種子的胚從相對靜止狀態變為生理活躍狀態,並長成營自養生活的幼苗的過程(見彩圖)。生產上往往以幼苗出土為結束。種子萌發的前提是種子具有生活力,解除瞭休眠,部分植物的種子還需完成後熟過程。

歐洲白櫟堅果生出的胚根及側根

歐洲白櫟的種子萌發——胚芽與胚軸出現

歐洲白櫟的種子萌發——兩大瓣子葉包圍著胚芽和胚軸

歐洲白櫟的種子萌發——胚芽的發育:可以看到第一個嫩梢

頂端長出嫩葉,子葉常封閉在堅果內

一株具完整根系、主幹和若幹葉片的幼苗

歐洲白櫟的種子萌發

  萌發過程 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5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(如 α-淀粉酶、蛋白酶等)的合成。水解酶將胚乳中貯存的淀粉、蛋白質水解成可溶性物質(麥芽糖、葡萄糖、氨基酸等),並陸續轉運到胚軸供胚生長的需要,由此而啟動瞭一系列復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,隻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 種子萌發要求有適宜的水分、溫度和氧供應。有些植物的種子萌發還受光照有無的調節。

   休眠的種子含水量一般隻占幹重的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;而禾谷類種子如小麥、水稻等以含淀粉為主,吸水較少。一般種子吸水有一個臨界值,在此以下不能萌發。例如大豆萌發時要求最低吸水量為風幹重的120%,而小麥則為60%,水稻為35~40%。

  溫度 各類種子的萌發一般都有最低、最適和最高3個基點溫度。溫帶植物種子萌發,要求的溫度范圍比熱帶的低。如溫帶起源植物小麥萌發的3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3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恒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℃下也隻有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。

   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。脂肪種子也叫含油種子,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。

   有少數植物如黃榕、煙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 bienusis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,隻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,避免瞭幼苗因表土水分不足而幹死。此外還有些植物如萵苣的種子萌發有光周期現象(見光敏素)。

  研究意義 瞭解作物種子萌發所需的條件,掌握土壤濕度和播種深度,對於播種後早出苗、出全苗極為重要,是獲得高產的第一步。有些作物如早稻的某些品種,種子沒有休眠期,收獲時如遇雨水和高溫,就會在農田或打谷場上的植株上萌發,這種現象稱為胎萌。種子在貯藏時如果濕而熱也會萌發。有些雜草種子由於休眠期的個體差異,或在土層內分佈深度不同,在若幹年內陸續萌發,使防除困難。

  

參考書目

 A.M.Mayer,A.Poliakoff-Mayber,The Germination of Seeds,3rd ed.,Pergamon Press,London,1982.