种子学第二章2013学习资料

第二章种子的化学成份1种子因类型、作物和品种不同，化学成分存在明显的差异。种子中的贮藏物质是最主要的化学成分，在种子的总干重中占了很大的比率，它不仅是幼苗初期生长所必需的养料及能源，而且不同贮藏物质的含量、性质及其在种子中的分布状况，又会影响种子的生理特性、耐藏性、加工品质和营养价值。2因此了解种子的化学元素成分不仅可以使我们确定种子在各方面的利用价值，还能促使我们深入了解种子的生理机能，妥善合理地进行加工和贮藏，尽量避免在这些过程中受到损失，并可为改进作物品种营养成分的定向选育提供可靠的依据。3第一节种子的主要化学成份及其分布4种子的类型与化学成分农作物种子普遍含有各种营养成分，但按其主要化学成分状况及用途，可以分为三大类：粉质种子（如一般谷类种子和荞麦）：具有发达的胚乳，大部分化学成分贮存在乳内。淀粉含量高：60—70%

脂肪极少：1~4%

蛋白质：8～12%——禾谷类5678蛋白质种子（豆类）：一般具有发达的子叶，绝大部分化学成分贮存在子叶内。——蛋白质含量高20～30%淀粉含量高：50%——食用豆类

脂肪含量高：20～48%——油用豆类油质种子（范围广泛，包括许多科）：同上蛋白质种子。——脂肪含量高：30～50%

蛋白质高：20～30%910一、种子中的主要化学成分种子中的化学成分包括许多种类：主要成分：水分、蛋白质、淀粉、脂肪（后三种又是主要营养成分）。其他成分：（少量）矿物质、维生素、酶、色素等。表2—18为各种农作物种子化学成分的含量，表明不同类型和作物种子化学成分的差异性及其利用价值。（水稻、小麦、玉米、大豆、油菜）11二、农作物种子化学成分的分布农作物种子中各种化学成分的分布很不平衡，在不同部位之间的含量相差很大，所以导致种子各部分的生理生化特性也不一致。表2—19稻谷各部分的化学组成12表2—20小麦种子各部分

