文档介绍：第十二章植物的成熟和衰老生理
主讲教师:吴传书
中国科学院大学
种子发育
种子成熟
胚从小长大
营养物质在种子中的积累与贮藏
受精卵胚
子房壁果皮
胚珠种子
子房果实
第一节种子成熟时的生理生化变化
种子发育的时期
多数种子的发育可分为以下三个时期:胚胎发生期、种子形成期和成熟休止期:
1、胚胎发生期:从受精卵开始到胚形态初步建成。以细胞分裂为主,同时进行胚胚乳和子叶的分化。这期间不具发芽能力,离体种子不具活力。
2、种子形成期:以细胞扩大为主,淀粉、蛋白质和脂肪在胚、胚乳或子叶大量积累,引起胚、胚乳和子叶迅速生长。有些种子已具发芽能力,在适宜条件能发芽。
3、成熟休止期:贮藏物质积累逐渐停止,含水量降低,原生质由sol变为gel,呼吸逐渐降低至最低水平,胚进入休眠期,完熟状态的种子耐脱水、耐贮藏,并具有最强的潜在生活力。
一主要有机物的变化
种子中的贮藏物质主要有淀粉、蛋白质和脂类,它们分别贮藏在不同组织的细胞器中。种子中贮藏物质的种类和场所(见下表)。
贮藏物质名称
主要贮藏组织
细胞器或颗粒名称
淀粉
胚乳或子叶
淀粉体
蛋白质
子叶、盾片、胚乳
蛋白体
脂类
子叶、盾片、糊粉层
圆球体
矿质
糊粉层、子叶、盾片
糊粉粒
变化总趋势:
可溶性糖-----转为不溶性糖和脂肪(纤维素、淀粉、油脂);
氨基酸或酰胺----合成蛋白质;
脂肪变化:糖-----饱和脂肪酸-----不饱和脂肪酸;
非丁(Phytin)的变化:钙、镁和磷离子同肌醇形成非丁。
二其它生理生化变化
呼吸作用先升高后降低;
不同生育期的小麦籽的玉米素、GA3、IAA含量及千粒重的变化。其中○玉米素、□IAA、△表示GA3、虚线表示鲜重
内源激素的变化:
CTK-GA-IAA依次出现高峰,脱落酸在籽粒成熟期含量大大增加。
1、可溶性糖
可溶性糖(蔗糖和还原糖――葡萄糖,果糖)转变为不溶性糖(淀粉和纤维素)积累。
(1)机制:淀粉磷酸化酶参与淀粉的生物合成,在水稻,其活性与淀粉积累相一致,说明淀粉磷酸化酶在淀粉合成中起主导作用
水稻成熟过程中颖果内淀粉和可溶性糖含量的变化 品种:IR28 (Singh & Juliano,1977)
(2)增强淀粉磷酸化酶条件:
①最适pH:,在pH6-,促淀粉合成,谷物种子乳熟前,,不适于淀粉合成,从乳熟到完熟,pH上升为6-7,利于淀粉合成。
②最适温度是26-46℃,超过或低于此温度都不利于淀粉合成。残留较多的糖类。
③磷酸含量要适当:淀粉磷酸化酶有催化自我催化特性
2、非蛋白N逐渐减少,蛋白N增加。
发育不同时期合成不同蛋白质。发育初期:与胚分化有关的蛋白先合成,中期:贮藏蛋白,后期:与种子休眠和耐脱水蛋白。
根据在不同溶剂中的溶解性,分为4类:水溶性清蛋白——溶于水;盐溶性白蛋白,-1能被NaCl提取;碱溶谷蛋白——溶于较浓的酸和碱(HCl,1%乳酸提取);醇溶谷蛋白——溶于70%酒精的疏水蛋白。
稻颖果中不同种类蛋白质在种子发育过程中的含量变化
3、糖类转化为脂肪
油料作物种子随成熟起程,糖逐渐减少,脂肪不断增加。特点有2:
(1)先形成大量的游离脂肪酶,随种子成熟逐渐合成油脂。
(2)先形成饱和脂肪酶,由饱和脂肪酶变为不饱和脂肪酶,所以油料种子的油脂碘值随种子成熟而增加。但固体油料种子(椰子)变化很小。
豌豆种子:最积累以蔗糖为主的糖分,然后转变为蛋白质和淀粉,后来淀粉减少,而蛋白质保持较高含量。