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1、关于种子的萌发PPT第1页,讲稿共44张,创作于星期二什么是种子萌发?什么是种子萌发?种种子子生生理理上上把把干干燥燥种种子子吸吸水水到到种种胚胚突突破破种种皮的过程看成是萌发。皮的过程看成是萌发。从从种种子子技技术术的的角角度度是是指指种种胚胚恢恢复复生生长长,并并长成具有正常构造幼苗的过程。长成具有正常构造幼苗的过程。种种子子萌萌发发的的本本质质,即即指指种种胚胚(最最幼幼嫩嫩的的植植物物原原始始体体)从从生生命命活活动动相相对对静静止止状状态态恢恢复复到到生生理代谢旺盛的生长发育阶段。理代谢旺盛的生长发育阶段。第2页,讲稿共44张,创作于星期二第一节 种子萌发的过程在满足萌发基本条件的情
2、况下,种子萌发可分在满足萌发基本条件的情况下,种子萌发可分为四个阶段,即为四个阶段,即吸胀、萌动、发芽吸胀、萌动、发芽和成苗(形和成苗(形态建成)态建成)四个阶段。四个阶段。第3页,讲稿共44张,创作于星期二双子叶和单子叶种子萌发过程双子叶和单子叶种子萌发过程 第4页,讲稿共44张,创作于星期二一、吸胀(一、吸胀(imbibition)吸胀是种子吸水而体积膨胀的现象。吸胀是种子吸水而体积膨胀的现象。第5页,讲稿共44张,创作于星期二开始吸水期开始吸水期依靠吸胀力吸水,是纯粹的物理依靠吸胀力吸水,是纯粹的物理过程,过程,活的死的种子均有此阶段活的死的种子均有此阶段,一般大约几小,一般大约几小时就
3、完成。时就完成。吸水滞缓期吸水滞缓期种子中胶体吸水到达饱和,种子种子中胶体吸水到达饱和,种子的含水率不再增加,或者持续缓慢地增加的含水率不再增加,或者持续缓慢地增加。第第二阶段所经过的时间在不同种子间可能有很大的二阶段所经过的时间在不同种子间可能有很大的差异差异。死种子没有此阶段,休眠的种子死种子没有此阶段,休眠的种子 有此阶有此阶段段。重重新新大大量量吸吸水水期期种种子子胚胚细细胞胞开开始始分分裂裂,代代谢谢活活跃跃,重重新新开开始始吸吸水水。此此时时含含水水量量因因植植物物而而异异,如如稻稻为为26.5%26.5%,玉玉米米30.5%30.5%、甜甜菜菜31%31%、大大豆豆则则高高达达5
4、0%50%。第6页,讲稿共44张,创作于星期二种子吸胀是一个物理过程,不是生理过程种子吸胀是一个物理过程,不是生理过程。不不论是活种子或是死种子均能吸胀论是活种子或是死种子均能吸胀。种子吸胀不种子吸胀不能作为种子开始萌发的标志。能作为种子开始萌发的标志。种子吸胀能力的强弱,主要决定于种子的化学种子吸胀能力的强弱,主要决定于种子的化学成分和种皮的结构。成分和种皮的结构。种子开始吸水期结束时的吸胀的体积与气干状种子开始吸水期结束时的吸胀的体积与气干状态的体积之比,称为态的体积之比,称为吸胀率吸胀率。一般淀粉种子的。一般淀粉种子的吸胀率是吸胀率是130-140%130-140%,而豆类种子的吸胀率达
5、,而豆类种子的吸胀率达200%200%左右。左右。第7页,讲稿共44张,创作于星期二二、萌动二、萌动(protrusion)萌萌动动俗俗称称为为“露露白白”,是是指指种种胚胚细细胞胞体体积积扩扩大大伸伸展展到到一一定定程程度度,胚胚根根尖尖端端突突破破种种皮皮外外伸伸的的现象。现象。绝绝大大多多数数植植物物的的种种子子萌萌动动时时,首先冲破种皮的部分是首先冲破种皮的部分是胚根胚根。“假假萌萌动动”或或“假假发发芽芽”是是指指无无生生命命力力的的种种子子在在充充分分吸吸胀胀后后,由由于于胚胚根根体体积积的的膨膨大大而而伸伸出出种种皮皮的的现现象。象。第8页,讲稿共44张,创作于星期二种种子子萌萌
