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种子是一个活体。要用看待活体的角度来理解。

种子的化学成分

种子作为植物繁衍后代的最佳器官,是由各种各样化学物质组成的活的有机体。种子化学成分的种类,含量和分布,与种子的生理状态、耐贮性,营养价值、利用价值、检验方法原理、品质育种密切相关。

依化学组成分,主要有糖类   脂类   含氮物质   水   矿物质

结构物质如结构蛋白（参见结构蛋白课件。）、核酸（参见免疫能力提高可见）、磷脂（参见磷脂课件）、纤维素（参见纤维素课件）等

贮藏物质,如淀粉、可溶性糖、贮藏蛋白、脂肪等

生理活性物质,如酶、维生素、植物激素等。

其他 水、矿物质、有毒物质（包括次生代谢产物）等。

不同作物种子,化学成分的种类基本相似,差异主要在含量上。根据不同作物种子化学成分含量的差异,可把种子分为:

粉质种子—淀粉含量明显高(60-70%)，脂肪极少(1~4%)，

蛋白质(8-12%)—主要为禾谷类。

蛋白质种子--蛋白质含量明显高(20-30%)--淀粉含量也高(50%)例如食用豆类。脂肪含量也高(20-48%)例如油用豆类。

油质种子—脂肪含量明显高(30-50%),蛋白质亦高(20-30%)。

种子化学成分的分布

不同类型的种子,其种胚、胚乳、种被三部分所占比例差异很大,各部分所含化学成分的种类和数量也不同,决定了各部分生理机能不同,营养价值、利用价值不同,耐贮性不同。

有胚乳的禾谷类种子,以小麦为例,其各部分所占比例及所含化学成分如下。

胚—无或极少淀粉,高蛋白、高脂肪、高可溶性糖含量,矿物质、维生素也高，营养价值高,但易生虫发霉、酸败,不耐贮。

胚乳—主要为淀粉、贮藏蛋白、低脂肪、低可溶性糖、低灰分、低维生素。营养价值不高、耐贮藏。

种被-主要为纤维素,多矿物质—无能量营养价值。但是可以保健康。这句话很重要。要认真理解。

糊粉层----与胚相似。高营养价值的生理活性成分就集中在糊粉层中，是小麦中的精华所在。

麸皮=种被+糊粉层+胚

其它禾谷类种子的情况与小麦类似,其中玉米胚大、胚中脂肪高,不耐贮,但可榨油。例如玉米油。

种子水分

水分是种子新陈代谢的介质和生理生化变化的参与者,对种

子的物理、生理特性均有影响。

1种子水分的存在状态

种子中的水分是一个复杂的体系,通常将其分为自由水和束

缚水两种状态。

自由水(游离水)

不被种子中的胶粒吸引或吸引很小,能自由流动的水。存在于毛细管和细胞间隙。具有普通水的性质,O℃以下能结冰,自然条件下易蒸发。能做溶剂,能引起种子强烈生命活动。

束缚水(结合水)

被种子中的亲水胶体紧紧吸引不能自由流动的水。与亲水物质紧密结合具有普通水的性质,O°以下不结冰。只有加温加压才蒸发掉一部分。不能做溶剂,不易引起种子强烈生命活动。

种子中水分的存在状态与种子的生命活动密切相关:只存在束缚水时,新陈代谢极微弱,易贮藏。自由水出现,呼吸强度迅速升高,代谢旺盛,病虫滋生。达一定限度,出现萌发。

种子的临界水分和安全水分:

临界水分即自由水和束缚水的分界,指自由水刚刚去尽,留

下的为达饱和程度的束缚水时的种子含水量,又称束缚水量。

临界水分只因种子化学成分的不同而异,亲水胶体含量高,亲水物质亲水性强,种子的临界水分就高,如蛋白质种子。

一般禾谷类种子的临界水分为12—13%,油质种子为9-10%

(含油量愈高,临界水分愈低)。这就是种子保存需要注意的问题。种子的临界水分是种子安全水分确定的主要依据。

安全水分—能够保证种子安全贮藏的种子含水量范围。

每逢种子入库,都要先确定其安全水分。

种子的临界水分:临界水分高—安全水分可以高。

临界水分低—安全水分必须低。一般原则:安全水分≤临界水分。

3.种子的吸湿性和平衡水分:

