牧草种子的萌发在线视频

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

本章我们讲解

牧草种子的萌发

种子萌发是牧草生命周期的起点

是生命活动最强烈的一个时期

它表现出母株的遗传特性

关系到子株的生长和发育

具有生命力的成熟干燥种子

一切生理活动都很微弱

胚的生长几乎完全停止

处于静止或休眠状态

当静止或解除休眠后的种子

处于适宜的条件下

胚就会重新恢复其

正常的生命活动

从相对静止状态转化到

生理代谢旺盛的生长发育阶段

形态上表现为胚根 胚芽

突破种皮并向外伸长

发育成为新个体

这个过程称之为萌发

以上描述为最常见的萌发概念

也是广义上的萌发

狭义上的萌发是将萌动视为萌发

萌动的概念我们回头还会再具体解释

比如说二零一三年

加拿大圭尔夫大学出版的

《种子发育 萌发和休眠生理》一书中

就采用了此概念

萌动的含义我们下面马上就要讲到

种子的萌发有如下的特点

除了需要水之外

不需要外来的营养物质

胚的生长 新细胞和组织的形成

需要的营养物质是由

种子本身的贮藏物质分解获得的

萌发期间只发生物质的转化

而没有同化作用

牧草种子的萌发涉及一系列的

生理生化和形态上的变化

一般牧草种子的萌发可分为

吸胀 萌动和发芽三个阶段

首先来看看吸胀

种子成熟收获后经干燥脱水

其水分含量可降低到

百分之十四以下

种子因脱水呈皱缩状态

组积比较坚实紧密

细胞的内含物呈干燥的凝胶状态

代谢作用非常微弱

处于静止状态

干燥的种子的水势往往非常低

当种子与水分直接接触

或者在湿度较高的环境中

则种子的胶体很快吸水膨胀

产生很大的膨胀压力

许多种子这时会胀大一倍

称为吸胀

种子吸胀作用

并非活细胞的一种生理过程

而是胶体吸水后使

体积膨大的物理过程

由于种子的化学组成主要是亲水胶体

当种子生活力丧失之后

这些胶体的性质

也不会发生明显的变化

所以不论是活种子还是

死种子均能吸胀

干燥的大豆种子

在吸水十小时后

即可达到最大的吸胀体积

吸胀后的牧草种子体积

与干燥状态的体积之比称为吸胀率

一般禾本科牧草的吸胀率是

百分之一百三十到

百分之一百四十之间

豆科牧草的吸胀率

可以高达百分之二百左右

种子吸胀能力的强弱

主要决定于种子的化学成分

蛋白质含量高的种子吸胀能力

强于淀粉含量高的种子

比如说豆科牧草种子的吸水量

大致接近或超过种子本身的干重

而禾本科牧草种子吸水

一般占种子干重的二分之一

当其它成分相近时

种子中油脂含量越高

种子的吸胀能力越弱

有些植物种子内含胶质

能使种子吸取大量水分

以供种子萌发时对水分的要求

种子吸胀时

由于所有细胞的体积增大

对种皮产生很大的膨压

可能导致种皮破裂

萌发的第二阶段是吸水迟滞期

也称代谢活跃期

种子在最初吸胀的基础上

吸水一般要停滞数小时或数天

进人吸水的滞缓期

这时衬质势高 渗透势也高

死种子或休眠种子

保持在吸水滞缓期

大多数代谢活动

都是在这一时期发生的

所以本时期实际上是

为萌发做准备的一个时期

在这一时期种子干燥时

受损的膜系统和细胞器

得到了修复

酶系统活化

种子内生理代谢都活跃起来

种胚恢复生长

当种胚细胞体积扩大伸展到一定程度

胚根尖就会突破种皮外伸

这一现象称为种子萌动

胚根突破种皮后胚轴伸长

这时吸水量再次上升

由于萌动时

白色胚根根尖突破种皮

