第一節(jié) 種子的解剖結(jié)構(gòu)
農(nóng)作物基本上都是種子植物,包括土豆、紅薯、蔥、蒜等主要以塊莖或鱗莖進(jìn)行無(wú)性繁育栽培的作物也都是種子植物。種子植物有裸子植物和被子植物之分,區(qū)別在于裸子植物種子的胚珠(胚胎)是裸露在外的,如松、柏樹(shù)、紅豆杉、銀杏樹(shù)等,它們的種子不是開(kāi)花形成的,因而也沒(méi)有果實(shí)。銀杏樹(shù)長(zhǎng)出的“果實(shí)”白果,其實(shí)是銀杏樹(shù)的種子,里面的食用部分是種子的胚乳;紅豆杉種子外面包覆的一層肉質(zhì)物,外觀(guān)似果實(shí)但其實(shí)是假種皮發(fā)育而來(lái)的假果。
被子植物又叫開(kāi)花植物,種子的胚珠在胚胎時(shí)期即被子房包覆,著生在子房?jī)?nèi)壁的胎座上。絕大多數(shù)農(nóng)作物都是被子植物。
被子植物又有單子葉和雙子葉之分,禾本科糧食作物如小麥、水稻和玉米等都是單子葉植物,大多數(shù)蔬菜作物都是雙子葉植物。子葉是種子中胚的一部分,是最早出苗的葉子,出一片葉就是單子葉,出兩片或兩片葉以上就是雙子葉。雙子葉植物種子最直觀(guān)的是南瓜子和蕓豆、蠶豆,兩片對(duì)稱(chēng)的瓜子肉或豆瓣就是子葉。雙子葉植物的子葉基本上大同小異,不像隨后長(zhǎng)出的真葉那樣可以根據(jù)葉片的形狀辨識(shí)出植物的種類(lèi);但有些植物的子葉不出土而是留在土中和種殼一起腐爛,我們會(huì)在下文中提到這一點(diǎn)。
種子由種皮、胚和胚乳組成;種皮具保護(hù)功能,胚是種子最主要的部分,由子葉、胚芽、胚軸和胚根組成,萌發(fā)后長(zhǎng)成新的個(gè)體;胚乳主要以糖分(淀粉)脂質(zhì)或蛋白質(zhì)的形式儲(chǔ)存養(yǎng)分,為種子萌動(dòng)、破土出苗提供營(yíng)養(yǎng)。
雙子葉植物(白菜、蘿卜)種子的解剖結(jié)構(gòu)
(圖片來(lái)自ResearchGate,作者Bert Van Duijn)
單子葉植物(玉米)種子的解剖結(jié)構(gòu)
(圖片來(lái)自大英百科全書(shū))
瓜類(lèi)和豆類(lèi)等雙子葉蔬菜作物沒(méi)有胚乳,或者在種子的發(fā)育過(guò)程中胚乳已被轉(zhuǎn)移到子葉中,種子萌動(dòng)后需要的營(yíng)養(yǎng)就主要由子葉提供,它們的子葉貯存的養(yǎng)分多,因而也特別肥厚。子葉破土見(jiàn)光后產(chǎn)生綠葉體,在幼苗時(shí)期進(jìn)行光合作用,為幼苗生長(zhǎng)提供更多的營(yíng)養(yǎng)。
菜豆種子的解剖結(jié)構(gòu)
(圖片來(lái)自Natural Journals)
第二節(jié) 種子的萌發(fā)與出苗
種子通過(guò)種孔(瓜子的尖頭,豆瓣的種臍附近)吸水后萌發(fā),胚根從種孔首先伸出向下生長(zhǎng)形成主根,然后胚芽突破種皮向上生長(zhǎng)破土出苗形成莖和葉;胚軸以子葉在胚軸上的著生點(diǎn)為界,分為上胚軸和下胚軸,出苗時(shí)生長(zhǎng)速度不同形成不同的出苗類(lèi)型。
上胚軸和下胚軸在種子萌發(fā)后的生長(zhǎng)速度不一樣,尤其是下胚軸是否伸長(zhǎng)決定著兩種不同的破土出苗類(lèi)型:第一種類(lèi)型是種子萌發(fā)后,下胚軸迅速向下生長(zhǎng),將子葉推出地面,這是子葉出土類(lèi)型,十字花科、茄科、瓜類(lèi)作物以及大豆都是這種類(lèi)型,出苗的時(shí)候我們最先看到的是兩片子葉。
菜豆種子的萌發(fā)與出苗(子葉出土型)
(圖片來(lái)自SketchBubble)
另一種破土出苗的類(lèi)型是,下胚軸不伸長(zhǎng),胚芽被不斷向上生長(zhǎng)的上胚軸頂出地面,子葉卻仍然留在土中,這是子葉留土類(lèi)型,豌豆、蠶豆、紅花菜豆等豆類(lèi)作物以及單子葉小麥、水稻、玉米等糧食作物都是這種類(lèi)型,它們出苗時(shí),我們直接看到的是胚芽出土后長(zhǎng)出的真葉。
豌豆種子的萌發(fā)與出苗(子葉留土型)
(圖片來(lái)自Biology LibreTexts)
子葉留土的出苗類(lèi)型因?yàn)樽尤~不出土不能產(chǎn)生光合作用,相對(duì)于子葉出土的出苗類(lèi)型來(lái)說(shuō)前期生長(zhǎng)較慢,但后期生長(zhǎng)較快,同時(shí)在土壤中受到保護(hù)的子葉持續(xù)為幼苗提供子葉中貯存的養(yǎng)分直到養(yǎng)分耗盡,幼苗相對(duì)來(lái)說(shuō)有較強(qiáng)的抗霜凍等抗逆能力。
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