化学物质的分布（%）化学成分子粒胚乳糊粉层麸皮胚淀粉蛋白质脂肪纤维素糖分10010010010010010065255以下80020左右551518.5左右05左右0750010以下205左右1.5左右13小麦、水稻种子可作为禾谷类种子的代表，其各部分化学成分的含量和分布情况胚在整粒种子所占的比重很小，但含较高的蛋白质、脂肪、可溶性糖和矿物质。如稻胚的水分为8.8%,蛋白质18.1—20.9%，脂肪17.6—23.8%，矿物质8.9—9.1%。胚部不含淀粉（如小麦）或仅含少量淀粉（如水稻），但却含有高浓度的可溶性糖，稻胚中的可溶性糖占20%，其中蔗糖近乎一半。14禾谷类种子的胚部还富含维生素，其中维生素B1和维生素E较多。可见胚的营养价值很高，但由于其中糖分、脂肪和水分含量较高，在贮藏中比其他部分特别容易变质。胚乳是养料的贮藏器官，胚乳细胞中充满了淀粉粒和蛋白质，种子的全部淀粉和大部分蛋白质都集中于胚乳之中。15糊粉层是胚乳的外层，在种子中所占的比例很小，如小麦中仅一层细胞，但却含有非常丰富的蛋白质（主要以糊粉粒的形式存在），脂肪、矿物质和维生素，其化学元素成分的特点与胚部大致相同。皮（包括果种皮）中极少含有营养成分，因为充分成熟的果种皮细胞中已不存在原生质，而是无内含物的空细胞壁，其纤维素和矿物质的含量特别高。16水稻、大麦、燕麦、粟等作物的子粒外部包有稃壳，水稻稃壳的比率约占稻谷的16—25%，因品种及栽培条件而异。稃壳是由高度木质化的细胞构成，含有大量硅质等矿物质，二氧化硅的总量约占稻谷中矿物质总量的95%。17双子叶植物种皮的化学成分一般亦具有类似的特点，即营养成分的含量及少，而纤维素和矿物质的含量很高。油质种子的子叶（双子叶植物的贮藏器官）与胚芽、胚轴、胚根一样富含脂肪和蛋白质，但后者所含的还原糖远较前者为高。18第二节种子水分19一、种子中水分状态水分是种子生理代谢作用的介质，在种子发育、成熟、以及收获以后的不同时期，种子的物理性质和生化变化都和水分的状态及含量有密切关系。种子中的水分有两种状态：游离水（自由水）：具有一般水的性质，可作为溶剂，容易从种子中蒸发出去。20结合水（束缚水）：牢固地和种子中的亲水胶体（主要是蛋白质、糖类及磷脂等）结合在一起，不容易蒸发，不具有溶剂的性能，低温下不会结冰，并具有另一种折光率。21种子的生命活动必须在游离水存在的状况下才能旺盛进行。当种子水分减少到不存在游离水时，种子中的酶首先是水解酶就成为钝化状态，种子的新陈代谢降至很微弱的程度。当游离水出现以后，酶就由钝化状态转变为活化状态，这个转折点的种子水分称为临界水分，其含量因作物种类而不同。221．临界水分即种子的结合水达到饱和程度并将出现游离水时的水分。在一定温度条件下，种子中出现游离水以后，种子就不耐贮藏，种子的活力和生活力很快降低和丧失，而在临界水分以下，则一般认为可以安全贮藏。二、临界水分与平衡水分23禾谷类种子的安全水分一般为12—14%以下油料作物种子为8—10%甚至更低，取决于其含油量。安全水分受温度的影响而不同，各地区应规定不同标准。南方温度高，谷类种子的安全水分应在13%以下，北方的安全水分可略高于南方。24种子水分不同，其生命活动的强度和特点有明显差异，同时还通过对仓虫、微生物的作用影响到安全贮藏。种子水分超过12—14%时，使用熏蒸剂杀虫，会损害种子发芽力，且种子表面和内部的真菌开始生长；种子水分超过18—20%时，贮藏种子将会“发热”；种子水分超过40—60%时（在贮藏过程中，常因漏雨、渗水或结露等原因引起局部水分的增高），种子会发生发芽现象。252．平衡水分在任一相对湿度下，种子水分达到平衡时的含水量称为平衡水分，此时种子对水分的吸附=解吸。种子水分随着吸附与解吸过程而变化。当吸附过程占优势时，种子水分增高；当解吸附过程占优势时，种子水分降低。如果将种子放在固定不变的温湿度条件下，经过相当时间后，种子水分就基本上稳定不变，也就达到了平衡状态。26由于种子具有吸湿性，所以能将种子水分含量调节到与任一相对湿度达到平衡（表2—38），在一定的温度下，可绘成吸湿平衡曲线，用以表示在任一相对湿度条件下的种子水分。吸湿平衡曲线是一个S形曲线，由三个明显的阶段组成，这三个阶段表明水分吸附和解吸的不同情况。27AIBIIIIIC14507080100620阶段I：表明种子胶体和水分十分牢固地结合在一起，这种水分一般不能从种子中蒸发出去。阶段Ⅱ：种子水分与相对湿度呈直线关系（对大多数种子而言）。靠上端的那部分水分与种子胶体结合得比较松散，通过干燥容易从种子中蒸发出去，而靠下端的水分则与种子胶体紧密结合，很难把它除去。阶段Ⅲ：水分与种子胶体之间几乎不存在结合力，可以说是呈游离态存在于细胞和组织的间隙中。阶段Ⅲ和阶段Ⅱ上端的水分状况能促进种子的劣变和生活力丧失。28阶段I：表明种子胶体和水分十分牢固地结合在一起，这种水分一般不能从种子中蒸发出去。阶段Ⅱ：种子水分与相对湿度呈直线关系（对大多数种子而言）。靠上端的那部分水分与种子胶体结合得比较松散，通过干燥容易从种子中蒸发出去，而靠下端的水分则与种子胶体紧密结合，很难把它除去。29阶段Ⅲ：水分与种子胶体之间几乎不存在结合力，可以说是呈游离态存在于细胞和组织的间隙中。阶段Ⅲ和阶段Ⅱ上端的水分状况能促进种子的劣变和生活力丧失。30种子的平衡水分因作物、品种及环境条件不同而有显著差异，其影响因素包括大气湿度、温度以及种子的化学组成。其中以大气湿度影响最大，种子水分随大气湿度改变而变化，在一定温度条件下，大气中相对湿度愈高，种子的平衡水分也愈高。例如在25℃时，水稻种子在相对湿度60%、75%、和90%时，平衡水分分别为12.6%、13.8%和18.1%。31总的来说，在相对湿度较低时，平衡水分随湿度提高而缓慢地增长，而在相对湿度较高时，平衡水分随湿度提高而急剧增长，因此在相对温度较高的情况下，要特别注意种子的吸湿返湿问题。32温度对平衡水分有一定程度的影响，因此大多数水分平衡曲线确定在25℃条件下测定。在相同的相对湿度条件下，气温愈低，种子的平衡水分愈高，反之则愈低。因为空气中水汽的绝对含量，虽则在低温条件较少，但空气的保湿量在低温条件下明显为低，不利于种子中的水分子进入大气。据研究，在一定范围内，温度每增高10℃，每公斤空气中达到饱和的水汽量约增加1倍。但总的来说，温度对种子平衡水分的影响远较湿度为小。33种子化学物质的分子组成中含有大量亲水基，蛋白质、糖类等分子中均含有这类极性基团，因此各种种子均具有亲水性。蛋白质分子中含有两种极性基，故亲水性最强；脂肪分子中不含极性基，所以表现疏水性。由于上述原因，蛋白质和淀粉含量的种子比油分含量高的种子容易吸湿，在相同的温湿度条件下具有较高的平衡水分，如禾谷类种子和蚕豆比向日葵等种子具有较高的水分34种子的部位不同，其亲水基的含量有明显差异，因而不同部位的含水量显然有别。胚部的含水量远远超过其他部位的含水量。如玉米种子水分为24.2%时，胚部含水量为27.8%，而当种子水分达29.5%时，胚部含水量高达39.4%，这是胚部较其他部位容易变质的一个重要原因。35三、种子安全水分保证种子在贮藏期能安全贮藏的种子含水量，应低于临界水分。种子安全水分因作物不同或因同一作物贮藏时间不同而存在差异，从表2—4可以看出：贮藏时间越长，要求安全贮藏水分越低。种子含水量与贮藏期间种子的呼吸强度有密切的关系，随着含水量的增加，呼吸强度成倍提高。36表2—4谷物种子安全贮藏水分(%)

