牧草种子的解剖结构在线视频

同学们好

我是中国农业大学

草业科学与技术学院的王显国

今天我们讲解牧草种子学的第一章

牧草种子的解剖结构与形态特征

首先我们了解一下什么是种子

种子在植物学上是指

由胚珠发育而成的繁殖器官

在农业生产中

种子的概念要宽泛得多

我们指的种子是凡是在农业生产中

可直接用作播种材料的植物器官

都可以叫做种子

牧草种子也属于农业种子的范畴

具有农业种子的特点

那么牧草种子我们大致可以分为三类

一是真种子

指的是植物学意义上的

由胚珠发育而来的种子

如紫花苜蓿 白三叶

百脉根等豆科牧草种子

二是类似种子的果实

某些牧草种子由整个子房发育的果实

成熟后不开裂

可直接用果实作为播种材料

比如说豆科牧草中的

红三叶 二色胡枝子 草木樨等等

菊科牧草中的菊苣 白沙蒿等

三是带有附属物的真种子或者果实

有些牧草在发育过程中

花絮或者花的其他结构如胞片等等

紧紧的包被在成熟的种子

或果实外面

不容易脱落

形成了带有附属物的真种子或者果实

比如说禾本科牧草中

大部分种子都带有稃片

或者带有颖片

那实际上是颖果和稃片的复合体

那么再比如说野牛草 地三叶

它实际上所谓的种子实际上是种球

典型的禾本科牧草种子

包被颖果的胞片

称为内外稃

与颖果腹侧紧贴的一片称为內稃

相对的另一片为外稃

有些牧草种子的稃片退化

或者被外层的颖片所包被

外稃的中脉延伸可成为芒

芒的长度根据种类不同而变化很大

那么有的直立

有的呈弯曲的状态

有些种类的芒还有膝曲

那么由芒柱和芒针两部分组成

比如说针茅属的牧草种子

多数都有膝曲

由于种子这种繁殖器官

对植物的繁衍和传播具有特殊的优越性

所以说能保证种子植物群落

在各种生态条件下

广泛的分布和长期的生存

全世界共有种子植物二十二万多种

其中用于饲草利用的

种子植物也占据着比较高的比例

根据上世纪九十年代调查

我国共有牧草种子植物六千零一十四种

那么当然了这些种类

主要分布在天然草地上

属于天然牧草

即便是用于人工草地建设

的栽培牧草种类也接近一百种

那么这些种子在形态上既有共性

也有其特有的

区别于其他种类的形态特征

在本章中我们将了解到

牧草种子的解剖结构

牧草种子的主要形态特征

并在此基础上学习牧草种子分类的基本方法

学习了解牧草种子的形态结构

具有重要意义

首先可以识别牧草种子

因为识别牧草种子

了解牧草种子的解剖结构与形态特征

是高效利用牧草种子的先决条件

其次了解牧草种子的形态结构特征

是种子清选加工的基础

此外牧草种子的分类

是开展种子质量检验

植物检疫 种质资源收集

与利用工作的基本方法

所以我们说研究和认识

牧草种子的形态结构及其特征

是草业工作者的基本任务

牧草种子通常有

种皮 胚和胚乳三部分组成

其中种皮有胚珠的珠被发育而成

分内外两层

内层为内种皮由内珠被发育而来

外层为外种皮由外珠被发育而来

所有种子的种皮细胞

都不含有原生质

是无生命的死细胞

种群细胞间形成许多孔隙

使种皮形成多孔结构

典型的豆科牧草如白花草木樨种皮

由外至内

由角质层 栅栏细胞层

骨状石细胞层及营养层组成

狭长的栅栏细胞排列紧密

细胞顶端部分的细胞壁明显加厚

加上种皮最外侧角质层

与次角质层对水分的阻隔作用

导致种皮不透水

在适宜的条件下也不能萌发

这就是人们常说的种子硬实

通常种皮具有保护种胚 胚乳

抵御损伤

调节种子内部代谢和生长的作用

部分种子的种皮上

还着生易于粘着的附属物

有利于种子水分的保持与传播

如果我们放眼整个植物界

会发现个别植物的种皮

具有重要的经济价值

比如说棉花

棉花种子胚珠表皮细胞