种子是具多孔性毛细管结构的胶体,具有吸附外界水蒸汽或其它气体的能力—吸附。这就是种子保存要注意空气湿度的原因。

当环境改变时,种子吸附的气体分子又可释放到空气中去

-----解吸。

种子对水汽吸附与解吸的性能称为种子的吸湿性。

种子对水分的吸附与解吸随外界条件而变换。

当种子在外界条件相对稳定的条件下一定时间后,对水分的吸附与解吸达到动态平衡,此时的种子含水量就称为该条件下的平衡水分。

种子中的主要贮藏物质—糖类、脂类、蛋白质

糖类---所有种子均含有糖类,一般占干重的25~70%。是种子呼吸的主要基质,糖类所处的状态，是和种子成熟度，活性，生长发育等情况有很大的关联。

可溶性糖很少、禾谷类一般2%,主要存在于胚和胚乳的外围组织,充分成熟种子主要为蔗糖,未成熟和萌动的种子除蔗糖外,还有单糖、麦芽糖。

不溶性糖很多,主要有淀粉、纤维素、半纤维素，果胶等。

淀粉—由葡萄糖缩合而成,为白色粉状物。

淀粉由两种成分构成

直链淀粉—约占含量的20~25%,分子量小,直线连接,易溶于热水,遇碘呈兰黑色,粘度低。我们做饭用的淀粉勾芡就是直链淀粉。淀粉与碘呈颜色反应，直链淀粉为蓝色，支链淀粉为红褐色。

支链淀粉约75~80%,分子量大,分枝状连接，遇碘呈紫红色,粘性大。

籼稻米—含直链淀粉25%

粳稻米—含直链淀粉<20~20%。

糯稻米—几乎100%支链淀粉。为什么东北大米有粘性的原因。

糯性--紫红

非糯性---兰黑

纤维素和半纤维素

—为组成细胞壁的主要成分,果种皮中含量高。纤维素亦是由葡萄糖缩合而成,葡萄糖根间以β—14苷键连接,分子间成束状排列,具较强韧性,难分解利用。半纤维素为多缩戊糖和已糖的混合物,可作“后备食物”。

脂类—脂肪是种子中的主要脂类物质。

1、脂肪:脂肪是油质种子中的主要贮藏物质,在种子生命活动中占重要位置。

种子植物中,油质种子占90%,为什么?

脂肪比重低、含能量高,是营养物质最经济有效的贮藏形式。

种子的脂肪以脂肪体的形式存在于种子的胚和胚乳中,但禾本科的淀粉胚乳中不含脂肪体。种子中的脂肪是多种甘油三酯的混合物,其品质优劣,决定于其组成成分中的脂肪酸种类和比例。

种子中的脂肪酸，饱和脂肪酸，软脂酸(16:0),

2，硬脂酸(18:0)

不饱和脂肪酸 熔点低,不易凝固。

油酸(18:1)品质优

亚油酸(18:2)

亚麻酸(18:3)

芥酸(22:3)—异味，不易消化

种子脂肪中的脂肪酸绝大多数与甘油结合在一起,但也有少数呈游离态。游离脂肪酸含量的多少,用酸价表示;而脂肪酸的不饱和程度,用碘价表示:

酸价—中和1克脂肪中全部游离脂肪酸所需KOH(NaOH)毫克

碘价—100克脂肪所能吸收碘的克数。

脂肪酸价低、碘价高,表明品质好。种子成熟过程中,酸价降低碘价升高,种子完熟时达到极限:种子贮藏、萌发过程中,酸价升高、碘价降低。贮藏中随油脂酸价的升高,种子的活力降低。

