種子生物學(xué)

前言

　　種子是農(nóng)、林業(yè)和園藝生產(chǎn)中最基本的生產(chǎn)資料，直接影響播種品質(zhì)和產(chǎn)量；在某種意義上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要目的就是提高種子的產(chǎn)量和質(zhì)量。種子也是植物種質(zhì)資源長(zhǎng)期保存的理想材料，而種質(zhì)資源的保存是農(nóng)業(yè)品種改良的前提。種子中豐富的貯藏物，如淀粉、脂類和蛋白質(zhì)是人類和動(dòng)物的重要食物來源，也是主要的工業(yè)原料來源。例如，利用種子貯藏物中的淀粉和油脂可生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油，以緩解世界石油資源枯竭的能源問題，以及石油資源的開采和利用造成的全球氣候變暖、酸雨等嚴(yán)重的環(huán)境問題。此外，部分植物種子還可以直接作為藥材，或者從中提取活性成分和先導(dǎo)性化合物用于醫(yī)藥、衛(wèi)生和保健?！　》N子是植物個(gè)體發(fā)育的一個(gè)特定階段，起始于受精卵的分裂，終止于成熟脫水。被子植物的種子發(fā)育可以分為組織分化、成熟和脫水三個(gè)階段。在組織分化過程中，單細(xì)胞合子經(jīng)歷廣泛的細(xì)胞分裂和分化，形成由胚軸和子葉構(gòu)成的幼胚，同時(shí)形成三倍體的胚乳。成熟期的主要特征是細(xì)胞擴(kuò)大和貯藏組織中貯藏物（蛋白質(zhì)、脂肪或者淀粉）的積累。成熟過程通常被一定程度的脫水終止。當(dāng)水分喪失時(shí)，種子的代謝活性降低，胚進(jìn)人代謝不活躍或者靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)成熟干燥（非休眠）種子吸脹時(shí)，預(yù)存的代謝系統(tǒng)重新活化并合成新的細(xì)胞組分，導(dǎo)致細(xì)胞伸長(zhǎng)（胚根的伸長(zhǎng)）和細(xì)胞分裂的恢復(fù)。種子可以單獨(dú)進(jìn)行整個(gè)“生活史”，即從種子成熟開始經(jīng)歷生活力的逐漸下降、衰老以至死亡。在種族延續(xù)上，種子既是遺傳信息的保存者與傳遞者，也是植物在環(huán)境脅迫中保證物種繁衍的適應(yīng)性策略?！　　斗N子生物學(xué)》的作者們是多年來一直從事種子生物學(xué)研究與教學(xué)的中、青年科技人員。他們?cè)趶V泛收集和整理國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年來的研究工作，比較全面而系統(tǒng)地介紹了種子生物學(xué)的研究成果和近期進(jìn)展。內(nèi)容包括種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組成，種子的發(fā)育和成熟，種子的萌發(fā)，種子貯藏物的動(dòng)員及其調(diào)控，種子的休眠及其控制，種子的生命力與壽命，頑拗性種子和種子生態(tài)?？梢韵嘈?，該書的面世對(duì)于提高我國(guó)種子生物學(xué)的研究與教學(xué)水平，長(zhǎng)期保存植物種質(zhì)資源，特別是珍稀瀕危植物資源和逆境植物資源，保障國(guó)家的植物資源安全，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展都具有一定的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

內(nèi)容概要

本書在廣泛收集國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者們多年來的研究工作，比較全面而系統(tǒng)地介紹了種子生物學(xué)的研究成果和近期進(jìn)展。內(nèi)容包括種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組成、種子的發(fā)育和成熟、種子的萌發(fā)、種子貯藏物的動(dòng)員及其調(diào)控、種子的休眠及其控制、種子的生命力與壽命、頑拗性種子和種子生態(tài)。    本書可供從事種子科學(xué)與技術(shù)、植物種質(zhì)資源保育、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝工作的科研人員參考，也可作為綜合性大學(xué)、農(nóng)林和師范院校相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

