*花粉的化学组成和作用:1、花粉外壁:果胶纤维素、角质和孢粉素;孢粉素---坚固、保护(抗酸、抗微生物分解)、吸水性;外壁含有来自孢子体细胞---绒毡层的蛋白,如糖蛋白---识别作用;内壁蛋白:分解酶2、花粉粒中的色素:胡萝卜素和类黄酮;传粉防止紫外线的破坏,有些植物与自交授粉不亲和有关;3、花粉中可溶性糖的种类和含量与花粉的生活力有关;4、花粉中的游离氨基酸和酰胺参加蛋白合成,为花粉萌发提供能源,调节PH值,提供花粉抗性;5、正常可育花粉脯氨酸含量高,不育含量低;6、花粉中含有大量的酶类,作为催化剂。其中同工酶和酯酶具有物种特点,可用于亲缘关系的鉴定7、花粉中含有各种内源激素调节花粉生长。
*花粉管进入胚囊的方式有几种:①经珠孔端②沿子房壁内表面经合点端③沿子房壁内表面经胚珠中部。
*合子分裂前的变化:1、细胞壁合成(受精前卵细胞合点端的壁不完全,一旦受精完成,再生新壁,合子被完全的壁包围)2、体积变化(不同植物不同表现)3、极性加强和细胞质中各细胞器增加和重新分布4、决定合子的第一分裂产生两个功能不同的子细胞。
胚的发育:从合子分裂开始,经过原胚和胚的发育和分化阶段最后达到成熟。 原胚时期特点:体积小,具浓厚的细胞质,细胞器丰富。继承了卵细胞大部分的细胞质,核糖体的密度比合子时期显著增加。
*双子叶植物的胚胎发育:表型为球形变为心形(子叶原基形成)到鱼雷形(子叶及下胚轴生长)。①八分体时期:合点端的四个细胞产生茎尖和子叶,珠孔端的四个细胞形成胚轴②心形胚:形成子叶原基,此时胚表现出结构和化学成分的差异③合点端的细胞起到胚根原的作用。下端是根皮层,上端是根冠和根表皮。 胚柄的作用:1、将胚体推进到胚囊中央(营养优势位)2、具传递细胞的特征,吸收母体养分供给胚体3、产生激素,调控胚体早期发育。
根据胚乳发育的特点,可分为3类:①核型胚乳:初生胚乳核分裂初期不伴随细胞壁的形成,因此形成大量游离核分散在胚囊内周边胞质中,胚乳维持游离核状态的时期长短因植物而异。从珠孔端胚体周围向合点端,从胚囊周边向里面自由推进。游离核分裂次数不等。②细胞型胚乳:胚乳发育过程中,每次有丝分裂后,随即进行细胞质的分裂,同时产生细胞壁,形成胚乳细胞,没有游离核时期。③沼生目型:胚乳核第一次分裂后,伴随细胞质分裂,形成大小不等的两个细胞,珠孔端一个较大,按核型方式发育成胚乳,合点端一个较小,保持不分裂或少数几次分裂,合点是吸收珠心营养的吸器。
*多胚现象:一个胚珠中产生两个或两个以上的胚,根据它在同一个胚囊里产生或是在多个胚囊中产生,将多胚分成1、简单多胚(真多胚):在同一个胚囊中发生几个胚的现象为真多胚现象。形成方式有①裂生多胚:有胚囊中的合子通过各种分裂方式而形成;无论是由合子或胚柄产生复数胚都是二倍体②额外卵产生:一个来源于受精卵(二倍体),一个来源于类卵细胞(单倍体)③助细胞产生:以助细胞为主助细胞变为卵状经受精或不受精发育而成④反足细胞产生⑤不定胚:由胚囊外的珠心或珠被形成,胚囊发育正常。2、复多胚(假多胚):从同一胚珠中的不同胚囊所产生的多胚。原因:①两个或多个胚珠(每个胚珠一个胚囊)在发育过程中由于空间限制,珠被融合②一个珠心发育两个或多个囊,由一个大孢子母细胞产生或珠心细胞无性生殖产生。
*种子完全成熟应具备以下特点: ①颜色的变化:植株由绿变黄,种子呈现本品
种固有的色泽,同时种皮坚韧,种子变硬②含水量下降:种子发育阶段含水量高达60—80%,成熟期含水量明显下降,玉米为25—40%,高梁、麦类和大豆等降至20—30%③种子干重最大:营养物质向种子中输送和积累停止,种子干重不再增加,千粒重达最高值④发芽率与活力最高:休眠的种子以破除休眠后的发芽率为依据。 种子的成熟过程:从胚珠发育成种子及营养物质在种子中累积和变化的过程。 种子成熟期间的主要生物化学变化是合成作用。
