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种子简介
种子,裸子植物和被子植物特有的繁殖体,它由胚珠经过传粉受
精形成。种子一般由种皮、胚和胚乳3部分组成,有的植物成熟的种
子只有种皮和胚两部分。种子的形成使幼小的孢子体枣胚得到母体的
保护,并像哺乳动物的胎儿那样得到充足的养料。种子还有种种适于
传播或抵抗不良条件的结构,为植物的种族延续创造了良好的条件。
所以在植物的系统发育过程中种子植物能够代替蕨类植物取得优势
地位。
种子的大小形状,颜色因种类不同而异。椰子的种子很大,油菜、
芝麻的种子较小,而烟草、马齿苋、兰科植物的种子则更小。蚕豆、
菜豆为肾脏形,豌豆、龙眼为圆球状;花生为椭圆形;瓜类的种子多
为扁圆形。颜色以褐色和黑色较多,但也有其他颜色,例如豆类种子
就有黑、红、绿、黄、白等色。种子表面有的光滑发亮、也有的暗淡
或粗糙。造成表面粗糙的原因是由于表面有穴、沟、网纹、条纹、突
起、棱脊等雕纹的结果。有些还可看到种子成熟后自珠柄上脱落留下
的斑痕枣种脐和珠孔。有的种子还具有翅、冠毛、刺、芒和毛等附属
物,这些都有助于种子的传播。种子体积的大小差异很大,一个带着
内果皮的椰子种子,可以达几千克重,而药用植物马齿苋种子的千粒
重只有0.13克,寄生的高等植物列当种子更小,千粒重仅在
0.0029-0.0049克之间。
种子大小的差异悬殊,各有其生物学上的意义。例如椰子的种子
很大,每株结实数量有限,由于种子极易萌发,种子内又富含液体胚
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乳,营养充足,这样就可得到
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“重点保证”。而那些体积极小的种子,则以多取胜,虽然它们只有
占总数很少的种子能够萌发,但仍可产生大量后代。许多一年生杂草
植物,就是以这种方式进行大量繁殖的。
种子的结构
种皮
由珠被发育而来,具保护胚与胚乳的功能。裸子植物的种皮由明
显的3层组成。外层和内层为肉质层,中层为石质层。裸子植物种子
外面没有果皮。
被子植物的种皮结构多种多样,如花生、桃、杏等种子外面有坚
硬的果皮,因而种皮结构简单,薄如纸状;小麦、玉米、水稻、莴苣
的种子,果皮与种皮愈合,种子成熟时种皮被挤压而紧贴于果皮的内
层;有些豆科植物和棉花的种子具有坚硬的种皮,种皮的表皮下有栅
栏状的厚壁组织细胞层,表皮上有厚的角质膜。有些豆类种子由于角
质膜过厚形成“硬实”,不易萌发。棉籽的表皮上有大量的表皮毛,
就是棉纤维。番茄和石榴种子的种皮,外围组织或表皮细胞肉质化。
蕃茄种皮的表皮细胞柔软透明呈胶质状,并有刺突起。石榴种皮的表
皮细胞伸展很长成为细线状。
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细胞液中含有糖分可供食用;荔枝、龙眼的种子可食部分与石榴不同,
是由假种皮肉质化而成,假种皮是由珠柄组织凸起包围种子而形成。
种皮的结构与种子休眠密切相关。有的植物种皮中含有萌发抑制
剂,因此除掉这类植物种皮,对种子萌发有刺激效应。
胚
包括子叶、胚芽、胚轴和胚根。
由受精卵发育形成。发育完全的胚由胚芽、胚轴、子叶和胚根组
成。裸子植物的胚都是沿着种子的中央纵轴排列,不同种类种子的胚
之间唯一不同的是子叶数目,变动在1-18个之间。但常见的子叶数
目为两个,如苏铁、银杏、红豆杉、香榧、红杉、买麻藤和麻黄等。
被子植物胚的形状极为多样,椭圆形、长柱形或程度不同的弯曲
形、马蹄形、螺旋形等等。尽管胚的形状如此不同,但它在种子中的
位置总是固定的,一般胚根都朝向珠孔。
胚的子叶也多种多样,有细长的、扁平的,有的含大量储藏物质
而肥厚呈肉质,如花生、菜豆,也有的成薄薄的片状如蓖麻。有的子
叶与真叶相似,具有锯齿状的边缘,也有的在种子内部呈多次折叠,
如棉花。
胚将来发育成新的植物体,胚芽发育成植物的茎和叶,胚根发育
成植物的根,胚轴发育成连接植物的根和茎的部分,子叶为种子的发
育提供营养。
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胚乳
裸子植物胚乳是单倍体的雌配子体,一般都比较发达,多储藏淀
粉或脂肪,也有的含有糊粉粒。胚乳一般为淡黄色,少数为白色,银
杏成熟的种子中胚乳呈绿色。