6、动动时时,胚胚的的生生长长随随水水分分供供应应情情况况而而不不同同:当当水水分分较较少少时时,则则胚胚根根先先出出;而而当当水水分分过过多多时时,则则胚胚芽芽先先出出。这这是是因因为为胚胚根根对对缺缺氧氧的反应比胚芽敏感。的反应比胚芽敏感。种种子子从从吸吸胀胀到到萌萌动动所所需需要要的的时时间间,因因植植物物种种类类而而异异,一一般般油油菜菜、小小麦麦、黄黄瓜瓜等等1d1d左左右右,茄茄子子、辣辣椒椒、水水稻稻等等2d2d左左右右,林林果果种种子子则则要要几天到十几天。几天到十几天。第9页,讲稿共44张,创作于星期二三、发芽三、发芽(germination)种子萌动以后,种胚细胞开始或加速分裂
7、和种子萌动以后,种胚细胞开始或加速分裂和分化,生长速度显著加快,分化,生长速度显著加快,当胚根、胚芽伸当胚根、胚芽伸出种皮并发育到一定程度出种皮并发育到一定程度,就称为发芽。,就称为发芽。发育到一定程度发育到一定程度,到底发育到什么程度到底发育到什么程度?传传统统的的习习惯惯是是把把胚胚根根与与种种子子等等长长,胚胚芽芽达达种种子长一半子长一半作为发芽的标准。作为发芽的标准。我我国国和和国国际际种种子子检检验验规规程程对对发发芽芽定定义义是是:当当种种子子发发育育长长成成具具备备正正常常主主要要构构造造的的幼幼苗苗才才称称为发芽。为发芽。第10页,讲稿共44张,创作于星期二四、成苗(四、成苗(
8、幼苗的形态建成幼苗的形态建成)(seedling establishment)1 1、子叶出土型、子叶出土型(epigeal germination)单子叶植物中只有少数单子叶植物中只有少数属子叶出土型,如属子叶出土型,如葱蒜葱蒜类类等,而等,而90%的双子叶的双子叶植物幼苗属这种类型,常植物幼苗属这种类型,常见的作物有见的作物有棉花、油菜、棉花、油菜、大豆、黄麻、烟草、蓖大豆、黄麻、烟草、蓖麻、向日葵和瓜类麻、向日葵和瓜类等。等。第11页,讲稿共44张,创作于星期二2、子叶留土型、子叶留土型(hypogeal germination)大部分单子叶植物种子,大部分单子叶植物种子,如禾谷类,小部
9、分双子叶如禾谷类,小部分双子叶植物种子,如植物种子,如蚕豆、豌豆、蚕豆、豌豆、茶叶、柑橘、荔枝、芒果茶叶、柑橘、荔枝、芒果等等属于这一类型,后者的属于这一类型,后者的子叶一般较肥厚。子叶一般较肥厚。第12页,讲稿共44张,创作于星期二“戴帽”出土花生属于子叶半留土型。因其下胚轴短而粗且生长缓慢,若覆土浅则子叶出土,反之子叶留土。了解子叶出土类型对指导播种的重要意义。?第13页,讲稿共44张,创作于星期二第二节第二节 种子萌发的生理生化变化种子萌发的生理生化变化一、细胞的活化和修复一、细胞的活化和修复 1 1、活化和修复在吸水的第一、二两个阶段进行、活化和修复在吸水的第一、二两个阶段进行2 2、
10、活化的系统主要有、活化的系统主要有酶(水解酶类)、细胞器酶(水解酶类)、细胞器(线粒体等)(线粒体等)等,活化的顺序是等,活化的顺序是氨基酸代谢、糖氨基酸代谢、糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径。3 3、修复主要包括、修复主要包括膜、线粒体和膜、线粒体和DNADNA修复修复。DNA修复修复-DNA分子损伤的修复由分子损伤的修复由DNA内切内切酶、酶、DNA多聚酶和多聚酶和DNA连接酶来完成。连接酶来完成。活化和修复能力与环境条件和种子的活力有关活化和修复能力与环境条件和种子的活力有关。第14页,讲稿共44张,创作于星期二种子萌发最初的生长在种胚细胞内主要表现在种子萌
