2025年新版大学种子学题库及答案

2025年新版大学种子学题库及答案一、名词解释1.种子活力：指种子在广泛环境条件下快速、整齐萌发并形成正常幼苗的潜在能力，是衡量种子质量的综合指标，包含萌发速度、抗逆性及成苗潜力等多维度特性。2.硬实：某些植物种子因种皮结构致密（如角质层厚、栅栏细胞排列紧密）或含蜡质、果胶等物质，导致水分和气体无法透入，长期处于休眠状态的现象，常见于豆科、藜科等植物。3.种子寿命：种子从完全成熟到丧失生活力的时间跨度，受遗传特性（如种皮透性、内含物成分）和贮藏条件（温度、湿度、气体环境）共同影响，可分为长命（>15年）、中命（3-15年）和短命（<3年）三类。4.胚乳吸器：种子发育过程中，胚乳细胞向周围组织延伸形成的管状或指状结构，具有吸收母体组织养分（如糖类、氨基酸）并转运至胚乳或胚的功能，常见于禾本科（如玉米）、茄科等植物。5.种子引发：通过控制种子吸水至萌发准备阶段（未突破种皮），结合渗透调节（如PEG溶液）、化学处理（如赤霉素）或生物调控（如有益微生物），促进酶系统活化、膜修复及贮藏物质预动员，从而提高萌发整齐度和抗逆性的技术。二、简答题1.简述种皮的结构与功能的对应关系。种皮由珠被发育而来，结构分内外两层：外种皮通常由厚壁细胞（如石细胞、纤维细胞）构成，表面可能有蜡质层或角质层（如油菜），其功能为机械保护（抵御机械损伤、微生物侵染）和调控透性（限制水分/气体过度进出）；内种皮多为薄壁细胞，部分植物（如豆科）内种皮含色素层（如大豆种皮的色素细胞），参与光信号感知（影响硬实形成）或物质转运（如运输母体提供的矿质元素）。此外，种脐、种孔等结构分别承担水分初始吸收（种孔）和维管束遗迹（种脐）功能，共同维持种子活力。2.种子成熟的生理生化标志有哪些？种子成熟的生理标志包括：①形态成熟（大小、颜色固定，如小麦籽粒变硬、呈本品种色泽）；②含水量下降（多数作物降至15%-20%，油料作物更低）；③呼吸速率显著降低（代谢由合成转向贮藏）。生化标志为：①贮藏物质积累完成（淀粉、蛋白质、脂肪达最大值，如玉米籽粒淀粉含量>70%）；②保护性物质（如抗氧化酶SOD、CAT，以及酚类、类黄酮）含量升高（提高抗老化能力）；③脱落酸（ABA）积累至峰值（诱导休眠，防止穗萌）；④低分子物质（如可溶性糖、游离氨基酸）转化为大分子（如淀粉、蛋白质），降低渗透势，减少吸胀损伤风险。3.光对种子萌发的调控机制是什么？举例说明需光种子和需暗种子的典型代表。光通过光敏色素（phytochrome）系统调控萌发：光敏色素有红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr）两种形式，Pr吸收红光（660nm）转化为Pfr（活性形式），促进萌发；Pfr吸收远红光（730nm）或黑暗中缓慢转化为Pr（非活性形式），抑制萌发。需光种子（如莴苣、烟草）萌发需Pfr积累，其种皮透红光，光照后Pfr增加，激活GA合成基因（如GA3ox），促进水解酶（如α-淀粉酶）分泌，分解胚乳供能；需暗种子（如西瓜、番茄）萌发需Pr占主导，光照下Pfr积累反而抑制，可能因Pfr诱导ABA合成或抑制胚细胞分裂。4.简述种子活力与发芽率的区别和联系。区别：①定义不同：发芽率是适宜条件下萌发成正常幼苗的比例（反映潜在萌发能力），活力是广泛环境下快速整齐萌发的能力（反映抗逆性和出苗可靠性）；②测定条件不同：发芽率在最适条件（如25℃、充足水分）下测定，活力需在逆境（如低温、干旱、高盐）或加速老化（40℃、100%RH）条件下测定；③生理基础不同：发芽率主要与胚完整性、贮藏物质是否充足有关，活力还涉及膜系统完整性、抗氧化酶活性、修复能力等。联系：活力是发芽率的扩展，高活力种子必然具有高发芽率（基础），但高发芽率种子可能因活力低（如膜受损）在逆境下无法成苗。5.硬实种子的形成原因及打破方法有哪些？形成原因：①种皮结构：栅栏细胞层厚（如苜蓿）或含明线（豆科种子的马氏细胞层），阻碍水分渗透；②化学组成：种皮含蜡质（如向日葵）、角质（如紫云英）或果胶（如刺槐），降低透水性；③遗传特性：野生种或驯化程度低的品种硬实率高（如野生大豆硬实率>90%）。