水稻种子的条件和过程 水稻种子在水中为什么能发芽

谷种浸种24小时后,碳水化合物就开始转化。

首先,盾片里本来存在着赤霉素的前身,发芽时胚吸水,胚内的酶活化,把赤霉素前身转变为赤霉素,分泌到胚乳的糊粉层细胞和盾片的上皮细胞中,诱导这两种细胞迅速合成a-淀粉酶并分泌到胚乳细胞中去;与此同时,这两种细胞也能合成和分泌各种水解酶到胚乳中去,从而催化淀粉的迅速降解。

紧接着,在淀粉酶的作用下,首先消化接近盾片上皮细胞的胚乳,然后向上推移。淀粉粒的消化,最先把复淀粉粒分解为单淀粉粒,单淀粉粒又逐渐被消化,体积又变小,之后淀粉被完全消化和吸收利用。到稻谷发芽后的第4天,胚乳干重随着发芽天数而不断下降,淀粉转化成的可溶性全糖不断增加。

淀粉分解有两条途径:一条是走淀粉酶和麦芽糖途径,即淀粉水解途径,它由a-淀粉酶、B-淀粉酶和R-酶等淀粉水解酶把淀粉水解为麦芽糖,在麦芽糖酶的作用下,麦芽糖又分解为葡萄糖;另一条是走淀粉磷酸化酶途径,即磷酸化分解途径,淀粉在淀粉磷酸化酶的作用下分解为1-磷酸葡萄糖。

实验表明,稻种在30℃温度发芽时,催化淀粉分解主要是走淀粉水解途径,其中a-淀粉酶起着主要作用,而磷酸化酶分解是次要的。不过在低温条件下就不同,磷酸化酶在低温时才比较活跃,早春寒潮来临时,这种酶就能把淀粉分解成糖,提高细胞液渗透压,有利于抗寒。

稻种发芽期间,胚乳和胚之间的糖类分解和合成是动态平衡的。稻种萌发时,胚乳中葡萄糖的含量最多,以葡萄糖为主的可溶性糖就从胚乳运到胚部,这些糖就供胚部细胞呼吸之用和供幼根、幼芽形成新细胞之用。多余的可溶性糖,又可重新合成为蔗糖和淀粉,达到新的动态平衡。

稻种谷粒萌发是一个由休眠到活跃生长的过程。种子萌发时,有机物的分解、运输和重组过程都需要能量,器官的生长也需要能量,所以,种子萌发时呼吸的强弱和类型都会影响到其他生理过程。

在种子萌发过程中,不仅呼吸强度不同,呼吸类型也有所改变。在种子萌发后24小时内,种子吸氧较少,呼吸熵大于1,说明此时主要是无氧呼吸;36小时以后,又转为以有氧呼吸为主。根据稻种在萌发时的代谢特点,可将萌发分为两个性质不同的阶段。


第一阶段:从吸胀到露白。

这时的主要问题是水分,由于种皮没有突破,此时不论有氧还是无氧,都以无氧呼吸为主,呼吸酶以脱氢酶为主,胚芽生长所需的能量是由无氧呼吸供给的,所需的物质主要靠胚部贮藏的物质转运而来。露白后,幼胚中的胚芽鞘和胚根鞘等既成器官的生长,主要是细胞的生长,在有氧和无氧条件下都可进行,但在无氧条件下比在有氧条件下生长要更快而且更持久。

第二阶段:从露白到真叶生长。

种子露白后,种皮已被突破,无种皮限制时,外界的氧气能畅通地进入种子内,此时呼吸类型又转为有氧呼吸,呼吸酶又增加了末端氧化酶。胚根和真叶生长所需的能量是由有氧呼吸供给的,所需的物质来自胚乳的贮藏物。如果这时期缺氧,则胚乳内的淀粉酶活性很低,淀粉不易分解,养分不足,所以形成的器官就小且生长慢,即胚根和真叶生长受阻。而在氧气充足的条件下,呼吸作用强,酶非常活跃,产生的能量和物质就多,有利于壮根壮芽。

熟悉稻种萌发的基础知识,是做好稻种浸种催芽技术工作的前提。但是,在生产实践中往往因种质、天气等因素,或者操作不当,在浸种催芽过程中,就会引发各种各样的异常现象。


1.浸种催芽过程中出现“盲谷”现象的原因、鉴定特点和补救措施

“盲谷”即没有发芽的稻种谷粒,是正常的有生命的稻种谷粒,“盲谷”发生的位置主要是在催芽的稻种谷堆的外围。发生“盲谷”现象,有三个方面的原因:

  1. 稻种的后熟期有关。一般来说,后熟期较长的或者休眠期较长的品种或组合,其稻种在早造收割晚造用种的,往往在浸种催芽时出现较多的“盲谷”现象。
  2. 与浸种时间短有关。种子吸水不足,不露白。由于稻种谷粒仍硬实,种子内酶的活动未被激活,无生理生化反应过程,种温不能上升,引发“盲谷”现象。
  3. 与催芽温度不够有关。操作不慎,种子谷堆温度不高,特别是在早春浸种催芽遇上寒流天气时,保温不及时,就易造成种堆外围的稻种谷粒温度不够,不能促使萌动发芽,形成“盲谷”现象。
  4. 鉴定特点:①因某一品种或组合有较长的后熟期,或者说休眠期,发生“盲谷”现象较为普遍;②若是因操作不慎造成的“盲谷”,只发生在个别农户中;③“盲谷”是有生命的,把这些“盲谷”再浸种催芽,是可以发芽的。
  5. 补救措施:①迅速用40℃的温水淘种,保持30分钟的淘种时间;②种子放入种子窝后,用40℃~45℃的温水淋透种子,随即包裹,保温保湿继续催芽;③事前可用稀硝酸溶液浸种,打破种子休眠。有人试用1克强氯精配1千克水浸1千克种子,浸种2个小时后,洗净种子再放清水浸种,这样的方法既可进行种子消毒又可打破种子休眠,能快速催出整齐的谷芽。

2.高温烧芽的机理、表现性状及补救措施

浸种过后是高温破胸,温度保持在40℃~45℃,10多个小时就能破胸露白,既迅速又整齐,达到“一夜齐”效果,随即保温催芽。但是,由于检查翻动不及时,种堆内的温度继续升高,当温度超过40℃,持续时间又过长时,就会烧坏胚芽。

浸种过后是高温破胸,温度保持在40℃~45℃,10多个小时就能破胸露白,既迅速又整齐,达到“一夜齐”效果,随即保温催芽。但是,由于检查翻动不及时,种堆内的温度继续升高,当温度超过40℃,持续时间又过长时,就会烧坏胚芽。

高温烧芽的机理:一是因为高温可使酶蛋白变性,破坏酶的活性;二是高温形成的初期,种子呼吸旺盛,造成谷种堆内严重缺氧,转为无氧呼吸,产生酒精,妨碍胚芽胚根生长。

高温烧芽表现出的症状:出芽不整齐,有盲谷;已发芽的种子出现畸形,如芽弯曲、幼根缺乏根毛等,根尖和芽尖枯死;谷芽有酒酸味。更多的情况是种子表面发黏,严重时有浓厚的酒酸味,已出的胚芽胚根枯死变黄,呈水渍状。

补救措施:当发现高温烧芽时,必须立即翻动种子,散开降温;再用15℃~20℃的水淘谷种,以降低种温和清洗谷壳表面的黏质物,然后将谷种摊在通风地方,保持室内12℃~15℃,翻动种子,通风透气,经过半天左右的时间,就可以重新起温催芽。

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