植株后期的同化作用是决定产量和种子品质的关键。 脂肪由糖分转化而来
*种子成熟过程中脂肪性质的变化:①游离脂肪酸减少而酸价降低,利于贮藏②碘价增加,因不饱和脂肪酸增加,脂肪酸从低级到高级,分子量从小到大。 酸价:中和1g脂肪中全部游离脂肪酸所需的氢氧化钾毫克数 碘价:与100g脂肪结合所需的碘的克数 种子油分储存在油脂体,它来源于内质网。
蛋白质的合成方式:1、直接合成:由茎叶流入种子中的氨基酸直接合成;2、间接合成:氨基酸进入种子后,分解出氨和酮酸,氨再与其他酮酸结合,形成新的氨基酸,再合成蛋白质。
生长素:①产生部位主要有幼嫩的芽、叶和发育中的种子②分布在生长旺盛的部位③主动运输,从形态学上端到形态学下端。
*种子内源激素在种子成熟过程中的变化规律:成熟过程中一般在胚珠受精以后的一定时期开始出现,随着种子发育,其浓度不断增高,此后又逐渐下降,直到成熟,仅存少量。
*种子内源激素在种子成熟过程中的作用:①种子的生长发育,包括种子成熟前的生长停滞②贮藏营养物质的累积③种子外部组织的生长发育④萌发后期和幼苗早期的生长发育⑤对发育中的果实紧密相连的组织和器官所发生的生理效应。 种子重量的变化:随种子水分的增减和干物质累积发生明显变化。鲜重在成熟后期达到最高,后逐渐降低;干重随成熟度增加,到完熟期为最高。 种子成熟过程中的脱水作用:种子对低含水量或脱水的忍耐程度,即植物种子在脱水后的活力或发芽力的变化的情况,其反面称为顽拗性或脱水敏感性。
种子脱水干燥的生理效应:1、酶类钝化①底物减少,酶与底物隔离②氧化增加③酸度增加④离子浓度增加;2、RNA水解酶类增加;3、复合体的形成①核糖核蛋白:大量mRNA破坏消失②酶原 环境条件对种子成熟期的影响:(1)湿度:空气RH较低,对种子成熟有利;在干旱情况下,种子成熟期会显著提早,形成瘦小皱缩的种子;在盐碱地,由于土壤溶液浓度很大,也提早成熟,种子瘦小(2)温度:较高的温度可促进缩短成熟期,并对于干物质的积累也有明显的影响;如果成熟过程中遇到低温,就要延迟成熟期,并往往形成秕粒或种子不饱满;过高温度影响种子的饱满度;早中稻品质较差,晚稻品质较好,适当的低温有利于种子品质的提高(3)营养条件:施用磷肥或进行根外追施磷肥,对促进有机物质的运转以及提早成熟,增加粒重,提高产量均有作用;成熟期间施用氮素肥料过多,会促进营养生长,因而延迟成熟;氮少,种子瘦小成熟期缩短。
第二章
种子外部形态性状评价:种子的长度和宽度一般比较稳定,厚度和千粒重受生长环境和栽培条件影响较大。
种子的组成:(1)皮层:表面附属物;果皮(子房壁发育而来);种皮(珠被);(2)种胚:胚芽;胚轴;胚根;子叶;(3)胚乳:内胚乳(由受精极核3n发育而来);外胚乳(由珠心层2n直接发育形成)。
胚乳:①位于胚的四周---蓖麻、荞麦②胚的中央---甜菜③胚的侧上方---禾本科④种子基部---银杏⑤与胚胎相互镶嵌---葱类
*
第三章
*平衡水分及对种子安全贮藏起到的作用:指种子对水分的吸附与解吸达到动态平衡时种子的含水量。平衡水分受环境影响,同时影响种子含水量,环境湿度大平衡水分大,种子含水量高,不利于储藏,反之耐储藏。
*籼稻和粳稻哪个更好吃,为什么:水稻中的淀粉成分由许多葡萄糖分子组成,分直链淀粉和支链淀粉。籼稻直链淀粉含量>25%,而粳稻中含量<20%。米饭中直链淀粉含量低好吃,质地较软,粘性较强。所以粳米比籼米好吃。
*加工精度高的面粉与加工精度低的面粉比较谁更不耐贮藏:加工精度低的面粉更不耐贮藏。整粒小麦中主要有胚、胚乳及糊粉层,胚含有丰富的蛋白质和脂肪,以及较多的可溶性糖,易于被微生物侵染和仓虫危害;糊粉层含有大量的糊粉粒,含有丰富的蛋白质、脂肪和灰份。加工是对子粒从外往里的打磨,除去外表易变质的胚和糊粉层部分,剩下的胚乳则是磨粉的主要成分。