書籍目錄

序前言第一章　種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組成  第一節(jié)　種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)    一、種子的外部性狀    二、種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  第二節(jié)　成熟種子的化學(xué)組分    一、種子內(nèi)的水分    二、種子內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)  第三節(jié)　主要作物種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)第二章　種子的發(fā)育和成熟  第一節(jié)　胚胎發(fā)生和貯藏組織的形成    一、胚的發(fā)育    二、胚乳的發(fā)育    三、種皮的形成  第二節(jié)　成熟與貯藏物質(zhì)的積累    一、胚和胚乳中同化物的來源    二、貯藏組織內(nèi)貯藏物的沉積  第三節(jié)　植物激素與種子發(fā)育    一、植物激素的組分和定位    二、植物激素含量的發(fā)育變化    三、植物激素的可能作用  第四節(jié)　成熟脫水    一、種子萌發(fā)能力的獲得    二、種子脫水耐性的獲得    三、脫水對(duì)種子萌發(fā)的影響    四、脫水在轉(zhuǎn)錄水平的作用    五、LEA蛋白在種子脫水中的作用    六、脫水和ABA之間的相互關(guān)系  第五節(jié)　干種子    一、束縛水與玻璃化作用    二、干種子的代謝作用第三章　種子的萌發(fā)  第一節(jié)　種子萌發(fā)的一般特征    一、主要特征    二、萌發(fā)的測(cè)定    三、種子批萌發(fā)率的測(cè)定  第二節(jié)　種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)過程中的細(xì)胞內(nèi)事件    一、吸脹作用    二、萌發(fā)的完成：胚根伸長(zhǎng)及其控制    三、萌發(fā)過程中的呼吸作用    四、線粒體的發(fā)育與氧化磷酸化    五、無(wú)氧條件下的呼吸作用    六、萌發(fā)期間的蛋白質(zhì)合成    七、DNA合成和細(xì)胞分裂    八、幼苗生長(zhǎng)與發(fā)育  第三節(jié)　種子萌發(fā)的影響因子    一、水分    二、溫度    三、氧氣和二氧化碳    四、光對(duì)種子萌發(fā)的作用  第四節(jié)　種子的播前處理    一、滲透調(diào)節(jié)和生理活性物質(zhì)處理對(duì)種子萌發(fā)的影響    二、引動(dòng)期間的細(xì)胞分裂    三、核酸合成與修復(fù)    四、蛋白質(zhì)生物合成    五、膜的傷害與修復(fù)    六、引動(dòng)與種子壽命第四章　種子貯藏物的動(dòng)員及其調(diào)控  第一節(jié)　種子貯藏物的動(dòng)員    一、貯藏碳水化合物的分解代謝    二、禾谷類種子中碳水化合物的動(dòng)員    三、豆類種子中碳水化合物貯藏物的動(dòng)員    四、貯藏三酰甘油的分解代謝    五、貯藏蛋白質(zhì)的分解代謝    六、貯藏磷酸的代謝    七、貯藏核酸的動(dòng)員  第二節(jié)　貯藏物動(dòng)員的調(diào)控    一、禾谷類種子中貯藏物動(dòng)員的調(diào)控    二、其他種子中的調(diào)節(jié)過程    三、胚乳弱化（weakening）與胚根突出第五章　種子的休眠及其控制  第一節(jié)　種子休眠的意義與類型    一、休眠的生物學(xué)意義    二、靜止種子與休眠種子    三、種子休眠的類型  第二節(jié)　胚休眠    一、胚休眠    二、休眠種子的代謝作用    三、基因表達(dá)與休眠  第三節(jié)　后熟作用    一、后熟作用的影響因子    二、低溫后熟中的生理生化變化  第四節(jié)　種皮效應(yīng)    一、抑制水分吸收    二、機(jī)械限制    三、干擾氣體交換    四、阻止抑制物滲漏    五、向胚供應(yīng)抑制物  第五節(jié)　萌發(fā)抑制物    一、抑制物的類型    二、抑制物的生態(tài)學(xué)意義  第六節(jié)　植物激素對(duì)種子休眠的調(diào)節(jié)    一、細(xì)胞分裂素    二、赤霉素    三、脫落酸    四、乙烯  第七節(jié)　影響種子休眠的外部因子    一、溫度    二、光    三、化學(xué)試劑第六章　種子的生命力與壽命  第一節(jié)　種子活力的概念  第二節(jié)　種子活力的鑒定  第三節(jié)　種子活力的獲得  第四節(jié)　種子活力的調(diào)控    一、遺傳因子決定種子的自然壽命    二、合理的采收、采后處理和播前預(yù)處理    三、合理的貯藏  第五節(jié)　種子的劣變    一、生化劣變    二、生理劣變    三、形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化  第六節(jié)　種子衰老和萌發(fā)過程中的程序性細(xì)胞死亡第七章　頑拗性種子  第一節(jié)　頑拗性種子的類型  第二節(jié)　頑拗性種子的發(fā)育及其脫水敏感性    一、頑拗性種子的發(fā)育特性    二、脫水耐性的發(fā)育變化    三、種子頑拗性與類脫水素蛋白  第三節(jié)　頑拗性種子脫水敏感性的生理基礎(chǔ)    一、種子的脫水耐性    二、種子的脫水耐性與細(xì)胞內(nèi)去分化和代謝作用    三、抗氧化系統(tǒng)    四、保護(hù)性物質(zhì)    五、修復(fù)機(jī)制    六、影響種子脫水敏感性的環(huán)境因子  第四節(jié)　頑拗性種子的貯藏    一、水浸貯藏法    二、適溫保濕貯藏    三、控濕貯藏法    四、氣調(diào)貯藏法    五、超低溫貯藏法——胚（胚軸）的貯藏    六、幼苗的貯藏第八章　種子生態(tài)  第一節(jié)　種子的傳播和萌發(fā)的適應(yīng)機(jī)制    一、種子的傳播與萌發(fā)對(duì)干旱環(huán)境脅迫的適應(yīng)對(duì)策    二、種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)及定居對(duì)沙埋和沙蝕的適應(yīng)對(duì)策    三、種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)及定居對(duì)鹽分脅迫的適應(yīng)對(duì)策  第二節(jié)　種子雨和土壤種子庫(kù)    一、種子雨    二、土壤種子庫(kù)  第三節(jié)　種子頑拗性的系統(tǒng)、生態(tài)和進(jìn)化    一、產(chǎn)生頑拗性種子的植物系統(tǒng)分類    二、與種子頑拗性相關(guān)的自然生境    三、種子頑拗性的進(jìn)化  第四節(jié)　全球變化對(duì)植物種子及幼苗生理生態(tài)的影響    一、種子產(chǎn)量的變化    二、種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的變化    三、種子傳播    四、結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)中英文索引物種拉丁名索引

