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种子植物

种子植物(拉丁学名:Spermatophyta),又叫显花植物,种子植物分布于世界各地,是植物界最高等的类群,所有的种子植物都有两个基本特征,就是体内有维管组织韧皮部木质部、能产生种子并用种子繁殖。

种子植物可分为裸子植物 和被子植物。裸子植物的种子裸露着,其外层没有果皮包被。被子植物 的种子的外层有果皮包被。

概括生活史中形成种子的所有植物的一个大的分类单位,种子植物是植物界最进化的种群,世界上已分化出20余万种,是现今地球表面绿色的主体。

与种子出现有密切关系的是花粉管的产生,它将精子送到卵旁,这样在受精这个十分重要的环节上,就不再受环境--水的限制。它们的孢子体发达,高度分化,并占绝对优势;相反配子体则极为简化,不能离开孢子体而独立生活。种子最早产生于裸子植物中的种子蕨目,其中最原始的化石种子蕨植物在上泥盆纪地层中发现。种子植物和蕨类植物同具有世代交替

种子的形成:种子的结构包括胚、胚乳种皮三部分,是分别由受精卵(合子)、受精的极核和珠被发育而成。大多数植物的珠心部分,在种子形成过程中,被吸收利用而消失,也有少数种类的珠心继续发育,直到种子成熟,成为种子的外胚乳。虽然不同植物种子的大小、形状;以及内部结构颇有差异,但它们的发育过程,却是大同小异的。

种子里的胚是由卵经过受精后的合子发育来的,合子是胚的第一个细胞。卵细胞受精后,便产生一层纤维素的细胞壁,进入休眠状态。

合子是一个高度极性化的细胞,它的第一次分裂,通常是横向的(极少数例外),成为两个细胞,一个靠近珠孔端,称为基细胞;另一个远珠孔的,称为顶端细胞。顶端细胞将成为胚的前身,而基细胞只具营养性,不具胚性,以后成为胚柄。两细胞间有胞间连丝相通。这种细胞的异质性,是由合子的生理极性所决定的。胚在没有出现分化前的阶段,称原胚(proembryo)。由原胚发展为胚的过程,在双子叶植物单子叶植物 间是有差异的。

1.双子叶植物胚的发育

双子叶植物胚的发育,可以荠菜为例说明,合子经短暂休眠后、不均等地横向油裂为基细胞和顶端细胞。基细胞略大,经连续横向分裂,形成一列由610个细胞组成的胚柄。顶端细胞先要经过二次纵分裂(第二次的分裂面与第一次的垂直),成为4个细胞,即四分体时期;然后各个细胞再横向分裂一次,成为8个细胞的球状体,即八分体(octant)时期。八分体的各细胞先进行一次平周分裂,再经过各个方向的连续分裂,成为一团组织。以上各个时期都属原胚阶段。以后由于这团组织的顶端两侧分裂生长较快,形成二个突起,迅速发育,成为2片子叶,又在子叶间的凹陷部分逐渐分化出胚芽。与此同时,球形胚体下方的胚柄顶端一个细胞,即胚根原细胞(hypophysis),和球形胚体的基部细胞也不断分裂生长,一起分化为胚根。胚根与子叶间的部分即为胚轴。不久,由于细胞的横向分裂,使子叶和胚轴延长,而胚轴和子叶由于空间地位的限制也弯曲成马蹄形。至此,一个完整的胚体已经形成,胚柄也就退化消失。

2.单子叶植物胚的发育

单子叶植物胚的发育,可以禾本科的小麦为例说明。小麦胚的发育,与双子叶植物胚的发育情况有共同处,但也有区别。合子的第一次分裂是斜向的。分为2个细胞,接着2个细胞分别各自进行一次斜向的分裂,成为4细胞的原胚。以后,4个细胞又各自不断地从各个方向分裂,增大了胚体的体积。到1632细胞时期,胚呈现棍棒状,上部膨大,为胚体的前身,下部细长,分化为胚柄,整个胚体周围由一层原表皮层细胞所包围。

