于种子存在形态后熟,种子必须收到来自寄主根系的某种萌发刺激信号才能进行萌发牛东玲等,2006;除此之外,凤凰花Delonixregia、 白蜡树Fraxinus chinensis、美国冬青
12、Ilex purpurea Hassk等植物的种子脱离母体后,幼胚还需要在胚乳中继续汲取营养,经过生长发育后才具备发芽能力。另一种是胚成熟后,一些内部有机物和植物激素等物质转化尚未完成,仍然需要一些特殊条件,才能具备发芽能力 ,如苹果、梨、杏等果树种子,成熟后需经过一段时间积累种子萌发所需要的物质,才能萌发杨万霞,2004。秦佳梅等以为红景天Rhodiola roots的胚乳胚具有完好的形态,胚乳胚存在生理后熟为其休眠的主要原因,低温能够促进合成内源激素,进而到达解除休眠的目的,外源赤霉素的参加是比低温更为直接的方式方法秦佳梅等,1999;北五味子schizandra chinensis种子长
13、期休眠的根本原因,不是种子胚发育不完全,而是胚未完成生理成熟张丽萍等,1999;除此之外,银杏科Ginkgoaceae、木兰属Magnolia、红豆杉属Taxus和鹅掌楸属Liriodendron等树种,也是存在胚生理休眠的主要科属李英,2020。 1.2.2.3 内源抑制物与种子休眠的关系 一部分植物种子的种皮或种子的其它部位可能存在某种或某些化学物质,这些物质的存在阻碍了种子的某个代谢环节,进而影响了种子的发芽经过,必须经过一段时间,等这些化学物质被分解后,才能解除抑制作用,种子才能萌发,这些物质便为内源抑制物质。最早,提出抑制物质与推延种子发芽有关的研究者是 Albertus Magus
14、.Kentzer 和Amen 也指出抑制物质的存在是植物种子休眠的主要原因之一 Kentzer T,1966;Amen RD, 1986。早在 20 世纪 60 年代初,张良诚等指出,红松种子中存在的某些物质对其它种子的萌发生长有明显抑制作用张良诚等,1963。 种子中的内源抑制物质丰富多样,除酚类、脱落酸ABA外,还有香豆素类、氨、有机酸类、芥子油、氢氰酸、脂肪酸、以及醛类化合物等。当前,对影响种子萌发的抑制物质的研究主要有脱落酸ABA和酚类两大类,十分是对脱落酸的研究更深切进入一些。 脱落酸是一种植物体内分泌的植物激素,具有强烈抑制种子萌发的作用,它能降低植物糖的代谢速度,抑制 -淀粉酶的
15、构成,同时,它也会改变某些酶的活性,抑制 RNA、DNA的合成,并且与蛋白质和蛋核酸的合成密切相关。种子的不同部位均有脱落酸的存在,且脱落酸都能通过干扰胚的代谢进程进而使胚进入休眠状态。对人参种子的研究表示清楚在人参胚乳、内果皮、果肉中均含有抑制物脱落酸这些对发芽有抑制作用的物质,致使胚的生长和分化受阻,导致了人参种子发芽的缓慢性黄耀阁等,1995;智信2008研究以为, 白皮松种子休眠的主要原因是种皮中含有大量的 ABA;许杜意等2008研究发现,月季Rosa chinenses Jacq种子不能够萌发,并非由于果皮的物理性限制,果皮和种皮中含有大量的 ABA 才是月季种子休眠的最主要的原因
16、许杜意等,2008;至于酚类物质,杨晓玲等1997研究指出在山碴的种皮和种仁中均含有大量的酚类物质,该酚类物质能够明显影响氧气的扩散,进而抑制胚乳胚的呼吸和种子的萌发。 由于抑制物种类多种多样,在分析抑制物质对种子休眠的作用时,不能单纯地以为是某一种抑制物质的作用,而可能是多种抑制物共同作用的结果。如林桂荣2005对托鲁巴姆种子进行研究,结果表示清楚种子中 ABA 含量高,生长素、赤 GA、玉米素含量低是种子发芽比拟困难的重要原因;Blake 等2002通过气相色谱和质谱连用的方式方法对在欧洲白蜡Fraxinus excelsior种子进行研究,实验鉴定出了吲哚乙酸、脱落酸、茉莉酸甲酯和茉莉酸
17、等内源物质,以为脱落酸、茉莉酸和茉莉酸甲酯调控着欧洲白蜡种子的休眠休眠。 1.2.2.4 综合休眠 植物种子休眠的原因是很复杂的,大多数种子的休眠都不是由单因素制约的,而是以某种因素为主导,各种因素综合作用的结果。如紫荆、长柄双花、棱角山矾木、银钟花等种子既存在着种皮导致的强迫休眠,又存在着生理休眠,属于综合深休眠类型周涛等,2008;蔺经等2006研究指出,种皮障碍、胚乳胚后熟和胚乳胚休眠是引起砂梨Pyruspyrifalia Nakai.种子休眠的主要原因,而利用低温层积和植物生长调节剂处理是打破休眠的主要方式;本身含有抑制发芽的物质以及缺乏发芽促进物质是引起木荷SchimasupebaG
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