11、发最初的生长在种胚细胞内主要表现在活化和修复基础上活化和修复基础上细胞器和膜系统的合成增殖细胞器和膜系统的合成增殖(新新线立体线立体的形成和内膜系统的形成和内膜系统内质网内质网、高尔基体高尔基体的增加的增加)。合成作用主要包括以下几个方面:合成作用主要包括以下几个方面:(1 1)种种子子中中预预存存的的mRNAmRNA合合成成蛋蛋白白质质,形形成成各各种种酶;酶;(2 2)合成各种)合成各种RNARNA,以合成各种蛋白质;,以合成各种蛋白质;(3 3)形成各种细胞器,如多核糖体、线粒体等;)形成各种细胞器,如多核糖体、线粒体等;(4 4)重新合成)重新合成DNADNA。二、种胚的生长和合成代谢
12、二、种胚的生长和合成代谢 第15页,讲稿共44张,创作于星期二主要贮藏物质分解利用的方式如下:主要贮藏物质分解利用的方式如下:1、淀粉的分解与利用、淀粉的分解与利用90%90%的淀粉水解成葡萄糖,主要由淀粉水解酶所催化,的淀粉水解成葡萄糖,主要由淀粉水解酶所催化,-淀粉酶淀粉酶的产生与的产生与GAGA的诱导有关,而的诱导有关,而-淀粉酶淀粉酶主要预存主要预存在胚乳中。在胚乳中。淀粉降解有二种途径,即淀粉降解有二种途径,即水解途径和磷酸解途径水解途径和磷酸解途径。水解途径水解途径:淀粉淀粉-淀粉酶淀粉酶 糊精糊精 -淀粉酶淀粉酶 麦芽糖麦芽糖-葡苷酶葡苷酶 葡萄糖葡萄糖磷酸解途径磷酸解途径:淀粉
13、淀粉+Pi+Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸(G-1-P)种子萌发初期,磷酸化酶活性高,磷酸解途径为主要途径,萌发后期,种子萌发初期,磷酸化酶活性高,磷酸解途径为主要途径,萌发后期,-淀粉酶淀粉酶 和和-淀粉酶活性增强,以水解途径为主。淀粉酶活性增强,以水解途径为主。三、贮藏物质的分解和利用三、贮藏物质的分解和利用第16页,讲稿共44张,创作于星期二-淀粉酶淀粉酶第17页,讲稿共44张,创作于星期二2、蛋白质的分解与利用、蛋白质的分解与利用种子蛋白质的分解是分步进行的。种子蛋白质的分解是分步进行的。第第一一步步:贮贮藏藏蛋蛋白白可可溶溶化化。非非水水溶溶性性的的贮贮藏藏蛋
14、蛋白白不不易易直直接接被被分分解解成成氨氨基基酸酸,首首先先被被部部分分水水解解形形成成水溶性的分子量较小的蛋白质;水溶性的分子量较小的蛋白质;第第二二步步:可可溶溶性性蛋蛋白白完完全全氨氨基基酸酸化化。可可溶溶性性蛋蛋白白被被肽肽链链水水解解酶酶(包包括括肽肽链链内内切切酶酶、羧羧肽肽酶酶、氨氨肽肽酶酶)水解成氨基酸。水解成氨基酸。禾谷类种子蛋白质的分解主要发生在三个部禾谷类种子蛋白质的分解主要发生在三个部(1)(1)胚乳淀粉层;胚乳淀粉层;(2)(2)糊粉层;糊粉层;(3)(3)胚中轴和盾片胚中轴和盾片 第18页,讲稿共44张,创作于星期二脂肪首先被脂肪水解酶水解成脂肪首先被脂肪水解酶水解
