种子学讲稿 课程:种子学 教师:张德俭 职称:副教授 基本教材 《种子学》,颜启传主编,2001年中国农业出版社 二、主要参考书 1.毕辛华主编,种子学,中国农业出版社 2.卜连生、沈又佳主编,种子生产简明教程,南京师范大学出版社 3.胡晋、谷铁成主编,种子贮臧原理与技术,中国农业大学出版社 4.谷铁成马继光主编,种子加工原理与技术,中国农业大学出版社 5.郝建平、时侠清主编,种子生产与经营管理,中国农业出版社 6.胡晋主编种子贮藏加工,中国农业大学出版社 7.王振华主编,农作物种子学实验指导,东北农业大学教材科 8.颜启传编著,种子检验的原理和技术,农业出版社
- 1 - 种子学讲稿 课程：种子学 教师：张德俭 职称：副教授 一、基本教材 《种子学》，颜启传主编，2001 年中国农业出版社。 二、主要参考书 1. 毕辛华主编，种子学，中国农业出版社 2. 卜连生、沈又佳主编，种子生产简明教程 ，南京师范大学出版社 3. 胡晋、谷铁成主编 ，种子贮藏原理与技术 ，中国农业大学出版社 4. 谷铁成 马继光主编，种子加工原理与技术，中国农业大学出版社 5. 郝建平、时侠清主编，种子生产与经营管理，中国农业出版社 6. 胡晋主编 种子贮藏加工，中国农业大学出版社 7. 王振华主编，农作物种子学实验指导，东北农业大学教材科 8. 颜启传编著，种子检验的原理和技术，农业出版社
第一章绪论 、种子学的重要性 种子是农业生产上最重要的有生命力的生产资料 种子的含义 1、植物学上种子:是指胚珠发育而成的繁殖器官(一般需经过有性过程)。 2、农业生产上种子:凡是农业生产上可直接利用作为播种材料的植物器官都称为种子。 3、人工种子:是指织物组织培养技术获得具有胚芽、胚根、胚轴等结构的织物 胚状体、并且用适当方法将胚状体包裏起来用以代替天然种子进行繁殖的一种 结构。 三、种子学的内容 种子学是研究种子的特征特性、生命活动规律的基本理论和农业生产应用技术的一门应用 科学。 1、种子生物学:主要研究和阐明作物种子的各种生命活动现象和客观规律及其与环境条件 的关系,包括种子形态、化学成分、休眠等 2、实用技术:包括种子加工、贮藏、检验、管理与立法等。 四、种子业和种子科学的发展 (一)种子科学的发展 我国直到50年代开展研究工作,但发展迅速,已有了种子系、种子专业,先后出版了《种 子世界》、《种子》等科技期刊。种子课1953年首先在浙江农学院创设,创始人为叶常丰, 70年代被规定为全国农学专业的必修课 德国1876年建立了种子实验室, NOBBE博士撰写了《种子学手册》,从而以德国为中 心的现代种子科学开始形成并发展起来,并相续建立了一些种子检验协会,因此被推崇为 种子学的创始人。十九世纪以后种子科学的发展中心由德国转向美国,美国开展大量研究 工作,创立了种子生理学,发表了大量的著作,其他国家也迅速发展发展起来。1924 年成立了国际种子检验协会ISTA,并制定了第一个种子检验规程,以后陆续更新 (二)种子业的发展 、国外:一百多年前德国就建立了种子公司,玉米杂交种应用以后种子业迅速发展。40 年代种子工业时代,80年代,形成了育种、加工销售一条龙跨国公司。 2、中国种业发展的三个阶段 一百多年前德国就建立了种子公司,玉米杂交种应用以后种子业迅速发展。40年代种子工 业时代,80年代,形成了育种、加工销售一条龙跨国公司。 我国 50年代:家家种田户户留种;59年开始:“四自一辅”78年以后:种子公司:“四化一 供”奋斗目标 3、我国种业发展的差距 4、中国种业市场空间 第二章种子生物学和生理生化基础 第一节种子形成和发育成熟 、种子形成发育的一般过程
