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生物学教学 2 0 1 1 年( 第3 6 卷) 第4 期 种子 萌发 过程 中的生理变化 祝丽环 黄 婷 ( 广 西 梧 州 市 瓤lj 县 蒙 山中 学 5 4 6 7 0 0 ) 对于无休眠期的种子或者 已解除休眠的种子来 说 , 在足够 的水 分 、 适 宜 的温 度 和 充 足 的氧 气 等条 件 下, 呼吸作用会逐渐加快 , 酶的活性逐渐加强, 代谢活 动逐渐旺盛, 种子开始萌发, 最终发育成幼苗。种子在 萌发的过程中, 内部会发生复杂的生理变化。 l 胚乳和胚中的物质变化 胚乳 以物质 分解为 主 , 其 重 量不 断减 少。 而在胚 中, 物质转化以合成为主, 其重量不断增加 , 胚由小变 大, 胚乳 由大变小 。从整个种子来看 , 则 是分解 作用大 于合成作用。发芽的种子 , 虽然体积和鲜重都在增加, 但干重却显著减轻, 直到幼苗由异养( 由胚乳或子叶提 供养料) 转为 自养( 子叶进行光合作用制造有机物 ) 后 , 于重才能增加 。干重 的减少 主要 是 由于 呼吸作 用 消耗 了一部分干物质 。 2种子吸水 种 子的吸水 可分为 三个 阶段 ( 图 1 ) : 即急剧 的 吸 水、 吸水的停止和胚根长出后重新迅速的吸水。第一 阶段的吸水主要是物理吸水 即吸胀作用, 第二阶段是 吸水的暂停阶段 , 而第三阶段重新大量的吸水是 由于 胚的迅速长大和细胞体积的增加 , 属于渗透吸水。 图 1 种子萌发过程中水分吸收变化曲线 3 呼吸的变化 研究表明 , 在种子萌发的第二 阶段 , 种子呼吸产生 受 H 生成 N H , 使尿中 H 浓度减少, 有利于肾远 曲小管分 泌 H , 换 回更 多 的 N a , 促 进 固定 酸 的排 出, 因此当 p H值下降时氨的生成量增加。N H 一 N a 交换扩 大了肾脏 的排 氢能力。 2 3 3 排 出过多的碱 血浆 N a H C O 的肾阈值约为 2 8 m mo l L 。当血浆 N a H C O 3浓 度过 高时 , 超过 了 肾阈 值, 会导致肾小 管上皮细胞 H 一N a 交换 、 N H 一 N a 交换减少, 对 N a H C O 3 的重吸收也随之减少, 于是 过多的 N a H C O 3随尿 排 出 , 此 时尿 液呈 碱性 。以 此来 维持 血浆 N a H C O 的正 常含 量。 65 的 C O 2 大大超过 0 2的消耗 ; 当胚根长 出 , 鲜重 又增加 时 , 0 2 的消耗高于 C O 2的释放速率 ( 图 2 ) 。这说 明初 期的呼吸主要 是无 氧 呼吸 , 而 随后是 有 氧呼 吸。细胞 呼吸促进了物质的转化 , 为种子萌发长成幼苗提供营 养物质 。 0 蔷 萌 欲 时 州( h ) 图2 种子萌发过程中呼吸速率的变化 4酶的活性增 强 在种子萌发 的开始 阶段 , 只有少量 的水解 酶 , 这是 因为在发芽 的开始 阶段 , 贮藏物质的分解十分缓慢。 在氧气充足的条件下, 一个星期后 , 水解酶的含量明显 升高, 从而促进种子萌发过程的物质转化。 5 有机 物转化 种子 萌发 过程 中有 机物 的 转化 包 括 以下 几 个方 面 : 在胚乳中, 复杂的贮藏物质分解为简单的物质, 例 如淀粉分解为麦芽糖, 再水解为单糖被利用。脂肪分 解为甘油和脂肪酸, 蛋白质分解为氨基酸。这些贮藏 物质水解后形成 的最终产物, 在胚 中用来合成生命物 质, 直接用来形成新的器官即胚的生长, 长根、 长 茎、 长叶 。在胚 中 , 物质 的转化 刚好 与胚 乳 相反 , 可溶 解的小分子化合 物转 化为 不溶 的大 分子化 合物 , 简单 的化合 物变成复杂 的化合物 , 最后形成新 的细胞 结构。 6 植 物激素的变化 种子萌发过程中, 多种激素共同发挥调节作用。 参与调节的激素主要包括生长素、 细胞分裂素、 赤霉素 和脱落酸。激素含量具体变化见图 3 。 _ 等 攀 二 釜 蠢 6 迥 4 委 溉 图 3 种 子萌发过程 中激素含量 的变化 从 图中可 以看 出脱落酸 对种子 萌发起 抑制作 用 , 6 6- 生物学教学 2 0 1 1 年( 第3 6 卷) 第4 期 例谈孟德尔 比率的变化 司恩保 ( 河 北省 邯 郸 邱 县 第 一中 学 0 5 7 4 5 0 ) 孟德尔 比率是在一定 的条件下 表现 出来 的 , 这些 条件是 : 亲本必需是纯合二倍体, 相对性状差异 明 显; 基因显性完全 , 且不受其他基因影响而改变作用 方式 ; 减数分裂过程中, 同源染色体分离机会均等, 形成两类 配子 的数 目相 等 , 或接 近相等 。