到小麦的胚体已基本上发育形成时,在结构上,它包括一张盾片(子叶),位于胚的内侧,与胚乳相贴近。茎顶的生长点以及第一片真叶原基合成胚芽,外面有胚芽鞘包被。相对于胚芽的一端是胚根,外有胚根鞘包被。在与盾片相对的一面,可以见到外胚叶的突起。有的禾本科植物如玉米的胚,不存在外胚叶。

胚乳是被子植物的种子贮藏养料的部分,由2个极核受精后发育而成,所以是三核融合(triplefusion)的产物。极核受精后,不经休眠,就在中央细胞发育成胚乳。胚乳的发育,一般有核型(nucleartype,non-cellulartype)、细胞型(cellulartype)和沼生目型(helobialtype)三种方式。以核型方式最为普遍,而沼生目型比较少见,只出现在沼生目(Helob-iales)植物的胚乳发育中。

核型胚乳的发育,受精极核的第一次分裂,以及其后一段时期的核分裂,不伴随细胞壁的

形成,各个细胞核保留游离状态,分布在同一细胞质中,这一时期称为游离核的形成期。游离核的数目常随植物种类而异,随着核数的增加,核和原生质逐渐由于中央液泡的出现,而被挤向胚囊的四周,在胚囊的珠孔端和合点端较为密集,而在胚囊的侧方仅分布成一薄层。核的分裂以有丝分裂方式进行为多,也有少数出现无丝分裂,特别是在合点端分布的核。胚乳核分裂进行到一定阶段,即向细胞时期过渡,这时在游离核之间形成细胞壁,进行细胞质的分隔,即形成胚乳细胞,整个组织称为胚乳。单子叶植物和多数双子叶植物属于这一类型。

现有种子植物分为裸子植物被子植物二大类。实际是指与以花为分类标准的分类群的显花植物为同一范围。但由于蕨类植物中也有把孢子叶球作为花的,所以今天通常都采用种子植物这一名称。然而,化石蕨类植物中少数也具有种子的,为了有所区别,恩格勒(H.G.A.Engler)把裸子植物、被子植物称为有胚有管植物;相反地把苔藓、蕨类植称为有胚无管植物。但这一名称尚未普及。

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,并象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。种子与人类生活关系密切,除日常生活必需的粮、油、棉外,一些药用(如杏仁)、调味(如胡椒)、饮料(如咖啡、可可)等都来自种子。

药用植物的种子繁殖:药用植物用种子繁殖最为普遍,如人参西洋参黄连 、当归等,具有繁殖技术简便,繁殖系数大,利于引种驯化和新品种培育等特点。但是,种子繁殖的后代容易产生变异,开花结实较迟,尤其是木本药用植物,种子繁殖所需年限也长。

种子是一个处在休眠期的有生命的活体,种子休眠受内在或外在因素的限制,一时不能发芽或发芽困难的现象,是植物对外界条件长期形成的一种适应性。种子收获后在适宜发芽条件下由于未通过生理后熟阶段,暂时不能发芽的现象称为生理休眠;由于种子得不到发芽所需的外界条件,暂时不能发芽的现象称为强迫休眠。生理休眠的原因,一是胚尚未成熟;二是胚虽在形态上发育完全,但贮藏的物质还没有转变为胚发育所能利用的状态;三是胚的分化已完成,但胚细胞原生质出现孤离现象,在原生质外包有一层脂类物质,使透性降低。上述三种情况均需经过种子自身的后熟作用才能萌发。另外还有两种情况:一是在果实、种皮或胚乳中存在抑制发芽的物质如氰酸、氮、植物碱有机酸乙醛等,阻碍胚的萌发;二是种皮太厚、太硬或有蜡质,透水、透气性能差,影响种子萌发,种子休眠在生产实践上有重要意义,常可应用植物激素,以及各种物理、化学方法来促进种子发芽。

种子是有一定寿命的,种子的寿命就是指种子的活力。即在一定环境条件下能保持的最长年限。各种药用植物种子的寿命差异很大,寿命短的只有几日或不超过去1年。种子寿命与贮藏条件有直接关系,适宜的贮藏条件可以延长种子的寿命。但是,生产上还是采用新鲜的种子,因隔年的种子发芽率均有降低。