*禾本科中玉米、小麦和水稻哪一类不耐贮藏:玉米最不耐贮藏,三者成分含量的比例接近,而其中玉米的胚最大,胚含有丰富的蛋白质和脂肪,以及较多的可溶性糖,易于被微生物侵染和仓虫危害。
*脂肪的酸败:种子在贮藏过程中,由于脂肪变质产生醛、酮、酸等物质,发生不良气味和滋味,使种子品质降低,称为酸败。分为水解和氧化两个过程。 醇溶蛋白占面筋总蛋白40-50%,在组成上具有高度异质性和复杂性。 种子的营养价值决定于:①种子中蛋白质的含量②构成蛋白质的氨基酸尤其是人体必需氨基酸的比率③种子蛋白质能被消化和吸收的程度。 8种人体必需氨基酸:“假设来写一两本书” 种子生理活性物质:种子中含量很低,但具有调节种子生理状态和生化变化的作用,促使种子生命活动的强度增高或降低的某些化学物质称为生理活性物质,包括酶、维生素和激素。
第四章
*种子休眠:在一定时间内,具有活力的种子(或者萌发单位)在任何正常的物
理环境因子(温度、光照/黑暗等)的组合下不能完成萌发的现象。
种子休眠原因:①种子未完成生理后熟②种皮(果皮)的障碍③抑制物的存在④由于不适宜条件的影响。
*[大题]种子休眠原因:1、胚休眠①形态休眠:内部的胚在形态上尚未成熟。种胚发育的适宜条件是潮湿和较高的温度。②生理休眠:种子中存在代谢缺陷而尚未完全后熟。③形态生理休眠:MPD种子具有未发育完全和生理休眠的胚,其种子萌发需要释放休眠的预处理。2、皮层障碍①种皮不透水(蜡质角质层疏水;栅栏细胞)②种皮不透气(种皮上含有大量酚类物质和过氧化物酶,氧化成醌过程中吸收O2;醌类物质宜于蛋白质结合形成黑色沉淀)③种皮的机械约束作用(使胚不能向外伸展)④种皮阻止抑制物质逸出(种子的内部组织及外部复被物含有萌发抑制剂。种皮减少抑制剂向外扩散。将离体胚放入水中能促进抑制剂的流失,因而促进萌发)⑤种皮减少光线达到胚部。3、抑制物质的存在:①抑制物质可以存在于种子的不同部位②抑制物质的种类众多难以进行合理的分类③没有专一性④抑制物质会发生转化,逐渐消除其抑制作用而使种子解除休眠状态。4、光:根据种子发芽对光敏感性状态不同,可将种子分为以下三类①白光可以结束种子休眠②白光抑制发芽③一般对白光不敏感。5、不良条件的影响:不良条件可以使种子产生二次休眠。 种子的休眠由多种因素共同作用的结果。
二次休眠:原来不休眠的种子或已通过休眠的种子产生休眠,即使再将种子移置正常条件,种子仍然不能萌发。 激素在种子休眠中的作用:①脱落酸是较普遍存在与种皮、子叶和中胚轴内的抑制物质②赤霉素和细胞分裂素是与之相对的发芽促进物③一般而言在休眠种子中脱落酸占优势,当种子休眠解除时,赤霉素等占优势。 休眠期:种子从收获起至发芽率到80%所经历的时间。 硬实:具有种皮不透水而不能吸胀发芽并保持原来大小状态的种子,是数量性状。一般在黄熟后期结束至完熟初期。
影响硬实形成的因素大体上可分为:①内部因素:植物种类、种子本身成熟度和形态特点等②外表因素:种子发育、成熟和贮藏过程当中的土壤条件(包括土壤营养和水分供应状况)、空气相对湿度、气温变化以及光照情况等外界环境因子。 种子硬实率在贮藏期间主要取决于贮藏温度和湿度。 *硬实种子的处理:①机械处理:处理硬实最有效的方法②低温处理③高温处理:④干湿交错处理⑤化学方法:酸蚀处理;碱液浸泡⑥生物处理
萌发:种子生理上,干燥种子吸水到种胚突破种皮的过程;种子技术上,种胚恢复生长并长成具有正常构造幼苗的过程。
萌发的本质:种胚(最幼嫩的植物原始体)从生命活动相对静止状态恢复到生理代谢旺盛的生长发育阶段。 *种子萌发过程:1、吸胀:是种子萌发的起始阶段;并非活细胞的一种生理现象,而是胶体吸水体积膨大的物理作用;吸胀能力的强弱决定于种子的化学成分。2、萌动:种子萌发的第二阶段;首先冲破种皮的部分是胚根,水分过多时,胚芽先出。3、发芽:种子检验规程对发芽定义是当种子发育长成具备正常主要构造的幼苗才称为发芽。 萌动:吸水虽然暂时停滞,但种子内部的代谢开始加强,转入一个新的生理状态。 *种子萌发的生理生化过程:1、细胞活化和修复:细胞膜修复;酶系统的修复;DNA修复。2、种胚的生长和合成代谢:活化和修复基础上细胞器和膜系统的合