打破方法：物理法（机械摩擦种皮，如砂纸打磨；变温处理，如冷冻-解冻循环破坏种皮结构）；化学法（浓硫酸浸泡（5-30min）腐蚀种皮，或氢氧化钠溶液软化蜡质）；生物法（利用微生物（如木霉）分泌的纤维素酶降解种皮成分）；预湿干热处理（如60℃干热30min后吸水，促进种皮开裂）。6.种子贮藏过程中劣变的主要表现及延缓措施。劣变表现：①生理代谢紊乱：呼吸速率异常升高（消耗贮藏物质），膜透性增加（电解质外渗，电导率上升）；②酶活性下降：α-淀粉酶、脱氢酶等水解酶和代谢酶失活（影响萌发时物质动员）；③遗传物质损伤：DNA断裂、染色体畸变（导致畸形苗或死苗）；④外观变化：种皮变色（如褐变）、异味（脂肪酸败产生酸臭味）。延缓措施：控制贮藏条件——低温（0-5℃抑制酶活性）、低湿（种子水分降至安全含水量，如禾本科12%-14%，油料8%-10%）、低氧（充氮气或CO₂降低呼吸）；使用抗氧剂（如维生素E、没食子酸丙酯）抑制脂类过氧化；定期检测（如活力测定、发芽率监测），及时更新种子；对于顽拗性种子（如芒果、可可），采用保湿贮藏（10-15℃，高湿度90%-95%）或超低温保存（-196℃液氮冷冻）。7.胚乳在种子萌发中的作用有哪些？举例说明不同类型胚乳的功能差异。胚乳是多数种子（如禾本科、茄科）的贮藏组织，作用包括：①营养供给：含淀粉（小麦胚乳淀粉占干重70%）、蛋白质（玉米胚乳醇溶蛋白）、脂肪（蓖麻胚乳脂肪>60%），萌发时被水解为可溶性糖、氨基酸、脂肪酸供胚利用；②调控萌发：某些胚乳含萌发抑制物（如番茄胚乳的ABA），需胚分泌GA诱导糊粉层产生水解酶（如β-葡聚糖酶）降解抑制物；③物理支撑：禾本科胚乳（如水稻）的糊粉层细胞壁厚，为胚突破种皮提供机械压力缓冲。功能差异：单子叶有胚乳种子（如小麦）的胚乳为主要贮藏器官，糊粉层分泌水解酶（α-淀粉酶）；双子叶有胚乳种子（如蓖麻）的胚乳富含脂肪，萌发时脂肪酶活性升高，通过乙醛酸循环转化为糖；无胚乳种子（如大豆）的子叶行使贮藏功能，胚乳在发育早期被吸收。8.种子引发技术的原理及主要应用场景。原理：种子引发通过控制吸水至萌发准备阶段（水势-1.2至-0.2MPa，如PEG-6000溶液），使种子完成“预萌发”过程：①膜系统修复（磷脂重新排列，降低透性）；②酶活化（如DNA聚合酶、ATP酶启动，但未达到萌发所需阈值）；③贮藏物质预分解（如淀粉部分水解为可溶性糖，供萌发初期快速利用）；④抗氧化系统激活（SOD、POD活性升高，减少自由基损伤）。应用场景：①提高逆境萌发能力（如低温种子田，玉米引发后5℃萌发率从30%升至70%）；②加速萌发整齐度（蔬菜种子如番茄，引发后发芽势提高40%）；③修复老化种子（陈种子引发后活力恢复，如水稻陈种发芽率从65%升至85%）；④克服硬实（结合渗透调控软化种皮，如紫云英硬实率从90%降至10%）。三、论述题1.论述种子活力的生理基础及其在农业生产中的实践意义。种子活力的生理基础包括：①膜系统完整性：高活力种子膜脂不饱和脂肪酸含量高（如亚麻酸），膜相变温度低，低温下保持流动性，减少电解质渗漏（电导率低）；②抗氧化系统活性：SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、POD（过氧化物酶）活性高，有效清除萌发时产生的O₂⁻、H₂O₂等自由基，防止膜脂过氧化（丙二醛MDA含量低）；③贮藏物质质量与动员效率：高活力种子贮藏物质（如小麦的面筋蛋白、油菜的芥酸）结构稳定，萌发时α-淀粉酶、脂肪酶等水解酶活性高，能快速将淀粉、脂肪转化为可溶性糖、脂肪酸供胚利用；④DNA修复能力：DNA连接酶、聚合酶活性高，可修复贮藏过程中产生的单链断裂或碱基损伤，保证遗传信息完整传递。