章節(jié)摘錄

　　一、種子內(nèi)的水分　?。ㄒ唬┓N子內(nèi)水分的狀態(tài)　　種子內(nèi)的水分是種子生理代謝作用的介質(zhì)和控制因子。在種子發(fā)育、成熟、發(fā)芽，以及收獲以后的不同時(shí)期，種子的物理性質(zhì)和生化變化都與水分的狀態(tài)及含量有密切的關(guān)系。　　種子內(nèi)的水分按其存在狀態(tài)可分為自由水和束縛水。自由水也被稱為游離水，具有一般的水的性質(zhì)，可作為溶劑，在0℃下能結(jié)冰，容易從種子中蒸發(fā)出去。而束縛水，也被稱為結(jié)合水，卻牢固地與種子中的親水膠體（主要是蛋白質(zhì)、碳水化合物及磷脂等）結(jié)合在一起，不容易蒸發(fā)，不具有溶劑的性質(zhì)，低溫下不會(huì)結(jié)冰，并具有與自由水不同的折光率。細(xì)胞中水分的物理狀態(tài)與其作用是相互聯(lián)系的，由于親水和疏水的相互作用，水分可以影響膜脂、核酸及蛋白質(zhì)等大分子的結(jié)構(gòu)，因此水分的物理狀態(tài)對(duì)于干種子內(nèi)能否發(fā)生生化反應(yīng)有著決定性的作用。種子內(nèi)水分存在的狀態(tài)，以及各種狀態(tài)水分之間的比例與種子本身固有的特性有著直接的關(guān)系?！　》N子的生命活動(dòng)必須在自由水存在的狀況下才能旺盛進(jìn)行。當(dāng)種子內(nèi)的水分減少至自由水完全失去時(shí)，種子中的酶（首先是水解酶）就處于鈍化狀態(tài)，種子的新陳代謝降至很微弱的程度。當(dāng)自由水出現(xiàn)以后，酶就由鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的種子內(nèi)的水分（即種子的結(jié)合水達(dá)到飽和程度并將出現(xiàn)自由水時(shí)的水分）稱為臨界水分或安全水分，其含量因作物種類而異。在一定溫度條件下，種子中出現(xiàn)自由水以后，種子的耐貯藏性降低，種子的活力和生活力很易降低和喪失；而在臨界水分以下，一般認(rèn)為種子可以安全貯藏。禾谷類籽粒的安全水分一般低于12％～14％；油料作物種子的臨界水分取決于種子的含油量，一般為8％～10％，甚至更低。安全水分受溫度的影響而變化，各地區(qū)的種子庫(kù)應(yīng)規(guī)定不同的標(biāo)準(zhǔn)。南方溫度高，谷類種子的安全水分應(yīng)在13％以下，北方的安全水分可略高于南方?！　》N子的水分含量不同，其生命活動(dòng)的強(qiáng)度和特點(diǎn)也有明顯的差異，同時(shí)還通過對(duì)倉(cāng)蟲、微生物的作用影響到種子安全貯藏。當(dāng)種子水分超過12％～14％時(shí)，使用熏蒸劑殺蟲會(huì)損害種子的發(fā)芽力，而且種子表面和內(nèi)部的真菌開始生長(zhǎng)；種子水分超過18％～20％時(shí)，貯藏種子將會(huì)“發(fā)熱”；而種子水分超過40％～60％時(shí)（在貯藏過程中，常因漏雨、滲水或結(jié)露等原因引起局部水分的增高），種子會(huì)發(fā)芽。　　……

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