绝大多数的被子植物在种子发育过程中都有胚乳形成,但在成熟
种子中有的种类不具或只具很少的胚乳,这是由于它们的胚乳在发育
过程中被胚分解吸收了。一般常把成熟的种子分为有胚乳种子和无胚
乳种子两大类。
在无胚乳种子中胚很大,胚体各部分,特别是在子叶中储有大量
营养物质。在有胚乳种子中胚与胚乳的大小比例在各类植物中有着很
大不同。
不同植物种子中的胚乳的寿命,数量以及储藏物质的种类都有很
大不同。胚乳中最普通的储藏物质是淀粉、蛋白质和脂肪。还有碳水
化合物,如甘露糖和半纤维素可以沉积在细胞壁上,如咖啡、柿子、
海枣等就是以这种方式贮存养料。含淀粉的胚乳常常是没有生命的,
如灯心草科、莎草科、禾本科、蓼科、石竹科中含淀粉的胚乳细胞成
熟后细胞核退化;而在百合科、石蒜科、萱草属、蓖麻属和胡萝卜属
中含淀粉的胚乳细胞是有生命的。
一般情况下,在胚和胚乳发育的过程中,胚囊体积不断地扩大,
以致胚囊外的珠心组织受到破坏,最后为胚和胚乳所吸收。所以在成
熟的种子中没有珠心组织。但有些植物在种子发育过程中珠心组织保
留下来,并储藏养料形成外胚乳。菠菜、甜菜、咖啡的成熟种子具有
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外胚乳。胡椒、
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姜的成熟种子兼有胚乳和外胚乳。
种子的寿命
种子成熟离开母体后仍是生活的,但各类植物种子的寿命有很大
差异。其寿命的长短除与遗传特性和发育是否健壮有关外,还受环境
因素的影响。有些植物种子寿命很短,如巴西橡胶的种子生活仅一周
左右,而莲的种子寿命很长,生活长达数百年以至千年。
种子寿命的延长对优良农作物的种子保存有着重要意义,也就是
可以利用贮存条件延长种子寿命。
实验证实,低温、低湿,黑暗以及降低空气中的含氧量为理想的
贮存条件。例如小麦种子在常温条件下只能贮存2-3年,而在-1°C,
相对湿度30%,种子含水量4-7%,可贮存13年,而在-10°C。相对
湿度30%,种子含水量4-7%,可贮存35年。许多国家利用低温、干
燥、空调技术贮存优良种子,使良种保存工作由种植为主转为贮存为
主,大大节省了人力、物力并保证了良种质量。
种子的分类
有胚乳种子
这类种子由种皮、胚和胚乳组成。双子叶植物中的蓖麻、烟草、
西红柿等植物的种子和单子叶植物中的小麦、水稻、玉米、高粱和洋
葱等植物的种子,都属于这个类型。
(一)双子叶有胚乳种子
这类种子的结构以蓖麻种子为例加以说明。蓖麻种子的种皮坚硬
光滑、具花纹。种子的一端有海绵状突起,称为种阜,由外种皮延伸
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而成,有吸收作用,利于种子萌发。种胚被种阜遮盖,种脐不甚明显。
在种子的腹面中央,有一长条状隆起,称为种脊,其长度与种子几乎
相等。剥去种皮可见到白色胚乳。胚乳占种子体积的大部分。内含大
量的脂肪。胚包藏于胚乳之中,其两片子叶大而薄,上面有显着脉纹。
两片子叶的基部,有很短的胚轴,连接胚芽、胚根和子叶,胚轴上方
是胚芽,下方是胚根,蕃茄的种子也属于双子叶植物有胚乳种子。
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(二)单子叶有胚乳种子
这类种子的结构以小麦种子为例加以说明。
小麦籽实或糙米的外面,除种皮外,尚有果皮与之合生,果皮较
厚,种皮较薄,二者不易分离,植物学上称为颖果。从小麦籽粒纵切
面(能过腹沟做正中切面)可清楚看到胚和胚乳的位置。果皮种皮之
内,绝大部分是胚乳,胚很小,仅位于籽实基部的一侧。小麦的胚乳
可分为两部分,靠外层是含大量糊粉粒的糊粉层,其内为含丰富淀粉
的胚乳细胞。胚较小,由胚芽、胚轴、胚根和子叶组成。胚芽在上方,
胚根在下方,中间由很短的胚轴相连,叫盾片。在其与胚乳相接近的
一面,有一层排列整齐的柱形上皮细胞,当种子萌发时,能分泌酶类,
分解胚乳所贮藏的养料,并转运给胚利用。胚芽由数片幼叶包围着茎
尖的生长锥组成,胚芽之外色被着一全鞘状物,称胚芽鞘。位于胚轴
下方的胚根外围出包被一鞘状物,称胚根鞘,起保护作用。
这类种子由种皮和胚组成。双子叶植物,如落花生、棉花、豆类、
瓜类和
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柑橘的种子;单子叶植物,如慈菇、泽泻的种子。单子叶无胚乳的种