15、成甘油甘油和和脂肪酸脂肪酸。在在萌萌发发过过程程水水解解产产生生的的脂脂肪肪酸酸中中优优先先被被分分解解利利用用的的一一般般是是不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸。因因此此,萌萌发发中中随随脂脂肪的水解,酸价逐渐上升,而碘价逐渐下降。肪的水解,酸价逐渐上升,而碘价逐渐下降。在在萌萌发发代代谢谢中中,一一般般首首先先利利用用的的是是种种子子中中的的淀淀粉粉和和贮贮藏藏蛋蛋白白,而而脂脂肪肪分分解解利利用用发发生生在在子子叶叶高高度充水,根芽显著生长的时候。度充水,根芽显著生长的时候。3、脂肪分解与利用、脂肪分解与利用第19页,讲稿共44张,创作于星期二第20页,讲稿共44张,创作于星期二糖酵解丙酮酸的去路
16、糖酵解丙酮酸的去路(1)在无氧或相对缺氧时在无氧或相对缺氧时 发酵发酵有两种发酵:酒精发酵、乳酸发酵酒精发酵:由葡萄糖 乙醇的过程乳酸发酵:由葡萄糖 乳酸的过程(2)在有氧条件下在有氧条件下 丙酮酸有氧氧化丙酮酸有氧氧化丙酮酸被彻底氧化成CO2。第21页,讲稿共44张,创作于星期二种子萌发过程中的代谢种子萌发过程中的代谢 种子萌发早期(吸胀)种子萌发早期(吸胀)低活力种子修复受阻低活力种子修复受阻酶的活化酶的活化膜的修复膜的修复线粒体修复线粒体修复DNA修复修复 营养物营养物 质水解质水解淀粉水解酶合成淀粉水解酶合成 淀粉粒解体淀粉粒解体 淀粉经水解或磷酸解成葡萄糖淀粉经水解或磷酸解成葡萄糖
17、脂肪酸脂肪酸 -氧化氧化 乙酰乙酰CoA 乙醛酸环乙醛酸环 糖糖脂肪脂肪 脂酶脂酶 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 糖糖 酸价上升,碘价下降酸价上升,碘价下降贮藏蛋白质贮藏蛋白质 蛋白酶蛋白酶 多肽多肽 肽酶肽酶 氨基酸氨基酸 运至胚运至胚 合成新蛋白质合成新蛋白质第22页,讲稿共44张,创作于星期二 种子萌发过程中呼吸作用增强,是一个需能过种子萌发过程中呼吸作用增强,是一个需能过程。程。吸胀种子在萌发过程中主要的呼吸途径是吸胀种子在萌发过程中主要的呼吸途径是糖酵糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径。干干种种子子中中的的ATPATP含含量量较较低
18、低,吸吸胀胀后后ATPATP含含量量迅迅速速增增加加,之之后后在在种种子子萌萌动动前前保保持持相相对对稳稳定定(ATP(ATP合合成成的的速速率率和和利利用用的的速速率率达达到到平平衡衡);种种子子萌萌动动后,后,ATPATP含量进一步上升。含量进一步上升。四、呼吸作用和能量代谢四、呼吸作用和能量代谢第23页,讲稿共44张,创作于星期二种子萌发过程中能量的利用可以用种子萌发过程中能量的利用可以用物质效率物质效率来衡量来衡量 一般油质种子的物质效率较高,粉质种子较一般油质种子的物质效率较高,粉质种子较低。同一作物高活力种子、适宜条件发芽的低。同一作物高活力种子、适宜条件发芽的种子,其物质效率较高
19、。种子,其物质效率较高。第24页,讲稿共44张,创作于星期二第三节第三节 种子萌发的生态条件种子萌发的生态条件种子萌发适宜的环境条件包括种子萌发适宜的环境条件包括充足的水分供应、适宜的充足的水分供应、适宜的温度和氧气供应温度和氧气供应。一、水分(一、水分(种子萌发的首要条件种子萌发的首要条件)1、种子发芽的最低需水量、种子发芽的最低需水量 是指种子萌动时所含最低限度的水分占种子原重的是指种子萌动时所含最低限度的水分占种子原重的百分率。百分率。种种子子发发芽芽的的需需水水量量与与化化学学成成分分有有密密切切关关系系,淀淀粉粉种种子子和和油油质质种种子子需需水水量量较较少少,而而高高蛋蛋白白种种子
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