- 2 - 第一章 绪 论 一、种子学的重要性 种子是农业生产上最重要的有生命力的生产资料。 二、种子的含义 1、植物学上种子：是指胚珠发育而成的繁殖器官（一般需经过有性过程）。 2、农业生产上种子：凡是农业生产上可直接利用作为播种材料的植物器官都称为种子。 3、人工种子：是指织物组织培养技术获得具有胚芽、胚根、胚轴等结构的织物 胚状体、并且用适当方法将胚状体包裹起来用以代替天然种子进行繁殖的一种 结构。 三、种子学的内容 种子学是研究种子的特征特性、生命活动规律的基本理论和农业生产应用技术的一门应用 科学。 1、种子生物学：主要研究和阐明作物种子的各种生命活动现象和客观规律及其与环境条件 的关系，包括种子形态、化学成分、休眠等。 2、实用技术：包括种子加工、贮藏、检验、管理与立法等。 四、种子业和种子科学的发展 （一）种子科学的发展 我国直到 50 年代开展研究工作，但发展迅速，已有了种子系、种子专业，先后出版了《种 子世界》、《种子》等科技期刊。种子课 1953 年首先在浙江农学院创设，创始人为叶常丰， 70 年代被规定为全国农学专业的必修课。 德国１８７6 年建立了种子实验室，NOBBE 博士撰写了《种子学手册》，从而以德国为中 心的现代种子科学开始形成并发展起来，并相续建立了一些种子检验协会，因此被推崇为 种子学的创始人。十九世纪以后种子科学的发展中心由德国转向美国，美国开展大量研究 工作，创立了种子生理学，发表了大量的著作，其他国家也迅速发展发展起来。１９２４ 年成立了国际种子检验协会 ISTA，并制定了第一个种子检验规程，以后陆续更新。 （二）种子业的发展 1、国外：一百多年前德国就建立了种子公司，玉米杂交种应用以后种子业迅速发展。40 年代种子工业时代，80 年代，形成了育种、加工销售一条龙跨国公司。 2、中国种业发展的三个阶段 一百多年前德国就建立了种子公司，玉米杂交种应用以后种子业迅速发展。40 年代种子工 业时代，80 年代，形成了育种、加工销售一条龙跨国公司。 我国： 50 年代：家家种田户户留种；59 年开始： “四自一辅”；78 年以后：种子公司；“四化一 供”奋斗目标， 3、我国种业发展的差距 4、中国种业市场空间 第二章 种子生物学和生理生化基础 第一节 种子形成和发育成熟 一、种子形成发育的一般过程
作物开花一→授粉与授精一→种子发育成熟胚乳发育 胚发育 完整种子 种皮发育 、种子发育中异常现象 1、无融合生殖:植物不经受精而产生胚和种子现象。凡通过无融合生殖产生的种子均称 为无性种子 三种情况 1)单性生殖:又称孤雌生殖,卵细胞不经过受精作用而直接发育成胚。 2)非配子生殖:由胚囊中的助细胞或反足细胞加速分裂,发育成胚。 3)无孢子生殖:由胚囊外部的珠心或珠被细胞活跃而来,发育成胚。 2、多胚现象:真多胚和假多胚 真多胚:是指同一个胚囊中发生几个胚的情况,其形成方式有两种:1)是胚囊中的受精 卵(合子)在发育成为原胚的过程中,通过各种分裂方式而形成,有时由助细胞和反足细 胞发育而来。2)是从珠心或珠被细胞发生,在发育过程中长入胚囊而形成多胚。 假多胚:是指几个额外胚从同一珠心中的不同胚囊所产生,或通过两个或两个以上含有单 独胚囊的珠心互相融合所产生的情况而言。 3.无胚现象:在一批种子中有时可发现只有胚乳而没有胚的籽粒,称为无胚现象 4、种子败育:胚珠能顺利地通过双受精过程,但却不能发育成具有发芽能力的种子,这 种现象即种子改育。 三、种子成熟的标志 1、种子成熟应包括两个方面的含义: 形态上的成熟:种子形态、大小的变化已经稳定,物质合成与积累基本完成 生理上成熟:种子生理、生化的变化和生理上成熟(发芽能力) 2、种子成熟需具有以下标志 种皮坚硬,颜色变化一固有颜色 含水量下降,硬度增高,对不良环境的抵抗力增强 养料运输已经停止,种子干重最大 种子具有较高的发芽率和活力 四、种子发育成熟过程中的变化 1、种子物理性状的变化:种子大小的变化、种子重量和比重的变化、其他物理性的变化 种子成熟过程中发芽力的变化。 2、种子发育中的生化变化:酶类钝化、RNA水解酶类增加、复合体的形成 (1)各种激素( GA IAA OK ABA)主要存在于种子发育和成熟阶段,成熟后全部消失, 其功能主要控制种子发育过程,干物质积累过程及种子萌发 (2)各种贮藏物质的合成均在贮藏酶出现之后,但各种贮藏酶出现先后有差别:淀粉合 成酶大于脂肪酶大于蛋白酶,同时贮藏酶出现以前果荚、果皮和胚乳的生长、细胞分裂 贮藏细胞扩大、生物合成酶已基本进行完毕 3)DNA和RNA主要在成熟期进行合成和复制,并以胚中最多,随成熟度增加而增加。 (4)干燥阶段:酶纯化
