种子休眠是植物经过长期演化而获得的一种适应环境变化的生物学特性,具有重要的生物学意义。研究发现种子休眠的原因是多样的,除了受种子本身的遗传因子控制外,还受外界环境的影响。
在适宜萌发的条件下,作物种子或供繁殖的营养器官暂时停止萌发的现象。
种子休眠是植物经过长期演化而获得的一种适应环境变化的生物学特性,具有重要的生物学意义。研究发现种子休眠的原因是多样的,除了受种子本身的遗传因子控制外,还受外界环境的影响。
休眠是作物对不良环境的一种适应,在野生植物中比较普遍,在栽培作物上表现较差。休眠有初生休眠和次生休眠之分,大多数作物种子为初生休眠,即种子在生理成熟时或收获后立即进入休眠状态;但有些作物种子在正常情况下能萌发,由于不利环境条件的诱导而引起自我调节的休眠状态,称为次生休眠。进入次生休眠的种子在完全吸胀的情况下可以长期保存而不丧失生活力。
种子休眠是一个受遗传因子控制的性状,其程度由种子发育过程中的环境来调节。农业生产中的栽培作物,经过长期的驯化栽培和高度选育后缩短了休眠期,以利于在贮藏期控制休眠和播种后迅速发芽,使种子发芽较为整齐一致。在主要作物中,稻、小麦、大麦、玉米、高粱、豆类、棉、油菜的种子和马铃薯的块茎等大多具有休眠特性。
引起种子休眠的原因有很多种,有的属于解剖学上的特性,有的属于代谢方面的特性。主要包括:①胚的影响。胚的后熟是种子休眠的主要原因,即种子收获或脱落时,胚组织在生理上尚未成熟,因而不具备发芽能力。②种皮的影响。主要是由种皮构造所引起的透性不良和机械阻力的影响。有的是种皮因具有栅状组织和果胶层而不透水,导致吸水困难,阻碍萌发(如豆科植物种子)。有的种皮虽可透水,但气体不易通过或透性甚低,因而阻碍种子内的有氧代谢,使胚得不到营养而不能萌发(如椴树)。有些“硬实”种子则是由于坚厚种皮的机械阻力,使胚芽不能穿过而阻止萌发,如豆类作物在干燥、高温、氮肥多的环境下种植常易产生硬实。③抑制物质的影响。种子或果实中因含有某种抑制发芽的物质如脱落酸、酚类化合物、有机酸等而不能发芽,也是种子休眠的主要原因。④光照的影响。光对种子休眠的影响因不同作物而异,大部分农作物种子发芽时对光没有严格的要求,无论在光下还是暗处都能萌发,如小粒的禾谷类种子、玉米和大部分豆科种子;但也有一些作物的新收获种子需要光或暗的发芽条件,否则就停留在休眠状态,如烟草、禾本科的牧草等。⑤其他不良条件的影响。高温或低温、水分过多或过于干燥、氧气缺乏、高渗压溶液或某些抑制物质等不良条件也可能使种子产生二次休眠。
种子的休眠是植物在长期演化过程中形成的一种适应环境的生长策略,对植物本身的延续有利,但在实际生产中若不解除种子的休眠,会延迟出苗时间,甚至出现隔年发芽现象,从而给生产带来严重损失。因此,找到解除休眠的方法,具有较高的生产实践意义。
作物生产上常用以下几种方法打破或解除休眠:①低温处理。如壳斗科、蔷薇科、松科、柏科的种子可采用沙土层积法,在低温(0~10℃)、湿润和通气良好的层积下经过一段时间便可萌发。所需时间从几周到几个月不等,因植物种类而异。②干燥处理。大麦种子在40℃高温下处理3~7天,禾谷类和棉花等种子在播种前晒种,均可促进萌发。③曝光处理。如莴苣种子发芽需要曝光,有些杂草种子也只有耕翻到地面上曝光后才能发芽。④冲洗处理。多用于因种子内存在抑制剂而造成的休眠。通过浸泡冲洗种子可促进发芽。⑤机械处理。对硬实种子采用机械处理如切割、削破和擦伤种皮等可打破其休眠。⑥药剂处理。常用的化学药剂有过氧化氢等氧化剂和赤霉素、乙烯等生长调节剂。赤霉素可逆转脱落酸引起的效应,打破由后者诱导的休眠;在低温条件下赤霉素促进发芽的效果尤其明显。对三叶草种子可用极低浓度的乙烯解除休眠。⑦其他处理。电离辐射、超声波、红外线、电磁波、激光等也能打破种子休眠,促进发芽。X射线处理干燥的蚕豆种子有促进发芽的作用,γ射线能促进莴苣种子萌发。超声波处理可使种子内部酶活性增加,刺激种子发芽而解除休眠,尤其对于豆科植物种子以及小粒萌发困难的种子有效。