一年五年水稻

12—14

10—12小麦13—1411-12大麦

13

11玉米

13

10—11高梁

12—13

10—11燕麦

14

11黑麦

13

1137表2—5不同水分时小麦的呼吸强度

（mgCO2/kg·24hr）含水量10.614.715.716.817.717.8呼吸强度4.16.97.325.270.280.438四、控制种子水分在种子贮藏中的重要性种子水分是影响种子安全贮藏极为重要的因素，过高的种子水分为害极大：1．高水分种子呼吸作用旺盛，放出大量热能，会引起种子堆发热；同时又会消耗大量的氧，造成种子缺氧呼吸而产生大量酒精，抑制和毒害了种胚细胞的生理机能，致使种子丧失生活力。392．高水分种子容易招致细菌、霉菌的繁殖和寄生，使种子胚部细胞组织遭致破坏而丧失发芽能力。3．高水分种子容易招致粉螨、壁虱等仓库害虫的为害，使种子胚部受损而不能发芽。404.高水分种子在大量堆放过程中，常引起水分分层的变化，水分高的一层种子发芽，其余部分也产生发热，呼吸旺盛、缺氧等现象，以致降低种子的发芽能力使种子不能做种用。5.高水分种子易于遭受冻害，而使种子发芽率降低。6.种子水分过高，呼吸作用旺盛，在毒气熏蒸防治仓库害虫时，因吸药量增加，往往会遭受毒害，而影响其生活力。41第三节种子的营养成分42一、糖类 占干重的25-70%，在种子发芽时提供生长所必须的养料和能量，1.可溶性糖：含量不高，主要是蔗糖与种子生理状态有关。禾谷类一般2%;

胚和胚乳的外围组织；胚乳中含量很低。未成熟和萌动种子含有大量可溶性糖。2.不溶性糖：种类多，淀粉、纤维素、半纤维素、果胶，完全不溶于水或吸水而成黏性溶液。43二、脂类主要是脂肪和磷脂两大类，前者是贮藏物质，后者是构成原生质的必要成分。脂肪普遍存在于各种作物的种子中，属于高能量的贮藏物质，能量比相同重量的糖或蛋白质几乎高1倍。自然界中大部分种子均以脂肪作为主要的贮藏形式。脂质的酸败是导致贮藏种子丧失活力的主要因素之一。44酸价——中和1克脂肪中全部游离脂肪酸所需KOH

（NaOH）毫克数。碘价——与100克脂肪中不饱和脂肪酸结合所需的碘的克数。酸价低、碘价高→脂肪品质好。种子成熟:酸价↘,碘价↗；贮藏、萌发:脂肪分解→游离脂