- 3 - 作物开花—→授粉与授精—→种子发育成熟 胚乳发育 胚发育 完整种子 种皮发育 二、种子发育中异常现象 1、无融合生殖：植物不经受精而产生胚和种子现象。凡通过无融合生殖产生的种子均称 为无性种子。 三种情况 1）单性生殖：又称孤雌生殖，卵细胞不经过受精作用而直接发育成胚。 2）非配子生殖：由胚囊中的助细胞或反足细胞加速分裂，发育成胚。 3）无孢子生殖：由胚囊外部的珠心或珠被细胞活跃而来，发育成胚。 2、多胚现象：真多胚和假多胚 真多胚：是指同一个胚囊中发生几个胚的情况，其形成方式有两种：1）是胚囊中的受精 卵（合子）在发育成为原胚的过程中，通过各种分裂方式而形成，有时由助细胞和反足细 胞发育而来。2）是从珠心或珠被细胞发生，在发育过程中长入胚囊而形成多胚。 假多胚：是指几个额外胚从同一珠心中的不同胚囊所产生，或通过两个或两个以上含有单 独胚囊的珠心互相融合所产生的情况而言。 3．无胚现象：在一批种子中有时可发现只有胚乳而没有胚的籽粒，称为无胚现象。 4、种子败育：胚珠能顺利地通过双受精过程，但却不能发育成具有发芽能力的种子，这 种现象即种子改育。 三、种子成熟的标志 1、种子成熟应包括两个方面的含义： 形态上的成熟：种子形态、大小的变化已经稳定，物质合成与积累基本完成。 生理上成熟：种子生理、生化的变化和生理上成熟（发芽能力） 2、种子成熟需具有以下标志： 种皮坚硬，颜色变化—固有颜色 含水量下降，硬度增高，对不良环境的抵抗力增强 养料运输已经停止，种子干重最大 种子具有较高的发芽率和活力 四、种子发育成熟过程中的变化 1、种子物理性状的变化：种子大小的变化、种子重量和比重的变化、其他物理性的变化、 种子成熟过程中发芽力的变化。 2、 种子发育中的生化变化：酶类钝化、RNA 水解酶类增加、复合体的形成 （１）各种激素（GA.IAA.OK.ABA）主要存在于种子发育和成熟阶段，成熟后全部消失， 其功能主要控制种子发育过程，干物质积累过程及种子萌发。 （２）各种贮藏物质的合成均在贮藏酶出现之后，但各种贮藏酶出现先后有差别：淀粉合 成酶大于脂肪酶大于蛋白酶，同时贮藏酶出现以前果荚、果皮和胚乳的生长、细胞分裂、 贮藏细胞扩大、生物合成酶已基本进行完毕 （３）DNA 和 RNA 主要在成熟期进行合成和复制，并以胚中最多，随成熟度增加而增加。 （４）干燥阶段：酶纯化
第二节:种子的形态和构造 种子的一般形态构造 (一)种子外部形态 、形状:球形(豌豆)、椭圆形(大豆)、肾脏形(菜豆)、牙齿形(玉米)、纺锤形(大麦) 扁椭圆形(蓖麻)、卵形或圆锥形(棉花)、扁卵形(瓜类)、扁圆形(兵豆)、楔形或不规 则形(黄麻)等较为常见。 2、色泽:种子由于含有各种不同色素,往往呈现各种不同的颜色及斑纹,有的鲜明,有的 暗淡,有的富有光泽。在实践上可根据不同的色泽来鉴别作物的种和品种。 3、大小:种子的大小常用籽粒的平均长、宽、厚或千粒重。种子的长、宽、厚在清选上由 特殊重要意义 二、种子的解剖构造 (一)皮层:是种子外面包围的保护组织的总称。是种子外面包围的保护组织的总称。包 括种皮、果皮及其表面的附属物等。因此皮层的薄厚、致密程度、细胞壁的加厚状况,以 及细胞内含物的化学成分等都因作物种类而异。都会影响种子与外界环境的关系。对种子 的休眠、寿命、发芽等都会发生直接或间接的影响 二)胚:受精卵发育而成的幼小植物体。