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七年級上冊生物種子的萌發

生活 更新时间:2025-01-07 02:15:26

種子萌發起始于水分吸收(吸脹),結束于胚軸的伸出,通常是胚根突破周圍結構。胚軸突破周圍結構也被稱為“可見萌發”,此時,種子已經完成萌發。種子萌發通常被描述為一個由3個階段所組成的過程,随着水分吸收開始(階段I,吸脹作用),重新開啟代謝過程(階段II),胚根突破周圍結構完成萌發(階段III)(圖1)。幹燥種子具有非常低的水勢,能使水分迅速地進入。

七年級上冊生物種子的萌發(種子是如何萌發的)1

階段I的吸脹作用主要是一種物理過程;生理活性可能發生在細胞變為水合後的幾分鐘内,所有的種子組織均處充分吸脹之前。在階段II,種子的含水量比較恒定,代謝活性随着大量的新基因的轉錄增加。在階段II的後期,胚根突破周圍結構标記着萌發的完成。在階段III,當幼苗建成和主要的貯藏物被利用時,進一步吸收水分。圖中的曲線是一條模式化的水分吸收的時間進程。完成這些事件所需要的時間随着物種和種子所受到的萌發條件而改變。

在萌發過程中,種子大小和形狀的所有變化都是由細胞膨脹引起的。細胞壁的松弛允許水分滲入,從而驅動細胞膨脹和産生細胞膨壓。

種子萌發過程中發生的細胞變化是複雜的,當吸脹時,代謝活性迅速增加,由成熟幹燥和幹燥種子時氧化所引起的結構傷害被恢複,基本的細胞活性被重新激活,胚為出苗和随後的早期幼苗生長作好準備。

種子的最初吸脹作用常常伴随着細胞溶質的大量滲漏。滲漏是由快速和/或者不均勻的重新水合作用所引起的膜和細胞分室作用被傷害的結果。滲漏也能降低種子内抑制物的濃度,從而促進種子萌發。

在種子吸脹開始後的幾分鐘,O2的吸收和CO2的釋放迅速增加。成熟的幹燥種子含有内膜分化不完全的線粒體以及呼吸作用必需的功能酶例如三羧酸循環的酶和末端氧化酶,在吸脹開始後的幾小時能通過氧化磷酸化提供足夠的ATP。在幹燥種子中,這些酶可能被線粒體專一的胚胎發生晚期豐富(LEA)蛋白保護。

糖酵解和戊糖磷酸途徑也在吸脹的種子中具有活性。在吸脹過程中或者吸脹後,許多種子經曆短暫的厭氧條件,導緻乙醇的産生。當線粒體ATP的産生受到低氧限制時(常常是由于胚周圍結構的限制),糖酵解途徑占優勢;相反,當線粒體變得活躍時,戊糖磷酸途徑占優勢。

DNA和蛋白質的修複:基因組DNA的損傷包括在延長幹藏過程中端粒順序的逐漸喪失,鍊斷裂,以及由溫度、水分、氧氣和活性氧(ROS)積累所引起的其他類型的DNA損傷。染色體損傷的積累和/或者這種傷害在種子吸脹過程中不能被修複似乎是種子貯藏過程中生活力喪失的重要因素。玉米種子成熟過程中的脫水和吸脹過程中的重新水合導緻大量的單鍊DNA斷裂,其中大部分傷害可能歸因于吸脹傷害。這包括萌發早期DNA中缺嘌呤/缺嘧啶位點的産生和修複。DNA損傷明顯地是種子萌發過程中的一種主要障礙,能被DNA連接酶修複。

在種子幹燥和/或者貯藏過程中,由于異常氨基酸的形成也發生蛋白質的傷害;這樣可能導緻蛋白質的錯誤折疊,引起蛋白質功能的下降或者喪失。

參考:

徐恒恒等,種子萌發及其調控的研究進展,作物學報,2014

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