成增殖;细胞中新线粒体形成,数量进一步增加;细胞的内膜系统之内质网和高尔基体也大量增殖。3、一方面在呼吸过程中转化为能量,用于生长和合成;另一方面通过代谢转化成新细胞组成的成分;贮藏物质的分解需在种子萌动之后。4、蛋白质的转化分解:①贮藏蛋白可溶化②可溶性蛋白完全氨基酸化。5、在萌发过程水解产生的脂肪酸中优先被分解利用的一般是不饱和脂肪酸,萌发中随脂肪的分解,酸价逐渐上升,碘价逐渐下降。6、在萌发过程中主要的呼吸途径是:糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径。7、种子萌发初期的呼吸基质主要是干种子中原来预存的可溶性物蔗糖以及一些棉子糖类的低聚糖。
呼吸强度:在一定时间内单位重量种子放出的二氧化碳或吸收的氧气量。 *[细节]种子萌发的条件:水分供应、适宜的温度和氧气供应。另外,光照、化学物质、土壤因素、生物因素对萌发亦有一定的影响。1、水分①种子发芽的最低需水量②影响种子水分吸收的因素:主要受种子化学成分、种被透性、外界水分状况和温度影响③种子的吸胀损伤和吸胀冷害:冷害与质膜损伤关系密切,同时揭示损伤质膜的选择透性功能受到破坏;适应性的保卫反映是标记种子发生吸胀冷害的信号;线粒体发育及其功能受到阻碍和破坏是导致种子吸胀冷害的关键;程度取决于共同、互补的双修复过程的完善度。2、温度①种子发芽温度三基点:最低温度和最高温度(种子至少有50%能正常发芽的最低、最高温度界限);最适温度(种子能迅速萌发并达到最高发芽百分率所处的温度,大多数作物在15-30℃范围内均可良好发芽);温度要求与作物的生育习性以及长期所处生态环境有关;生理状态对其也有一定影响。②变温促进种子发芽的效果:种子发芽要求变温的作物往往是喜温、休眠和野生性状较强的一些种类。3、氧气①萌发时氧气供应的影响因素。限制O2供应的主要因素是水分和种皮②种子发芽时需氧多少与作物的系统发育有关③当种子吸水时,随着吸水量的增加,其需氧量随之快速增加。4、其他因素①光②二氧化碳:高浓度对发芽危害程度要比缺氧为轻。
*吸胀损伤:有的种子如大豆、菜豆,本身种皮较薄,蛋白质含量高,吸水力强。如果种子吸胀速率快,细胞膜就无法修复而且出现更多损伤,物质外渗加剧,种子发芽成苗能力下降。 *吸胀冷害:有些作物干燥种子(水分12-14%以内)短时间在零度以上低温吸水,种胚就会受到伤害,再转移到正常条件下也无法正常发芽成苗。 吸胀冷害发生的机理:冷害发生在高水势的情况→种子快速吸水→种胚细胞膜体系结构受损→细胞内溶物的大量外渗。 原初位点作用在生物膜上。 变温有利于种子发芽的原因:①有利于氧气的供应,促进酶的活动②提高物质效率③消除有毒的中间产物的作用。
第六章
种子贮藏习性是物质在长期系统演化过程中所处地理及其生态环境决定的,物种间差别的多样化是自然选择的结果。
*[大题]种子寿命的影响因素:1、种子特性①种皮结构:凡种皮结构坚韧、致密、具有蜡质和角质的种子,尤其是硬实,其寿命较长。反之,种皮薄、结构疏松、外无保护结构和组织的种子,其寿命较短②化学成分:含油量高的种子比淀粉和蛋白质种子较难贮藏;含油量、亚油酸等不饱和脂肪酸较多的种子更难贮藏③生理状态:种子若处于活跃的生理状态,耐藏性是很差的④物理性质:小粒瘦粒种