一般都包括4部份即胚芽、胚根、胚轴、子叶 但各个作物分化程度不同 胚的外部形态:虽然胚均由四部分构成,但胚的形状、在种子中的位置,在不同作物中差 别较大,一般可分为六种类型。 直立型:胚根胚芽胚轴子叶和种子的纵轴平行。如瓜类菊科向日葵等 弯曲型:胚根胚芽弯曲成钩状。如大豆、蚕豆等 螺旋型:胚体瘦长,在种子内盘旋。如番茄、辣椒等。 环状型:胚细长,沿种皮内层绕一圈呈环状,胚根和子叶几乎相接。如甜菜、菠菜等。 折叠型:子叶大而薄,反复折叠添满于种皮内。如棉花、红麻。 偏在型:胚体小,位于胚乳的侧面或背面基部。如禾谷类 (三)胚乳:有内外胚乳之分,来源各异,外胚乳由株心层细胞直接发育成;内胚乳则由受 精己核发育而来。有的胚乳在种子发育过程中被胚吸收仅留下一层薄膜,因而成为无胚乳 种子。如十字花科、锦葵科、豆科 根据胚乳的有无可将种子分为有胚乳的种子和无胚乳的种子 根据胚乳的发达程度又可将有胚乳的种子分为三类。内胚乳发达:胚小,其余全是内胚乳, 如禾本科。外胚乳发达:藜科、苋科。并存:少,如胡椒、姜 三、主要农作物种子的形态构造 (一)禾谷类作物 A:共同特点: (一)共同特点 1、具有颖果的特点。果种皮不分离,每个果实仅有一粒种子,果种皮薄。 2、具有较大的内胚乳和大型盾片。禾谷类作物属于单子叶,所以均有较大的盾片,位于胚 与胚乳之间,分泌酶类;同时其胚乳较大,如玉米80-85%,小麦87-89%,水稻916% 高粱80-846%,并全部是内胚乳 3、胚部较小但分化明显。顶端为胚芽,含有未发育叶的原始体,外为胚芽鞘所包被:基部
- 4 - 第二节：种子的形态和构造 一、 种子的一般形态构造 （一）种子外部形态 1、形状:球形（豌豆）、椭圆形（大豆）、肾脏形（菜豆）、牙齿形（玉米）、纺锤形（大麦）、 扁椭圆形（蓖麻）、卵形或圆锥形（棉花）、扁卵形（瓜类）、扁圆形（兵豆）、楔形或不规 则形（黄麻）等较为常见。 2、色泽：种子由于含有各种不同色素，往往呈现各种不同的颜色及斑纹，有的鲜明，有的 暗淡，有的富有光泽。在实践上可根据不同的色泽来鉴别作物的种和品种。 3、大小：种子的大小常用籽粒的平均长、宽、厚或千粒重。种子的长、宽、厚在清选上 由 特殊重要意义。 二、种子的解剖构造 （一）皮层：是种子外面包围的保护组织的总称。是种子外面包围的保护组织的总称。包 括种皮、果皮及其表面的附属物等。因此皮层的薄厚、致密程度、细胞壁的加厚状况，以 及细胞内含物的化学成分等都因作物种类而异。都会影响种子与外界环境的关系。对种子 的休眠、寿命、发芽等都会发生直接或间接的影响。 （二）胚：受精卵发育而成的幼小植物体。一般都包括４部份即胚芽、胚根、胚轴、子叶， 但各个作物分化程度不同。 胚的外部形态：虽然胚均由四部分构成，但胚的形状、在种子中的位置，在不同作物中差 别较大，一般可分为六种类型。 直立型：胚根胚芽胚轴子叶和种子的纵轴平行。如瓜类菊科向日葵等。 弯曲型：胚根胚芽弯曲成钩状。如大豆、蚕豆等。 螺旋型：胚体瘦长，在种子内盘旋。如番茄、辣椒等。 环状型：胚细长，沿种皮内层绕一圈呈环状，胚根和子叶几乎相接。如甜菜、菠菜等。 折叠型：子叶大而薄，反复折叠添满于种皮内。如棉花、红麻。 偏在型：胚体小，位于胚乳的侧面或背面基部。如禾谷类。 （三）胚乳：有内外胚乳之分，来源各异,外胚乳由株心层细胞直接发育成；内胚乳则由受 精己核发育而来。有的胚乳在种子发育过程中被胚吸收仅留下一层薄膜，因而成为无胚乳 种子。如十字花科、锦葵科、豆科 根据胚乳的有无可将种子分为有胚乳的种子和无胚乳的种子 根据胚乳的发达程度又可将有胚乳的种子分为三类。内胚乳发达：胚小，其余全是内胚乳， 如禾本科。外胚乳发达：藜科、苋科。并存：少，如胡椒、姜。 三、主要农作物种子的形态构造 （一）禾谷类作物： A：共同特点： （一）共同特点： 1、具有颖果的特点。果种皮不分离，每个果实仅有一粒种子，果种皮薄。 2、具有较大的内胚乳和大型盾片。禾谷类作物属于单子叶，所以均有较大的盾片，位于胚 与胚乳之间，分泌酶类；同时其胚乳较大，如玉米 80-85%，小麦 87-89%，水稻 91.6%， 高粱 80-84.6%，并全部是内胚乳。 3、胚部较小但分化明显。顶端为胚芽，含有未发育叶的原始体，外为胚芽鞘所包被；基部