油脂的酸败—油脂或油质种子保管不当或贮藏过久,会产生一些醛,酮、酸类物质,从而产生不良气味,称之为油脂酸败。

磷(拟)脂为种子中的结构物质,生物膜的主要成分,较脂肪复杂:甘油+脂肪酸+磷酸+含N碱。胆胺--脑磷脂

胆碱—卵磷脂

禾谷类种子中磷脂含量较低(0.4~0.6%),油质种较高(16~17%),整粒种子中,尤以胚芽中含量最高。

磷脂具一定亲水性,具有限制种子透水性、阻氧化作用,有

利于种子生活力保持。

蛋白质—是种子中的主要含N物质,另有极少量非蛋白质态N(游离氨基酸、酰胺类),分布于胚和糊粉层中。

种子蛋白质的种类

简单(贮藏)蛋白—仅由氨基酸组成

复合(结构)蛋白一简单蛋白+非蛋白部分

酶蛋白—生理活性物质

结构蛋白质主要存在于种子的有生命部位:贮藏蛋白含量较多,以蛋白体的形式存在于子叶、胚乳中,供种子萌发时转

化利用。

清蛋白—水溶性蛋白,溶于水或微酸溶液

球蛋白—盐溶性蛋白,溶于10%NaCl—豆类蛋白的主要成

醇溶性谷蛋白—醇溶性蛋白,溶于70%酒精，禾谷类种子特有。

醇溶性谷蛋白和谷蛋白是面筋的主要成(74.2%)

溶性谷蛋白具好的延伸性但弹性差,麦谷蛋白则具高弹性但延伸性差。

蛋白质中氨基酸的组成常见20种。其中8种必需氨基酸。

蛋白质含量高,氨基酸组成比例好,可消化程度高，种子的营养价值高。

禾谷类种子：蛋白质含量低,仅为豆类的12~1/3。赖氨酸含量低,玉米中色氨酸含量也低。胚乳中主要是醇溶、碱溶蛋白,二者中以谷酰胺、脯、亮氨酸为多胚中清、球蛋白较多,二者中赖,色、精氨酸的比例高。

种子中的生理活性物质—某些含量很低但却能调节种子的生理状态和生化变化的成分。

酶

种子中含有的酶种类繁多,植物体中含有的六大酶类即氧化还原酶类、转移酶类、裂解酶类、异构酶类、合成(连接)酶类种子中均有。

植物激素

植物激素在种子中有较植株的其它部位更多的含量,对种子和果实的形成、发育、成熟、休眠、脱落、衰老、萌发起调

控作用。

生长素(IAA)存在于种子各部分但以胚芽鞘尖、根尖为多。随果实种子的生长而增加,随成熟迅速降低,发芽时含量和活性又迅速升高。能促进种子、果实、幼苗生长。能引起单性结实。

赤霉素(GA)—

种子具合成GA能力,种子中GA含量高于植株其它部分。能促进种子、果实生长,调控种子休眠与萌发,常用于种子处理。

细胞分裂素(CK)—幼果和未成熟种子是CK的主要合成场所。CK的作用主要是促进细胞分裂,从种子形成到旺盛生长期含量很高,种子长大进入成熟期开始逐渐降低,种子完熟时及至消失,萌发时又重新出现。CK能打破因ABA存在导致的种子休眠。

脱落酸(ABA))—因促进基、叶、幼果的脱落而得名。

ABA能诱导休眠、抑制发芽,随果实和种子的成熟而增加,随贮藏而减少,劣变时又升高。

乙稀—为具很强生理活性的气体,在成熟的果实、发芽的种子、衰老器官中均有存在,能促进果实成熟,调控种子休眠与萌发。施加外源乙烯能打破花生、苍耳等种子休眠。

维生素

维生素是维持人体正常代谢的必需物质,但人体却无合成维生素的能力,必须靠食物供给。种子具有合成维生素的能力,合成后主要贮存于胚部和糊粉层中。

种子中的维生素主要有两大类:

脂溶性维生素—溶于脂类溶剂,主要有:

VA源(抗干眼醇)—胡萝卜、茄科中含量高

VE(生育酚)----阻氧化、抗衰老

水溶性维生素—溶解于水,主要有:

维生素B族,包括:

VB1(硫胺素,抗肠胃炎)

VB2(核黄素,抗皮肤炎)

VB6(吡哆醛,防消化不良)

VB12(防恶性盆血)

Vpp(抗癞皮病)

另有泛酸,叶酸(防畸形)生物素(H)

种子发芽过程中大量生成,茄科种子、花生果皮中较多

VC(抗坏血酸)

绝大多数维生素主要集中于种子的胚和糊粉层中。

维生素在种子中的功能

作为酶的主要成分,直接影响酶的合成和活性.与萌发有关,如VB1、VB6能刺激胚根生长.

与自交系配合力有关Vpp、VH高配合力强,肌醇高的配合力弱.

种子中的其它化学成分

1.矿物质—为种子所含的金属和非金属矿质元素如P,K,S,Mg,Fe,Ca,Mn,Cu,Na,si,是将种子置高温下烧灼氧化后的白色残留物,又称灰分。

种子中的灰分含量比绿色组织少,一般禾谷类15~3%,主要存在于果种皮和胚中,豆类较高。

许多矿质元素对种子萌发和幼苗生长起作用,亦可提高抗性。

就营养而言,矿质元素都是人体所需要的,但因人体不缺乏,故不作为营养物质。灰分含量是面粉等级的重要指标.

2有毒物质—种子还含有一些对人畜有毒的物质或成分,称为种子毒物,依其产生的来源,可分为内源性毒物和外源性毒物.

内源性毒物是植物种子本身固有的化学成分,能世代遗传主要的内源性毒物有:大豆中的皂苷和胰蛋白酶抑制剂,油菜中的芥子苷和芥酸,棉籽中的棉酚,高梁中的单宁,马铃蓼块茎中的茄碱.

其含量因作物和品种而异。

种子中内源性毒物的存在,是植物长期系统发育过程中自然

选择的结果,对自身的生存繁衍起某种保护作用,如皂苷抑制萌发(引起休眠),棉酚能避虫鼠,抗病虫;单宁避鸟害、抗病等,茄碱则使之具愈伤反应。但内源性毒物许多对人畜是有毒的,如皂苷有溶血作用,芥子苷水解后的异硫氰酸脂和恶唑烷硫酮会造成甲状腺肥大,棉酚能引起低钾麻痹症及血管神经受损,单宁可能具致癌作用,茄碱有致畸胎作用。

降毒措施

适当加工,如豆类煮熟、棉饼浸泡、土豆炸、烤等.选育低毒品种,如油菜双低种、无腺体棉、白高粱等.变毒为宝,如制作棉酚片(节育)、锦棉片(抗癌).

外源性毒物是在种子生长发育或贮藏过程中,由于外界生物入侵或有毒物质浸入而产生的有毒成分,主要有感染真菌后的真菌毒素如黄曲霉毒素和喷洒农药后的残留物或代谢物。

外源性毒物对种子对人畜都是有害的,必须通过栽培的或人为方式降低或消除。

影响种子化学成分的因素

导致种子化学成分差异的原因很多,可概括为内因和外因。

1.内因:

作物的遗传性—最大,约为变异的18%,成分的可遗传性和品

种间较大的差异,为品质育种的依据.

品种间差异大—品种改良潜力大.

种子成熟愈好,贮藏蛋白与支链淀粉含量愈高透明成熟度

度愈高,种子的食用品质愈好。

愈饱满的种子,果种皮占的比例小,出粉率、出油率高.

