種子萌發過程
種子萌發的主要過程是胚恢復生長和形成一株獨立生活的幼苗,所有有生命力的種子,當它已經完全後熟,脫離休眠狀態之後,在適宜條件下,都能開始它的萌發過程,繼之以營養生長。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。如大麥種子吸脹後,胚首先釋放赤黴素並轉移至糊粉層,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、胺基酸等),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。胚生長後體積增大,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。
種子萌發的外界條件
種子的萌發,除了種子本身要具有健全的發芽力以及解除休眠期以外,也需要一定的環境條件,主要是充足的水分、適宜的溫度和足夠的氧氣。①充足的水分 :休眠的種子含水量一般只占乾重的10%左右。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。不同種子萌發時吸水量不同。含蛋白質較多的種子如豆科的大豆、花生等吸水較多;而禾穀類種子如小麥、水稻等以含澱粉為主,吸水較少。一般種子吸水有一個臨界值,在此以下不能萌發。一般種子要吸收其本身重量的25%~50%或更多的水分才能萌發,例如水稻為40%,小麥為50%、棉花為52%,大豆為120%,豌豆為186%。種子萌發時吸水量的差異,是由種子所含成分不同而引起的。為滿足種子萌發時對水分的需要,農業生產中要適時播種,精耕細作,為種子萌發創造良好的吸水條件。
②適宜的溫度 :各類種子的萌發一般都有最低、最適和最高三個基點溫度。溫帶植物種子萌發,要求的溫度範圍比熱帶的低。如溫帶起源植物小麥萌發的三個基點溫度分別為:0~5℃, 25~31℃, 31~37℃;而熱帶起源的植物水稻的三基點則分別為10~13℃,25~35℃,38~40℃。還有許多植物種子在晝夜變動的溫度下比在恆溫條件下更易於萌發。例如小糠草種子在21℃下萌發率為53%,在28℃下也只有72%,但在晝夜溫度交替變動於28℃和21℃之間的情況下發芽率可達95%。種子萌發所要求的溫度還常因其他環境條件(如水分)不同而有差異,幼根和幼芽生長的最適溫度也不相同。
不同植物種子萌發都有一定的最適溫度。高於或低於最適溫度,萌發都受影響。超過最適溫度到一定限度時,只有一部分種子能萌發,這一時期的溫度叫最高溫度;低於最適溫度時,種子萌發逐漸緩慢,到一定限度時只有一小部分勉強發芽,這一時期的溫度叫最低溫度。
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。
③足夠的氧氣:種子吸水後呼吸作用增強,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。也叫含油種子,如大豆、花生等的種子萌發時需氧更多。空氣含氧量在5%以下時大多數種子不能萌發。土壤水分過多或土面板結使土壤空隙減少,通氣不良,均會降低土壤空氣的氧含量,影響種子萌發。
④充足的陽光: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,如黃榕、菸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、月見草屬的Oenothera bicnusis和毛蕊花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。需光種子一般很小,貯藏物很少,只有在土面有光條件下萌發,才能保證幼苗很快出土行光合作用,不致因養料耗盡而死亡。嫌光種子則相反,因為不能在土表有光處萌發,避免了幼苗因表土水分不足而乾死。此外還有些植物如萵苣的種子萌發有光周期現象。
種子萌發的自身條件
1.有完整的和生活力的胚:被昆蟲咬壞了胚的種子不能萌發。種子在離開母體後,超過一定時間將喪失生命力而不能萌發,對不同種子而言其壽命時間長短不同。例如:柳種子僅有12小時,花生1年,小麥和水稻一般能活3年,白菜和蠶豆的能活5~6年。2.有足夠的營養儲備:正常種子在子葉或胚乳中儲存有足夠種子萌發所需的營養物質,乾癟的種子往往因缺乏充足的營養而不能萌發。
3.不處於休眠狀態:多數種子形成後,即使在條件適宜的情況下暫時也不能萌發,這種現象被稱為休眠。形成的主要原因:一是種皮障礙。有些種子的種皮厚而堅硬,或種皮上附著蠟質層或角質層,使之不透水、不透氣或對胚具有機械阻礙作用。二是有些果實或種子內部含有抑制種子萌發的物質。比如某些沙漠植物在長期的生活中,為了適應乾旱的環境,在種子表面具有水溶性抑制物質,只有在大量降雨後,這些抑制物質被洗脫掉才能萌發,以保證形成的幼苗不致因缺水而枯死。對於休眠的種子,若需促進萌發,應針對不同原因解除休眠。
促進種子萌發的方法
(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,待種皮變軟後即取出播種。(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,待種皮變軟後即取出播種。
(3)酸、鹼處理。採用酸、鹼處理種子,腐蝕種皮,處理後用清水洗淨藥劑。
(4)藥劑處理。大花牽牛種子在播種前用10-250毫克/升的赤黴素溶液浸種,可代替低溫的作用,促進其發芽。
(5)超音波處理。
(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。