配子能 良好 地发育并以均等机会相互结合; 不同基因型合子及 个体具有同等的存活率; 生长条件一致, 试验群体比 较大。 这 些条件在一般 的实验 中 , 只要加 以全面考 虑和 妥善安排, 基本上都是可以得到保证的, 因而都能表现 出孟德尔式的比率。但是, 在孟德尔以后的研究中, 有 许多事 例表现 了孟德尔 比率的 变更 , 现 就 以下几 个方 面加以简要介绍 。 1 致死基因 孟 德尔的论文被 重新发现 后不 久 , 法 国学者 库恩 奥就发现小鼠中黄鼠不能真实遗传, 不论是黄鼠与黄 鼠相交, 还是黄 鼠与黑鼠相交, 子代都出现分离 : 黄 鼠黑鼠一黄 鼠2 3 7 8 , 黑鼠2 3 9 8 ; 黄 鼠 黄鼠一黄 鼠2 3 9 6, 黑 鼠 1 2 3 5 。 从以上情况来 看 , 黄 鼠很像 是杂种 。如果黄 鼠是 杂合体 , 则黄 鼠与黄 鼠交配 , 子代 的分离 比应该是 3 : 1 , 可是从上述的结果看来 , 倒是与2 : 1 很适合。那么 这是怎么一回事呢?研究发现, 在黄鼠 X黄鼠的子代 中, 每窝 小 鼠数 比黄 鼠 黑 鼠少 一些 , 大约 1 4 , 这表 明有一部分纯合体黄 鼠在胚 胎期死 亡了。 黄 鼠 AV a x 黄 鼠 A a 尽 l A、 。A : 2 A、 a: l a a 死 黄 敝 黑鼠 由此可知 , 黄鼠基 因 A 影响两个 性状 : 毛皮颜色 和生存能力。A 一方面有显性效应, 它对黑鼠基因 a 是显性 , 杂合体 A fi t 表现 为黄 鼠; 另一 方 面 , 黄 鼠基 因 A 在致死 作用方 面存在 隐性效 应, 因此, 纯合体 A A 时会引起合子 的死亡 。 在种子破除休眠过程中, 赤霉素与脱落酸之间存在拮 抗作用关系。各种激素含量的变化说明了种子萌发过 程是多种激素共同发挥调节作用的结果 。 主要参考文献 1 高信曾 1 9 8 7 植物学f 第2版) 北京: 高等教育出版社, 1 4 l 6 2 潘瑞炽 , 董愚得 1 9 8 4 植物生理学 ( 第 2版 ) 北 京 : 高等教育 出 版社 , 4 75 2 2非等位 基因间的相互作用 不同对等位基因间相互作用而导致杂种后代分离 比例偏离正常的孟德尔比例, 称为基因互作。 2 1 互补作用 两对独立基因分别处于纯合显性或 杂合状态时, 共同决定一种性状的发育 ; 当只有一对基 因是显性 , 或两对基因都是隐性时, 则表现为另一种性 状 , 这种作 用称为互 补作用 。发 生互补作 用 的基 因称 为互补基因。例如, 香豌豆的花色遗传 , 香豌豆有许多 品种 , 其中有 两个 白花品种, 杂交后 F 1开紫花, F 2 分 离出9 1 6紫花和7 1 6白花。 P 白; bS C C p p x c c p P白花 旦 F 。 紫 花 C c P p 、 B 0 F 2 9 紫花 ( C P j: 7 白花 ( 3 C _ p p + 3 c c P +l c c p p ) 显然, 开紫花是由显性基因 c和 P互补的结果, 因 此这两个基 因称 为互补基 因。 2 2 累加作用 两对显性基因同时存在时( 不论是纯 合子还是杂合子) 产生一种性状, 单独存在时则能分别 表现另一种相似的性状。例如, 南瓜果形的遗传 , 圆球 形对 扁盘形 为 隐性 , 长 圆形 对 圆形 为 隐性 。用 两种不 同基 因型的 圆球形 品种 杂交 , F 1 产生扁 盘形 , F 2出现 三种果形 : 9 1 6扁盘形 , 6 1 6圆球形 , 1 6长圆形。 P 圆球形 AA b b a a B B圆球形 曩 F , 扁盘形 Aa B b B 0 F ,9 扁盛形( A B - ) : 6 圆球J f ( 3 A_ b b + 3 a a B _ ) : 1 长 圆( a a b b ) 从以上分析可知, 两对基因都是隐性时, 为长圆 形 ; 只有 A或 B存在 时 , 为 圆球形 ; A和 B同时存在时 , 则形成扁盘形 。 2 3 重叠作用 不同对基 因互作时 , 对 表现型产生相 同的影响 , F 2 产生 1 5 : 1 的 比例 , 称 为重叠作 用。这类 表现相同作用的基因, 称为重叠基因。例如, 芥菜果形 的遗传。常见果形为三角形蒴果 , 极少数为卵形蒴果。 将两种植株杂交, F 全是三角形蒴果。F 2 则分离出 1 5 1 6三角形蒴果, 1 1 6卵形蒴果。卵形的后代不分 离, 三角形则有三种情况: 不分离 ; 分离 , 3 4三角 形蒴果, 1 4卵形蒴果; 出现 1 5 :
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