随着受精与种子成熟而逐渐突起延伸

形成单细胞的纤维

由这些纤维组成的棉绒

是人类提取纤维素

和服装制作的重要原料

禾本科牧草的种皮实际上是果种皮

真种皮由多层珠被细胞发育而来

最后在种子成熟时

只残留一层被压缩的细胞

并与果皮紧紧相连很难分离

小麦等禾谷类作物此时在加工面粉时

通常会将果皮层和胚乳最外侧的

糊粉层一起脱掉

脱下的这部分就是常说的糠麸层

富含糖分 纤维素及维生素等养分

是一类重要的饲料及食品加工原料

成熟的种子种皮上

还残留着许多胚珠时期的痕迹

如种脐 种孔 种脊 种瘤等

种脐是胚珠的珠柄脱落后留下的痕迹

种脐的色泽通常与种皮的其余部分不同

种脐的位置也因种类而有差异

有的位于种子的顶端

有的位于种子的侧面

有的位于种子的基部

豆科牧草种子的种脐一般都很明显

且种间品种间的差异比较大

它是豆科牧草种子分类

和真实性鉴定的主要依据之一

种孔是珠孔留下的痕迹

一般位于种子较尖的一端

它是种子萌发时重要的吸水位点

也是胚根突出

突破种皮延伸而出的部位

某些豆科牧草种子

能明显的看到自种脐到合点之间

有一条隆起的棱脊

是胚珠 珠柄 维管束在种皮中

延伸所形成的隆起

也就是我们说的种脊

也叫脐条

有些豆科牧草的种脐边上

具有数目不等的突起

或者沿种脊处形成点状突起

称之为种瘤

许多牧草种子的种皮上并无上述结构

这是由于这些种子并非是真种子

而是果实

比如说禾本科和菊科牧草的种子

菊科牧草种子为瘦果

禾本科牧草种子为颖果

事实上大多数禾本科牧草所说的种子

实际上是颖果加上稃片

或颖片等附属物

附属物主要是指小穗轴的节间

这些种类的种皮 果皮

或其包被的附属物

具有各种复杂的特征

如种皮的质地 厚薄

色泽和斑纹

种皮表面的光滑程度

凹陷形成的沟

及表面的勾 刺 突起

赤 毛及其它构造

对种子的生命活动具有重要的作用

种属间种皮的解剖结构

是识别种子的重要依据

胚是种子的最重要的部分

通常是由胚囊中的受精卵

发育而来的幼小植株体

在种子发芽时发育为种苗

不同种类的牧草种子

胚的形状 大小

胚内各器官的分化发育程度

以及整个胚在种子的部位均不相同

但基本构造是一致的

成熟的胚一般由胚根 胚芽 胚轴

及子叶组成

首先我们看一下胚芽

胚芽位于胚轴的上端

是茎和叶的原始体

它的顶端就是茎的生长点

胚芽将来发育成植株的地上部分

高度分化胚中的胚芽顶端

由初生叶所包被

禾本科牧草种子的胚芽

常由胚芽鞘包被

里边已经分化出二到三个幼叶

胚芽鞘起着保护生长锥和幼叶的作用

胚根 胚根位于胚的基部

是胚的原始主根

在发芽期间穿越种皮

发育为初生根

豆科牧草的种子只有一条胚根

禾本科牧草种子的胚连同胚根一起

可以长出三到五条初生根

且其胚根外包被一层根鞘

也就是我们所说的胚根鞘

当种子萌发时

胚根突破胚根鞘而深入土中

胚根又称胚茎

是连接胚芽和胚根的中间部分

由发达的居间分生组织构成

在种子萌发前

胚轴常呈短缩而不明显的状态

因此胚芽 胚轴和胚根的界限

从外部形态上是很难分辨的

只有通过解剖与形态学观察

才能够确定

禾本科牧草种子发芽时

其盾片着生点之上

胚芽鞘结之下的胚轴部分

也就是中胚轴和胚芽鞘的身长及生长

将胚芽送出土面

子叶为种胚的幼叶

着生在胚轴上

凡胚轴上着生一片子叶者

为单子叶植物

在胚轴上着生两片子叶者

为双子叶植物

子叶是双子叶植物的重要营养储藏器官

种苗生长初期的营养同化器官

进行光合作用供种苗生长利用

无芒雀麦 猫尾草 高羊茅等

禾本科牧草只有一片子叶

称作盾片

下面我们以

紫花苜蓿种子的解剖结构为例

来说明胚是

幼小植株体这一基本事实