子、破损种子其比面积大,且胚部占整粒种子的比率较高,因而呼吸强度明显高于大粒、饱满和完整的种子,其寿命较短⑤胚的性状:相同条件下,一般大胚种子或者胚占整个籽粒比例较大的种子,寿命较短⑥正常型种子和顽拗型种子:正常型适于干燥低温贮藏特性;顽拗型不耐低温贮藏和不耐脱水干燥。2、环境因素①湿度:关键因素②温度:贮藏温度越低正常型种子的寿命越长③气体:一般,氧气会促进种子的劣变和死亡,而氮气、氦气、氩气和二氧化碳则延缓低水分种子的劣变进程,但高水分种子则加速劣变和死亡④光:紫外线对种胚有杀伤作用⑤微生物及仓库害虫:真菌和细菌的活动,能分泌毒素并促使种子呼吸作用加强,加速其代谢过程,因而影响其生活力。
*哈瑞顿通则:①当种子水分在5-14%范围内,每上升1%,种子寿命缩短一半(后经Roberts等人修正为每上升2.5%水分,寿命缩短一半)②在0-50℃范围内,温度每上升5℃,种子寿命缩短一半(后经Roberts等修正为温度每上升6℃,种子寿命缩短一半)
种子胚成熟后不可避免的进入衰老的阶段。 老化:一般指种子的自然衰老现象 人工加速老化:高温和高湿条件下加速老化进程,依次测定种子的耐贮性和活力 劣变:种子生理机能上的恶化和变质
衰老:种子逐渐丧失生命力的过程导致种子的老化和劣变。
*影响种子寿命即调控种子衰老进程的四要素因子:①温度、种子水分、氧气和种子本身的状况与特征(成熟度和活力水平)②种子的健康度(带菌情况)③种子形态结构种皮及其附属物和种子胚细胞特别是蛋白质的抗逆性④内源抗氧化剂种类和含量。
*种子衰老失活的四个关键变化:①呼吸代谢失调,即高效的TAC-细胞色素呼吸链和PPP戊糖途径转变为低效产能的EMP-乙醇发酵途径②代谢过程某些环节上的受阻或受损造成其他代谢过程中不可少的微量物质短缺,导致呼吸链的中断和受阻③若干关键酶的活性下降乃至丧失。导致生理过程的停止,加速种胚细胞的衰老和失活④有一些破坏力酶的活性增强。
*超干贮藏及其意义:将种子MC突破5-7%下限,即采用超标准的低MC种子在升高温度的条件下贮藏。意义是利于种质资源的保存,节约成本。
第七章
种子活力测定的意义:进行种子活力测定,及时了解种子活力状况①可指导生产中选用高活力种子②正确评定种子质量等级和价格③掌握仓贮变化,改善仓贮条件④保证播种质量,一播全苗⑤妥善处理低活力种子 强活力种苗:1.完善的细胞结构和功能(特别酶体系),吸胀后保持旺盛的代谢强度。2.在广幅度的环境条件下,尤其在逆境的土壤中能迅速,整齐出苗,而且幼苗生长茁壮。3.植株生长发育良好,抗逆力强。4.稳产、高产。5、获得具有高生产潜力、耐藏性好的优质种子
*种子活力的概念:①ISTA:种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活性水平和行为的那些种子特性的综合表现②AOSA:种子活力是指在广泛的田间条件下,决定种子快速整齐出苗和长成正常幼苗潜在能力的总称。 *发芽:当种子发育长成具备正常主要构造的幼苗才称为发芽。
*种子活力与发芽率、发芽力之间的关系:高活力的种子一定具有高的发芽力和生活力,具有高发芽力的种子也必定具有高的生活力;但具有生活力的种子不一
定都具有发芽力,能发芽的种子活力也不一定高。
*影响种子活力的因素:1、遗传因素(内因)①作物、品种间差异②杂种优势③种皮开性裂及颜色④子叶出土类型⑤硬实⑥对机械损伤的敏感性⑦化学成分⑧幼苗形态结构⑨低温发芽特性(10)成熟期。2、环境因素(1)种子发育成熟状态的影响①土壤肥力与母株条件②气候条件③成熟度④栽培条件;(2)种子成熟后状态的影响①加工损伤②储藏条件(3)发芽条件的影响①吸胀冷害②吸胀损伤
杂种优势原因:(1)种子萌发幼苗生长中线粒体的互补作用,促进了蛋白质、DNA和RNA的迅速合成(2)杂种呼吸代谢效率高。
国际种子检验规程(ISTA)提出活力测定目的:提供有关种子批在一个广泛的环境下的播种价值和贮藏潜力的信息。
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