2.外因:

种子发育成熟期间的环境条件,是导致相同作物或品种在不同地区,不同年份种子化学成分差异的主要原因,约占变异的14%。小麦蛋白质含量,在我国是北高南低,;

大豆蛋白质含量,在我国是南高北低。

影响小麦一类粉质种子化学成分的主要因素是湿度,潮湿气候有利于淀粉酶活动不利于蛋白酶活动,潮湿多雨区的蛋白质含量低.

影响大豆一类油质种子化学成分的主要因素是温度.适宜低温有利于油分积累,而油分和蛋白质互为消长,故我国北方地区大豆油分含量高,蛋白质含量低。

除了气候因素外，土壤营养状况也影响种子的化学成份：

N素一影响最大，供N充足特别后期施N多，蛋白质含量高。作物生长期N肥施用后延，增产作用减小，蛋白增加作用扩大。

P、K素一提高淀粉、脂肪含量，促进粒大粒饱。

S素-一亦能提高蛋白质特别是蛋白质中赖氨酸、蛋氨酸含量。

种子休眠

休眠是生物界普遍存在的一种现象,不仅植物界有,动物界也有。只不过植物种子的休眠现象尤为普遍、典型。

1.概念:种子休眠指具有生活力的种子在适宜发芽条件下不能萌发的现象。

原初休眠—指种子在成熟中后期自然形成的在一定时期内不萌发的特性,又称自发休眠。

二次休眠—又称次生休眠,指原无休眠或已通过了休眠的种子,因遇到不良环境因素重新陷入休眠,为环境胁迫导致的生理抑制。

种子休眠是一种优良的生物特性,是种子植物抵抗外界不良条件的一种适应性,有利于世代延绵:干湿冷热交替地区生长的种子一般都有明显休眠期。

种子休眠的原因

1.种胚未成熟—有些植物种子,除了胚以外的部分均已成

熟且已收获,却不能萌发,因为胚未成熟。

由于此种原因休眠的种子,需要在特殊的条件下贮藏一定时

间,使胚完成分化或长到足够大小或完成生理成熟,这一过程常称之为后熟。

使种子完成后熟的条件和时间因作物而不同,如兰花需人工

培养,西洋参需催芽,银杏要贮藏,苹果、山楂等要低温层积。

2.种被影响—许多种子在成熟后,种被常成为萌发障碍而使种子处于不能萌发状态。

种被障碍种子萌发又分三种情况:

(1)种被的不透水性—许多种子的种被特别坚实致密,不透水由于种被不透水而不能吸胀发芽的种子称为硬实。

硬实的形成是种子较深的一种休眠形式,有利于种子寿命的延长和后代的繁衍。硬实分布很广,在豆科、锦葵科、旋花科、睡莲科、椴树科等许多科属中普遍存在,特别是小粒豆科和木本豆科种子中比例甚高。