为胚根,为胚根鞘所包被;中部为胚轴:胚主轴一侧为盾片,占胚的极大部分 B:差异 1、形态上: 2、解剖构造: (二)豆科作物(以大豆为例) A:形态构造 形状:球形、椭圆形、长椭圆、扁圆形,但多为椭圆形。 3、种皮颜色:关系到商品品质。有黄、黑(黑大豆)、褐(秣食豆)、青、双。 4、种皮上的遗迹:主要是种脐 B:解剖构造 1、种皮:8% 2、胚:(90%) (三)、其他主要作物的种子形态 A:甜菜 1、形态特点:2、内部构造: B:马铃薯 一般情况下,马铃薯多采用无性繁殖,在育种和良种繁育过程中为防止退化和杂交育种, 常采用有性繁殖 形态;构造 C:亚麻 形态:亚麻果实为果状朔果,顶端稍尖,每个果有6-7粒种子,最多十粒。 构造 第三节种子的化学成分及其利用 、种子的主要化学成分和主要成分特性; 种子的化学成分相当复杂,按照各种成份的生理功能,可以概括为五类 一)结构物质:结构蛋白:纤维素、半纤维素;磷脂:果胶、木质素 (二)遗传物质:PNA和RNA,细胞核的主要成分 (三)储藏物质:蛋白质、脂肪、糖类一一三大营养类物质 1、蛋白质 (1)种类:(按功能分) 结构蛋白、酶蛋白、贮藏蛋白(按溶解性分:清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白) (2)农作物种子中各种储藏蛋白的比重 大豆、花生等种子中蛋白质主要是清蛋白、球蛋白,以球蛋白为主 谷类作物蛋白中,四种蛋白都有,但清蛋白、球蛋白存在于胚和糊粉层中:醇溶蛋白和 谷蛋白主要在胚乳中 (3)面筋成分及比例: (4)蛋白质变性 (5)蛋白质营养价值 含量;氨基酸比例,尤其是a比例;被消化吸收程度;抑制物质
- 5 - 为胚根，为胚根鞘所包被；中部为胚轴；胚主轴一侧为盾片，占胚的极大部分。 B：差异： 1、形态上： 2、解剖构造： （二）豆科作物（以大豆为例） A：形态构造 1、形状：球形、椭圆形、长椭圆、扁圆形，但多为椭圆形。 2、大小： 3、种皮颜色：关系到商品品质。有黄、黑（黑大豆）、褐（秣食豆）、青、双。 4、种皮上的遗迹：主要是种脐 B：解剖构造 1、种皮：8% 2、胚：（90%） （三）、其他主要作物的种子形态 A：甜菜 1、形态特点：２、内部构造： B：马铃薯 一般情况下，马铃薯多采用无性繁殖，在育种和良种繁育过程中为防止退化和杂交育种， 常采用有性繁殖。 形态；构造： C：亚麻 形态：亚麻果实为果状朔果，顶端稍尖，每个果有 6-7 粒种子，最多十粒。 构造： 第三节 种子的化学成分及其利用 一、种子的主要化学成分和主要成分特性； 种子的化学成分相当复杂，按照各种成份的生理功能，可以概括为五类： （一）结构物质：结构蛋白；纤维素、半纤维素；磷脂；果胶、木质素 （二）遗传物质：PNA 和 RNA，细胞核的主要成分 （三）储藏物质：蛋白质、脂肪、糖类——三大营养类物质 1、蛋白质 （1）种类：（按功能分） 结构蛋白、酶蛋白、贮藏蛋白（按溶解性分：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白） （2）农作物种子中各种储藏蛋白的比重： 大豆、花生等种子中蛋白质主要是清蛋白、球蛋白，以球蛋白为主。 谷类作物蛋白中，四种蛋白都有，但清蛋白、球蛋白存在于胚和糊粉层中；醇溶蛋白和 谷蛋白主要在胚乳中。 （3）面筋成分及比例： （4）蛋白质变性： （5）蛋白质营养价值： 含量；氨基酸比例，尤其是 aa 比例；被消化吸收程度；抑制物质