(1)吸胀干种子大量吸水,鲜重急剧增加的阶段称为吸胀。种子吸水后,种皮膨胀软化,种子与外界气体交换得以进行,同时通过水合作用,原生质由不活跃的凝胶状态变化为活跃的溶胶状态,这就为第二阶段的各种转化提供了条件。

(2)鲜重增加的停顿期从外表看种子表现静止,没有变化,但内部生理活动极为活跃,进行着种子萌发最重要的生理过程。

(3)幼根突破种皮由于根和茎的生长,净重再次增加,幼苗出土生长。种子须在一定的外界条件作用下才能萌发,萌发所需的条件,主要是水分、氧气和温度。

将经过精选和处理的药用植物种子,按一定的规格,播入整地就绪的土壤表层,或在免耕情况下直接播入土中。(1)露地播种①播种期:根据不同药用植物种子发芽所需温度条件和生长习性,结合当地气候,确定各种药用植物的播种期。一般春播3~4月,秋播9~10月。核果类木本植物如银杏、核桃等则宜冬播。有些短命种子,宜采后即播,如肉豆蔻、细辛古柯等。②播种方法:一般分条播、点播、撒播三种。条播:按一定行距在畦面开沟,将种子均匀播入沟内,盖土、踩压。条播易于中耕、施肥等管理工作。点播:又称穴播,适用于大粒种子或生长快的苗木,即按一定的行株距在畦面上挖穴,每穴播种子2~4粒,盖土、踩压。发芽后选壮苗,保留一株,其余拔除或移作补苗用,如丝瓜白扁豆等。撒播:适用于小粒种子,将种子均匀撤在畦面。切忌过密,否则发芽后幼苗生长不良。撒播后用腐殖土覆盖,厚度以盖没种子为度。此法都在苗床育苗时应用,其缺点是不便于管理。③播种深度:所谓播种深度即种子播下后覆土的厚度,应依植物的种类和种子的大小而异。凡种子粒小、发芽率低的应浅播;颗粒大、发芽率高的应深播。④播种后管理:主要是指掌握田间的干湿度,尤其是经催芽的种子,不耐干旱。浇水时要避免土壤板结。出苗以后应适当控制水分,以便幼苗根系向下伸展。

(2)保护地育苗有些药用植物,为了延长生长期,提高产量、质量,往往提前在保护地育苗,待田间气温上升后定植到大田。13年以来,常用的育苗设施有改良阳畦、塑料温室与玻璃温室等。①改良阳畦:在拱形覆盖基础上,于覆盖的北侧筑一土墙,骨架一端固定在土墙上,呈半拱形,防寒性能比拱形的塑料棚更好。②塑料大棚与玻璃温室:有加温与不加温两种。热源可就地取材,有煤、柴油、汽油或铺设热水管等。工厂化育苗推行电热线并用控温仪加温。由于地温得到保证,大大缩短了育苗时间。在地热线上铺放床土,床土的配比根据所育幼苗的特性而定,小粒种子如毛地黄穿心莲等厚度约1cm;大粒种子可相应增加厚度。

①种子体积小,重量轻;在采收、运输及长期贮藏等工作上简便易行。

②种子来源广,播种方法简便,易于掌握,便于大量繁殖。

③实生苗根系发达,生长旺盛,寿命较长。

④对环境适应性强,并有免疫病毒病的能力。

①木本的果树、花卉及某些多年生草本植物采用种子繁殖开花结实较晚。

②后代易出现变异,从而失去原有的优良性状,在蔬菜、花卉生产上常出现品种退化问题。

③不能用于繁殖自花不孕植物及无籽植物,如葡萄柑橘、香蕉及许多种瓣花卉植物。

①大部分蔬菜、一二年生花卉及地被植物用种子繁殖。

②实生苗常用于果树及某些木本花卉的砧木。

③杂交育种必须使用播种来繁殖,并且可以利用杂交优势获得比父母本更优良的性状。种子繁殖的一般程序是:采种→贮藏→种子活力测定→播种→播后管理。每一个环节都有其具体的管理要求。

食用(甘薯、胡萝卜、萝卜、甜菜

药用(人参、当归、甘草、龙胆

工业艺术(甜菜根可作制糖原料、根的艺术品)

其它(保护堤岸,防止水土流失)

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