检测种子的硬实率必须浸种查算,但硬实的顽固性在群体和

个体间均有差别,有的浸泡时间长了可以透水,也有浸泡10年不透水的。因此,一般以浸泡24h不透水吸胀为判定硬实的标准。

种子中存在抑制萌发的物质—有些植物种子在成熟过程中积累一些抑制萌发的物质,当积累达到一定量时,种子便陷入休眠。

小分子化合物如氰化氢、氯化钙、氨、乙烯等。

醇醛类物质如乙醛、苯甲醛、胡萝卜醇等。

有机酸类如ABA、水杨酸、色氨酸等。

生物碱类如咖啡碱、可可碱、烟碱等。

芥子油类、香豆素类。酚类物质如苯酚、儿苯酚等。

可依据种子中所存在抑制物质的种类、性质进行休眠与萌发

的调控。

不适宜环境条件的影响—许多不适宜萌发的外界条件是引起种子二次休眠的主要原因。

不适宜光照,如喜光种子无光,忌光种有光。

不适宜温度,过高过低都可能引起二次休眠。

厌氧条件,氮气或有机溶剂浸注。

过分干燥,可使已非硬实种子成为硬实。

GA是种子萌发的必需激素,种子中无足够量GA,种子不可

能萌发。

ABA是诱发种子休眠的主要激素,种子中虽有GA但同时存

在aba,种子休眠,因为abat制Ga作用的发挥。

CK并不单独对休眠与萌发起作用,不是萌发所必需的激素,

但能抵消aba的作用，使因存在aba 限制休眠的种子萌发。

种子的萌发

种子萌发—实质是种胚从休眠状态恢复到活跃生长状态的生命活动历程。从形态上讲,则指种胚开始生长,胚根胚芽突破种皮向外伸长的现象。种子萌发是种子工作的最后阶段,更是种子工作的终极目的。

种子的萌发过程

吸胀—萌动—发芽—幼苗形态建成

因此,播种的种子一般不要浸种,最好进行渗透调节处理,超干种子则应缓湿后播种。

萌动指胚根胚芽向外生长突破种皮的现象,俗称“露白”

·种子萌动后,胚根胚芽迅速生长,当胚根胚芽伸长达一定长度时,称为发芽。过去传统习惯把胚根与种子等长、胚芽为根长一半作为发芽标准。为什么?因为发芽期间，水分少,根长芽短。水多,则芽长根短(根对氧气少敏感)。水、气协调,芽为根长一半。

子叶出土能保护幼芽、进行光合作用,但顶土力弱,子叶受损影响幼苗生长甚至开花结实。

子叶留土使幼苗顶土力强,易出苗;禾本科为胚芽鞘先出,胚芽鞘受损幼苗出土会受阻。

花生属子叶半留土型,应尽可能浅播。

种子萌发的外界条件

水分—是种子萌发的首要条件，满足最低需水量种子可以萌发。适宜的水、气条件—种子萌发好

温度——种子萌发的必需条件之一

种子萌发的温度三基点一—即萌发的最低、最适、最高温度

最低      最适      最高

耐寒性作物    0~4°   20~28℃     40℃

喜温性作物    6~12°   30~35℃    40℃

变温有利于种子萌发

促进了气体交换。减少贮藏物质的呼吸消耗。有利于某些酶的激活。有利于休眠打破。

有些种子对变温不敏感,但有些则对变温敏感,不变温不能很好萌发。

氧气——亦是种子萌发的必需条件,若低于一定程度,种子便不能萌发。

光—一多数种子对光不敏感,但喜光种和忌光种对光敏感,光的有无为感光性种子萌发的必需条件。

白光、红黄光促进喜光种子萌发,且要达到一定光量。

远红光,绿、青、紫光抑制喜光种子萌发。

千粒重—指国家标准水分农作物种子1000粒的重量(克)

种子处理

种子处理的内容很广,包括物理因素处理、化学物质处理和生物因素处理;处理的目的,或防治病虫,或刺激种子萌发、打破休眠,或方便播种,或提高活力、苗全苗壮。

1、种子包衣与丸化

包衣—将某些物质包被在种子表面,不明显改变种子原有形状和大小—用于大粒、规则的种子。

丸化----将某些物质包被在种子表面,使之成为大小一致的球形种子—用于小粒、不规则种子。

种衣剂—用于种子包衣的具有成膜特性的某些物质剂成分—活性成分有农药(呋喃丹、甲拌磷、辛硫磷、多菌灵、五氯硝基苯、福美双、萎锈灵)肥料、激素等。

非活性成分即配套助剂,以保证种衣剂的物理性状,如成膜剂、悬浮剂、抗冻剂、稳定剂、消泡剂、着色剂等。

丸化剂则除了以上物质外,另加某些惰性物质如粘土、硅藻

土、泥炭、炉灰、膨润土等。

种子带--用纸或其它材料制成窄带,种子随机排列成簇状或单行,并固定于其上。

种子毯用纸或其它材料制成宽带如毯状,种子随机分布其上。