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什麼是種子

裸子植物和被子植物特有的繁殖體,它由胚珠經過傳粉受精形成。種子一般由種皮、胚和胚乳 3部分組成,有的植物成熟的種子只有種皮和胚兩部分。從演化觀點看種子的組成,既有新一代孢子體的雛體(胚),也有老一代的孢子體組織(種皮),並且還有配子體(裸子植物的胚乳)或由受精產生的新的滋養組織(被子植物的胚乳)(參見彩圖插頁第30頁)。種子的形成使幼小的孢子體──胚得到母體的保護,並像哺乳動物的胎兒那樣得到充足的養料。種子還有種種適於傳播或抵抗不良條件的結構,為植物的種族延續創造了良好的條件。所以在植物的系統發育過程中種子植物能夠代替蕨類植物取得優勢地位。種子與人類生活關係密切,除日常生活必需的糧、油、棉外,一些藥用(如杏仁)、調味(如胡椒)、飲料(如咖啡、可可)等都來自種子。

種子的形態

種子的大小形狀,顏色因種類不同而異。椰子的種子很大,油菜、芝麻的種子較小,而煙草、馬齒莧、蘭科植物的種子則更小。蠶豆、菜豆為腎臟形,豌豆、龍眼為圓球狀;花生為橢圓形;瓜類的種子多為扁圓形。顏色以褐色和黑色較多,但也有其他顏色,例如豆類種子就有黑、紅、綠、黃、白等色。種子表面有的光滑發亮、也有的暗淡或粗糙。造成表面粗糙的原因是由於表面有穴、溝、網紋、條紋、突起、稜脊等雕紋的結果。有些還可看到種子成熟後自珠柄上脱落留下的斑痕──種臍和珠孔。有的種子還具有翅、冠毛、刺、芒和毛等附屬物,這些都有助於種子的傳播。種子體積的大小差異很大,一個帶着內果皮的椰子種子,可以達幾千克重,而藥用植物馬齒莧種子的千粒重只有0.13克,寄生的高等植物列當種子更小,千粒重僅在0.0029~0.0049克之間。

種子大小的差異懸殊,各有其生物學上的意義。例如椰子的種子很大,每株結實數量有限,由於種子極易萌發,種子內又富含液體胚乳,營養充足,這樣就可得到“重點保證”。而那些體積極小的種子,則以多取勝,雖然它們只有佔總數很少的種子能夠萌發,但仍可產生大量後代。許多一年生雜草植物,就是以這種方式進行大量繁殖的。

種子的結構

裸子植物與被子植物種子結構非常相似,都由種皮、胚和胚乳三部分組成。

種皮

由珠被髮育而來,具保護胚與胚乳的功能。裸子植物的種皮由明顯的 3層組成。外層和內層為肉質層,中層為石質層。有些植物如蘇鐵和銀杏,外層的肉質層肥厚,成熟時具有色素;而許多松柏類植物的這一層並不發達。最裏層的肉質層一般都趨向皺縮,在成熟的種子中呈紙狀薄層,襯貼在石質層的裏面。

觀賞植物紅豆衫和羅漢松的種子都具有假種皮,成熟後呈紅色。紅豆衫的假種皮呈杯狀,裏面包含種子。羅漢松的假種皮包圍於種子上象羅漢的袈裟,羅漢松因此得名。有些裸子植物的外種皮肉質化,如銀杏具綠色的肉質外種皮,所以人們常把這類種子誤認為是果實。

被子植物的種皮結構多種多樣,如花生、桃、杏等種子外面有堅硬的果皮,因而種皮結構簡單,薄如紙狀;小麥、玉米、水稻、萵苣的種子,果皮與種皮癒合,種子成熟時種皮被擠壓而緊貼於果皮的內層;有些豆科植物和棉花的種子具有堅硬的種皮,種皮的表皮下有柵欄狀的厚壁組織細胞層,表皮上有厚的角質膜。有些豆類種子由於角質膜過厚形成“硬實”,不易萌發。棉籽的表皮上有大量的表皮毛,就是棉纖維。番茄和石榴種子的種皮,外圍組織或表皮細胞肉質化。蕃茄種皮的表皮細胞柔軟透明呈膠質狀,並有刺突起。石榴種皮的表皮細胞伸展很長成為細線狀,細胞液中含有糖分可供食用;荔枝、龍眼的種子可食部分與石榴不同,是由假種皮肉質化而成,假種皮是由珠柄組織凸起包圍種子而形成。