紫花苜蓿种子由胚芽 胚轴

胚根和两片子叶组成

其中胚芽由茎尖

一个三出复叶的幼叶

和一个单叶的幼叶组成

我们来看一下紫花苜蓿萌发出苗过程

首先胚根膨大伸长

并突破种皮

其后下胚轴逐步伸长生长

将两片子叶推出土面

然后出现的第一片真叶为单叶

也就是胚芽中的

一个单叶幼叶发育而来的

之后出现的就是我们大家熟悉的

紫花苜蓿植株

典型形态特征之一的三出复叶

现在我们知道了第一片三出复叶

就是由胚芽中已经存在的

一个三出复叶幼叶发育而来的

生产实践中根据子叶是否出土

对双子叶牧草进行分类

分成两类通常

子叶出土型和子叶留土型

双子叶牧草子叶出土发芽的牧草

种子在发芽过程中

子叶着生点之下

胚根之上的胚轴部分下胚轴伸长

将子叶和胚芽顶出土面

比如说苜蓿属 红豆草属 三叶草属

百脉根属 草木樨属 株花草属等等

子叶留土发芽的牧草种子发芽过程中

其子叶着生点之上的

胚轴部分上胚轴伸长

如野豌豆属 山黧豆属的种子

禾本科牧草种子发芽时

其盾片着生点之上

胚芽鞘结之下的胚轴部分

中胚轴和胚芽鞘的伸长及生长

将胚芽送出土面

胚的类型

通常人们也根据

胚的形状和位置等特征

进行胚的分类

以作为种子鉴定的一个依据

根据形态特征可将

牧草种子的胚化为六种基本类型

典型的豆科和禾本科牧草

分别属于弯型胚和偏在型胚

随着豆科牧草种子的成熟

胚根 胚轴部分整体发生弯曲

贴腹或者紧邻在子叶一侧的侧面

形成典型的弯型胚

禾本科牧草胚占种子的比重比较低

且位于种子背侧近基盘处

因此称作偏在型胚

菊科等其他科的牧草

主要属于其他四种类型

下面我们分别举例说明

首先看直立型胚

典型的代表是菊科的菊苣

还有像百合科的黄花菜

鸢尾科的鸢尾和射干鸢尾

螺旋形胚

常见的草本植物有桑科的葎草

葎草就是我们农田最常见的杂草

很多土名比如说叫拉拉秧

有些地区

那么还有就是

藜科的猪毛菜 梭梭等等

环形胚的典型代表有

石竹科的繁缕 王不留行

再就是常见的杂草和野菜

马齿苋也叫马齿菜

折叠型胚在旋花科

和锦葵科植物中较为常见

如旋花科的圆叶牵牛 裂叶牵牛

小白花牵牛和田旋花

豆科的决明

顺便提一下我们比较熟悉的中药材

决明子就是

决明或小决明的干燥的种子

胚乳是由胚囊的中央细胞

与一个晶核结合而发育而来的组织

也称作内胚乳

禾本科作物和禾本科牧草

具有发达的胚乳

比如说多年生黑麦草的种子

胚乳占种子干重的比例达到

百分之六十七点四

禾草种子萌发生长所需的养分

都集中在胚乳中

豆科牧草种子根据胚乳的有无

所占比重可分为三个类型

一是典型的无胚乳种类

比如说山野豌豆 毛苕 子

广布野豌豆 柠条锦鸡儿等等

二是含有少量胚乳的种类

比如说紫花苜蓿

天蓝苜蓿 紫云英等等

第三类是典型的有胚乳种子

胚乳比较发达

占种子干重的比例通常为

百分之十到百分之五十

比如田菁 含羞草决明等等种类

在非牧草的双子叶植物中

有的种类胚乳十分发达

胚乳占种子干重的比例

达百分之七十以上

比如说蓖麻

糊粉层是胚乳的一部分

禾本科牧草和豆科牧草葫芦巴属

以及荞麦属胚乳的特点是

外层有糊粉层

当种子开始成熟时

胚乳表面的细胞垂直分裂

形成长方形的小细胞

这样的细胞可以有一层或多层

它们的细胞壁加厚

细胞内产生被称为糊粉粒的蛋白体

所以称为糊粉层

糊粉层细胞不同于

胚乳内部储藏淀粉的死细胞

而是仍然保持活力的细胞

它既储藏蛋白质和脂肪等养料

又同时能分泌各种水解

与转化胚乳中储藏物质的酶

因而在种子萌发中发挥重要作用

甜菜 籽粒苋和榆钱菠菜等

藜科牧草种子发育过程中

内胚乳被发育的胚所吸收

仅留存珠心组织发育而来的胚乳

称作外胚乳