在农业生产中的实践意义：①提高出苗率和整齐度：高活力种子在田间逆境（如低温、干旱、土壤板结）下仍能快速出苗，减少补苗成本（如玉米活力指数每提高10%，缺苗率降低15%）；②保障产量与品质：活力高的种子幼苗生长健壮（根冠比大、光合面积大），后期穗粒数、千粒重显著增加（如小麦高活力种子增产8%-12%）；③降低贮藏风险：高活力种子耐贮藏性强（相同条件下寿命延长2-3年），减少种子企业因陈化导致的经济损失；④支持精准农业：活力均匀的种子适合机械化精量播种（单粒播种合格率>95%），节约种子用量（如玉米单粒播种比传统播种节省种子50%）；⑤抗逆栽培需求：在盐碱地、冷凉地区等边际土地，高活力种子是实现作物成功定植的关键（如水稻旱直播中，活力指数≥80的种子成苗率可达85%以上）。2.分析顽拗性种子的贮藏难点及当前主要解决策略。顽拗性种子（如芒果、可可、荔枝）的贮藏难点：①高含水量：成熟时含水量40%-60%（远高于安全含水量），脱水至30%以下即丧失活力（因膜系统对脱水敏感，脂类相变导致膜破裂）；②不耐低温：0-10℃即发生冷害（如可可种子5℃贮藏1周，发芽率从90%降至10%），因细胞内自由水结冰形成冰晶，损伤细胞器；③代谢活跃：采收后仍保持较高呼吸速率（如芒果种子呼吸速率是orthodox种子的5-10倍），消耗贮藏物质（淀粉、脂肪快速分解），导致活力下降；④微生物易侵染：高水分环境利于真菌（如镰刀菌）、细菌繁殖（如软腐病菌），加速种子腐烂（荔枝种子常温贮藏3天霉变率达40%）。当前解决策略：①保湿贮藏：控制温度10-15℃（略高于冷害阈值），相对湿度90%-95%（如可可种子用湿润泥炭藓包裹，贮藏期延长至6周），减少水分蒸发（保持含水量>40%）；②超低温保存：采用玻璃化法（如PVS2溶液预处理，快速投入液氮-196℃），使细胞内水分形成无定形玻璃态，避免冰晶损伤（如芒果种子玻璃化保存后解冻，发芽率可达65%）；③化学调控：添加ABA（100μmol/L）抑制萌发（如荔枝种子ABA处理后，贮藏期从2周延长至4周），或使用杀菌剂（如噻苯咪唑）抑制微生物（荔枝种子多菌灵处理后霉变率降至5%）；④预脱水-包埋：将种子缓慢脱水至临界含水量（如可可种子从50%降至35%），用海藻酸钠包埋形成人工种皮（减少水分流失），结合低温（12℃）贮藏（贮藏期延长至8周）；⑤代谢抑制：低氧（O₂浓度<5%）或高CO₂（10%-20%）环境降低呼吸速率（如芒果种子在5%O₂+15%CO₂中，呼吸速率下降60%），延缓物质消耗。3.以拟南芥为例，论述脱落酸（ABA）与赤霉素（GA）在种子萌发中的拮抗作用机制。在拟南芥种子中，ABA与GA通过信号通路互作调控萌发，主要机制包括：（1）合成与代谢调控：ABA合成：逆境（如干旱）或成熟后期，胚乳细胞中NCED（9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶）基因表达上调，催化玉米黄质转化为ABA，ABA含量升高诱导休眠。GA合成：萌发时，胚细胞感知光/温度信号，激活GA3ox（GA3β-羟化酶）基因，将无活性的GA9转化为活性GA4（生物活性最高的GA），GA含量增加促进萌发。代谢降解：ABA通过CYP707A（ABA8'-羟化酶）降解为PA（相酸），GA通过GA2ox（GA2β-羟化酶）转化为无活性的GA34，二者代谢酶的表达受对方调控（如GA诱导CYP707A表达，促进ABA降解）。（2）信号通路拮抗：ABA信号：ABA与受体PYR/PYL/RCAR结合，抑制PP2C（蛋白磷酸酶2C）活性，解除对SnRK2（SNF1相关蛋白激酶2）的抑制，SnRK2磷酸化ABF（ABA响应元件结合因子），激活下游基因（如LEA（胚胎发育晚期丰富蛋白）、RD29A（脱水响应蛋白）），维持休眠（抑制胚细胞伸长）。GA信号：GA与受体GID1（GA不敏感矮化蛋白1）结合，促进DELLA蛋白（如RGA、GAI）泛素化降解（通过SCF^SLY1E3连接酶），解除DELLA对PIF（光敏色素相互作用因子）、MYB等转录因子的抑制，激活水解酶基因（如α-淀粉酶Amy3、木葡聚糖内转糖基酶XET），促进胚乳软化和胚根伸长。（3）下游基因调控的互作：胚乳软化：GA诱导糊粉层表达XET（木葡聚糖内转糖基酶），分解细胞壁成分（木葡聚糖），软化胚乳；ABA抑制XET表达，并诱导胚乳细胞表达XIP（木葡聚糖内转糖基酶抑制蛋白