種皮的結構與種子休眠密切相關。有的植物種皮中含有萌發抑制劑,因此除掉這類植物種皮,對種子萌發有刺激效應。

由受精卵發育形成。發育完全的胚由胚芽、胚軸、子葉和胚根組成。裸子植物的胚(圖1)都是沿着種子的中央縱軸排列,不同種類種子的胚之間唯一不同的是子葉數目,變動在1~18個之間。但常見的子葉數目為兩個,如蘇鐵、銀杏、紅豆杉、香榧、紅杉、買麻藤和麻黃等。

什麼是種子

被子植物胚的形狀極為多樣,橢圓形、長柱形或程度不同的彎曲形、馬蹄形、螺旋形等等。儘管胚的形狀如此不同,但它在種子中的位置總是固定的,一般胚根都朝向珠孔。

胚的子葉也多種多樣,有細長的、扁平的,有的含大量儲藏物質而肥厚呈肉質,如花生、菜豆(圖2),也有的成薄薄的片狀如蓖麻(圖3)。有的子葉與真葉相似,具有鋸齒狀的邊緣,也有的在種子內部呈多次摺疊如棉花。

什麼是種子 第2張
什麼是種子 第3張

禾本科植物的胚,與其他單子葉植物一樣,只有一個子葉,但胚的結構比較特殊。胚是由胚芽、胚芽鞘、胚根、胚根鞘和胚軸組成。在胚軸的一側生有一片盾形子葉──盾片(圖4)。

什麼是種子 第4張

胚乳

裸子植物胚乳是單倍體的雌配子體,一般都比較發達,多儲藏澱粉或脂肪,也有的含有糊粉粒。胚乳一般為淡黃色,少數為白色,銀杏成熟的種子中胚乳呈綠色。

被子植物的胚乳在雙受精過程中,一個精子與胚囊中的極核融合發育而成多倍體結構。絕大多數的被子植物在種子發育過程中都有胚乳形成,但在成熟種子中有的種類不具或只具很少的胚乳,這是由於它們的胚乳在發育過程中被胚分解吸收了。一般常把成熟的種子分為有胚乳種子和無胚乳種子兩大類。

在無胚乳種子中胚很大,胚體各部分,特別是在子葉中儲有大量營養物質。在有胚乳種子中胚與胚乳的大小比例在各類植物中有着很大不同。

不同植物種子中的胚乳的壽命,數量以及儲藏物質的種類都有很大不同。胚乳中最普通的儲藏物質是澱粉、蛋白質和脂肪。還有些碳水化合物,如甘露糖和半纖維素可以沉積在細胞壁上,如咖啡、柿子、海棗等就是以這種方式貯存養料。含澱粉的胚乳常常是沒有生命的,如燈心草科、莎草科、禾本科、蓼科、石竹科中含澱粉的胚乳細胞成熟後細胞核退化;而在百合科、石蒜科、萱草屬、蓖麻屬和胡蘿蔔屬中含澱粉的胚乳細胞是有生命的。

一般情況下,在胚和胚乳發育的過程中,胚囊體積不斷地擴大,以致胚囊外的珠心組織受到破壞,最後為胚和胚乳所吸收。所以在成熟的種子中沒有珠心組織。但有些植物在種子發育過程中珠心組織保留下來,並儲藏養料形成外胚乳(相對地可以把受精後形成的胚乳稱為內胚乳)。菠菜、甜菜、咖啡的成熟種子具有外胚乳。胡椒、姜的成熟種子兼有胚乳和外胚乳。

種子的壽命

種子成熟離開母體後仍是生活的,但各類植物種子的壽命有很大差異。其壽命的長短除與遺傳特性和發育是否健壯有關外,還受環境因素的影響。有些植物種子壽命很短,如巴西橡膠的種子生活僅一週左右,而蓮的種子壽命很長,生活長達數百年以至千年。

種子壽命的延長對優良農作物的種子保存有着重要意義,也就是可以利用貯存條件延長種子壽命。

實驗證實,低温、低濕,黑暗以及降低空氣中的含氧量為理想的貯存條件。例如小麥種子在常温條件下只能貯存2~3年,而在-1℃,相對濕度30%,種子含水量4~7%,可貯存13年,而在-10℃。相對濕度30%,種子含水量4~7%,可貯存35年。50年代以來,許多國家利用低温、乾燥、空調技術貯存優良種子,使良種保存工作由種植為主轉為貯存為主,大大節省了人力、物力並保證了良種質量。中國也在北京和西北地區分別建立現代化種子貯存庫,採用新技術保存了我國許多優良的植物品種。

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