子在农作物上很少见。
无胚乳种子
这类种子由种皮和胚两部分组成,缺乏胚乳。双子叶植物如大豆、
落花生、蚕豆、棉、油菜、瓜类的种子和单子叶植物的慈姑、泽泻等
的种子,都属于这一类型。下面以蚕豆和慈姑的种子为例,说明双子
叶植物和单子叶植物无胚乳种子的结构。
1、蚕豆种子的结构:蚕豆的种皮绿色,干燥时坚硬,浸水后转
为柔软革质。种脐黑色,眉条状,位于种子宽阔的一端,种脊短,不
甚明显。剥出种皮,可以见到二片肥厚、扁平、相对叠合的白色肉质
子叶,占有种子的全部体积。在宽阔一端的子叶叠合处一侧,有一个
锥形的小结构,与二片子叶相连,这是胚根。分开叠合的子叶,可以
见到与胚根相连的另一个小结构夹在二片子叶之间,状如几片幼叶,
这是胚芽。胚根与胚芽之间同样有粗短的胚轴连接,二片子叶也就直
接连在胚轴上。
2、慈姑种子的结构:慈姑的种子很小,包在侧扁的三角形瘦果内,
每一果实仅含一粒种子。种子由种皮和胚二部分组成。种皮极薄,仅
一层细胞。胚弯曲,胚根的顶端与子叶端紧相靠拢,子叶长柱形,一
片,着生在胚轴上,它的基部包被着胚芽。胚芽有一个生长点和已形
成的初生叶。胚根和胚轴连成一起,组成胚的一段短轴。
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附:传播方式
自体传播
所谓的自体传播,就是靠植物体本身传播,并不依赖其他的传播
媒介。果实或种子本身具有重量,成熟后,果实或种子会因重力作
用直接掉落地面,例如毛柿及大叶山榄;而有些蒴果及角果,果实成
熟开裂之际会产生弹射的力量,将种子弹射出去,例如乌心石。自体
传播种子的散布距离有限,但部份自体传播的种子,在掉落地面后,
会有二次传播的现象发生,鸟类、蚂蚁、哺乳动物都是可能的二次传
播者。
风传播
有些种子会长出形状如翅膀或羽毛状的附属物,乘风飞行。具有
羽毛状附属物的种子大多为草本植物,例如菊科的黄鹌菜,木本植物
则有柳树及木棉等。另外有些细小的种子,它的表面积与重量的相对
比例较大,种子因此能够随风飘散,像兰科的种子。菊科植物蒲公英
的瘦果,成熟时冠毛展开,像一把降落伞,随风飘扬,把种子散播远
方。
水传播
靠水传播的种子其表面蜡质不沾水(如睡莲)、果皮含有气室、比
重较水低,可以浮在水面上,经由溪流或是洋流传播。此类种子的种
皮常具有丰厚的纤维质,可防止种子因浸泡、吸水而腐烂或下沉,海
滨植物,如棋盘脚、莲叶桐及榄仁,就具有典型靠水传播的种子。
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鸟传播
鸟类传播的种子,大部份都是肉质的果实,例如浆果、核果及隐
花果。鸟类啄食樟科植物的种子后将种子吐出。果实被采食后,种子
经过消化道后随意排泄。靠鸟类传播种子的植物是比较先进的一群,
因鸟类传播种子的距离是所有方式中最远的。
蚂蚁传播
蚂蚁在种子传播上,通常扮演二次传播者的角色。有些鸟类摄食、
传播种子,但并没有全部消耗掉所有的养份,掉在地上的种子,其表
面上还有残存的一些养分可供蚂蚁摄食,这个时候蚂蚁就成了二手传
播者。上述现象亦发生在自体传播或哺乳动物传播之种子。
哺乳动物传播
哺乳动物的传播,大部份都是属於一些中、大型的肉质果或乾果。
一般而言,哺乳动物的体型比较大,食物的需要量大,故会选择一些
大型的果实。譬如说:猕猴喜爱摄食毛柿及芭蕉的果实,也帮助这些
植物进行传播。种子成熟时大部分会自动掉落植物的附近,其生长的
空间就会受到一定的影响,因此它们就会利用各种方式把自己的种子
传播到较远的地方,而传播的方式大概可以分为以下几种:
1.利用风力来传播:
有些种子或果子会长毛,风一吹就会飘到较远的地方,例如蒲公
英、黑板树、昭和草....等。
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2.利用动物来传播:
若走在草丛中,会有许多植物的种子或果实粘在衣服或裤子上,
或粘在其他动物的身上,或者是动物的食物上例如鬼针草、雀榕、车
前草.....等。
3.利用弹力来传播:
若成熟的果实轻轻一碰,果实就会裂开,用果皮反卷的弹力将种
子弹出,例如非洲凤仙、羊蹄甲、洋紫荆.....等。
4.利用水力来传播:
生长在水边的植物,通常会利用水力来传播种子,例如睡莲等。
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