在种皮相对较深的颜色衬托下

尽管是只稍稍突破种皮

伸出尖端一小部分

也十分明显

所以我国农业上

传统的一个说法

就是把萌动也叫露白

正因为第二阶段结束

的标志性事件是萌动

所以国内有些专业书籍

也将本阶段称为萌动

很显然这一定义很容易

造成与萌动本义之间的混淆

同学们对此应该加以区分

种子萌动之后

胚细胞开始加速分裂或分化

生长速度显著加快

当胚根 胚芽伸出种皮

并发育到一定程度称为发芽

我国传统上把胚根长度

达到与种子等长

胚芽长度达到种子一半时

作为种子已经发芽的标准

国际种子检验协会颁布的

国际种子检验规程

将种子发育长成具备正常

种苗结构时的状态称为种子发芽

目前我国牧草种子发芽率

测定的国家标准也采用了这一术语

相对应的检测指标

也因此被称为标准发芽率

有时人们也使用萌发率一词

通常指的就是萌动率

也就是在某一时间节点的

萌动的种子的比例

有时在科研领域根据具体的研究方案

规定胚根突破种皮达到一定长度

比如说两毫米即视同为萌发

并统计萌发率

种子进入发芽阶段

胚的新陈代谢作用极为旺盛

呼吸强度可以达到最高水平

产生大量的能量和代谢产物

如果氧气供应不足

易引起缺氧呼吸

放出乙醇等有害物质

使种胚窒息以至中毒死亡

呼吸释放能量是种苗幼苗

顶土和幼苗入土的动力

呼吸产生的代谢产物

能够满足种苗具备光合能力之前

发育和生长的需要

种子萌发时需要大量的生物能

呼吸底物在氧化过程中

所释放的能量大部分

都被一个载能体ATP

以高能磷酸键的形式暂时贮藏起来

因此ATP供应是种子萌发的

一个重要动力因素

风干种子中ATP的含量很少

而种子一旦吸水

ATP含量会成倍的增加

与干种子相比有时

ATP含量增加会达到几十倍

莴苣种子在吸水的两小时内

吸氧过程和吸水过程相似

然后这两个吸收过程

均出现一个滞缓期

至胚根出现与生长的同时

再发生吸水和呼吸作用的上升

在吸水的最初四小时内

ATP含量迅速增加

然后其含量和吸氧 吸水同样

又处于稳定状态

直到萌发开始

ATP含量又继续增加

总腺嘌呤核苷酸与ATP变化相似

种子萌发过程

ATP含量变化的平稳阶段

与吸水和呼吸滞缓期相吻合

平衡阶段的ATP合成和利用

速率处于平衡状态

平衡状态结束

萌发随即开始

如果滞缓期环境条件发生改变

遇到缺氧或低温

ATP的合成受到抑制

随后的供应受到限制

就会使萌发中断

例如将莴苣种子放在空气中

ATP含量高

ADP和AMP含量很低

若把种子置于氮气中

缺氧阻止了

线粒体的氧化磷酸化作用

ATP含量则迅速下降

而AMP含量则显著增加

明白了种子萌发期间

的能量转化过程后

现在我们再来看教材

第九十四页下面这段描述时

就不难理解其含义与原因了

种子一经萌动

其生理状态与休眠状态相比

发生了显著的变化

胚细胞的代谢机能趋向旺盛

而对外界环境条件的反应非常敏感

如遇到环境条件的急剧变化

或各种理化因素的刺激

就有可能引起

生长发育失常或者活力下降

严重时导致死亡

怎么理解教材中

这段话的实践意义

比如实践中

我们经常在播种后种子萌发阶段

遇到干旱等不利条件

如果这种不利条件

比如说干旱胁迫发生在萌动之后

通常会对种子萌发和出苗

产生严重的不可逆影响

如果发生在吸胀之后

萌动之前这一阶段

即使种子由吸胀状态

再次恢复到干燥静止状态

只要再次补充水分

或遇到适宜的降雨条件

种子仍将继续萌发 出苗