草类植物种子学(第二版)

**章 绪论 **节 草类植物种子学及其研究内容 一、种子的含义 种子在植物学上是指由胚珠发育而成的繁殖器官。农业生产中，可直接用作播种材料的植物器官均称为种子，如植物学上的种子、果实、鳞茎、根茎、球茎、块茎、块根等器官。而人工种子，是随着现代农业技术的发展，通过人工加工形成的可用作播种材料的种子，是一类特殊的种子。 种子是*基本的生产资料，草类植物（herbaceous plant）种子属农业种子的范畴，其含义要比植物学上的种子广泛得多。草类植物种子分为如下几种。 1．真种子为植物学上所指的种子，由胚珠发育成的繁殖器官。例如，豆科植物白三叶（Trifolium repens L.）、红三叶（Trifolium pratense L.）、百脉根（Lotus corniculatus L.）等植物的种子。 2．类似种子的果实有些植物由整个子房发育成果实，成熟后果皮不开裂，可直接用果实作为播种材料，具有种子的功能。例如，禾本科植物翦股颖（Agrostis stolonifera Hudson）、多年生黑麦草（Lolium perenne L.）等的颖果，菊科植物菊苣（Cichorium intybus L.）、白沙蒿（Artemisa sphaerocephala Krasch）的瘦果，豆科植物二色胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz.）、草木樨属（Melilotus Adans）等的荚果，紫草科植物聚合草（Symphytum pezegrinum L.）的小坚果等。 3．带有附属物的真种子或果实有些植物在发育过程中花序或花的其他结构如苞片等紧包在成熟的种子或果实外面，不易脱落，形成了带有附属物的真种子或干果。例如，禾本科植物带稃片或带颖片的颖果，饲用甜菜（Beta vulgaris L.）、野牛草（Buchloe dactyloides Engelm）、地三叶（Trifolium subterraneum L.）的种球等。 4．营养繁殖器官许多植物的繁殖是通过自身某种营养器官或营养体，如块根、块茎、接穗、根茎、匍匐茎、插枝、根蘖、鳞茎、球根等作为“种物”繁殖后代和扩大其群体的。例如，农业作物马铃薯、甘薯、木薯、菊芋等的块茎，花卉植物郁金香的鳞茎、唐菖蒲的球茎等，草类植物聚合草、无芒雀麦、羊草、偃麦草、白三叶、狗牙根、早熟禾、黑麦草、紫花苜蓿的根茎、根蘖根、分蘖根、根蘖芽等。 综上所述，草类植物种子主要以植物学上所指的种子为主，播种材料包括真种子、类似种子的果实、带有附属物的真种子或果实及营养繁殖器官。 二、草类植物的概念及草类植物种子学的研究范畴 草类植物，简称草类，是指各类单子叶、双子叶草本植物，包含牧草、草坪草、药草、能源草、观赏草等草本植物及危害家畜的有毒有害植物，乃至饲用灌木、半灌木、藤本植物、小乔木等。 草类植物种子学是研究草类植物种子的特征特性、生命活动规律，以及生产应用和实践的科学。以禾本科、豆科、藜科、菊科等草本植物种子的研究为主，包括饲用灌木、半灌木、藤本植物和小乔木植物种子的研究。其主要任务是为牧草、饲料作物、草坪植物、水土保持植物、地被植物等草类种子的生产、流通和应用提供科学的理论依据和先进的技术措施。 三、草类植物种子学的研究内容 1）草类植物种子的形态结构、解剖结构及其化学成分和物质组成。研究草类植物传粉受精后种子的发育过程及其形态结构、解剖结构变化和物质积累规律；成熟种子外部形态和解剖特征；种子贮藏物质的种类及化学组成。为提高草类植物种子产量和质量提供理论依据，为草类植物种子识别、鉴定和分类提供技术指标。 2）草类植物种子的休眠和萌发。研究草类植物种子的休眠类型、休眠机理及打破休眠的机制和方法；草类植物种子萌发过程、萌发的生理生化基础及萌发的条件等。这对草类植物种子的贮藏和利用具有非常重要的实践指导意义，也是草类植物种子应用中获得高发芽率、高出苗率、高成苗率及苗期合理管理的基础。 3）草类植物种子质量检验。包括草类植物种子扦样原理和扦样方法，净度分析标准和分析方法，发芽检验设备、标准及其程序，促进种子发芽的处理方法，以及种苗评定、种子水分测定、生活力测定的理论、方法和标准。检验结果是草类植物种子生产、调运、贮藏、贸易和使用中衡量种子质量的依据，草类植物种子检验也是生产高质量草类植物种子、繁荣种子市场和推广各种优良草类植物品种的基础。 4）草类植物种子生产及种子审定。主要研究草类植物种子产量形成的原理，原种的标准及其生产程序、生产制度、栽培与管理、收获与贮藏，良种生产条件、生产制度、加速良种繁殖的方法、杂交种种子生产，以及草类植物种子生产的农业技术措施，研究草类植物种子审定内容、审定资格及等级、审定的标准和程序等。包括草类植物种子生产的区域性原理、种子生产中的田间管理实践、种子良种繁育等，为高基因纯度优质草类植物种子快速繁殖、快速利用理论与实践提供依据。 5）草类植物种子的收获、加工与贮藏。主要研究草类植物种子的收获时间和方法、干燥原理和方法、清选与分级原理和方法、贮藏原理和技术。为提高草类植物种子收获产量和质量、保证种子的种用价值和种子安全贮藏提供理论依据与技术手段。 6）草类植物种子的经营管理。包括草类植物种子企业市场调查和决策、包装与运输、经营计划和销售、种子行政管理依据和机构、行政复议等与草类植物种子商品贸易有关的具体操作程序和实施办法。以便掌握草类植物种子生产经营、流通和供应中应遵循的基本原则。 第二节 草类植物种子学的相关学科 草类植物种子学是随着草类植物种子的生产和应用而兴起的一门年轻学科，它是以植物学（植物形态学、植物分类学、植物生理学、植物生态学、植物发生学、植物胚胎学）、遗传学、微生物学、生物统计学、物理学、化学（有机化学、生物化学）、地理学等基础学科，以及草类植物育种学、草类植物栽培学、草地学、农业气象学、草地生态学、土壤学等应用性学科为基础建立的一门新兴学科。因此，为了更好地掌握草类植物种子学的内容，充分发挥草类植物种子学在草地农业生产和国土生态治理中的作用，必须首先掌握基础学科和相关应用学科的知识。另外，草类植物种子学的知识也是其他学科的重要基础，因此草类植物种子学可以在更广阔的范围内为农业、草地畜牧业和生态建设服务。 第三节 草类植物种子在我国经济和生态建设中的作用 草类植物种子是改良退化草地、建植人工草地、提高我国草地畜牧业生产力的物质基础，也是干旱、半干旱地区生态工程建设，水土流失地区水土保持工程建设，运动场、城市绿地工程、护坡绿化工程、道路碎落台绿化建设的基础材料，以及草类植物深加工工业的基础材料和原材料。随着我国畜牧业的迅猛发展和对牧草需求的增加，对国土治理、生态建设规模的扩大及植物资源开发利用程度的加深，草类植物种子的基础作用显得越来越重要。 我国是世界上草类植物种质资源*丰富的国家之一，不仅盛产高寒带、温带、热带、亚热带草类植物，还有一些具有特殊生态价值和经济价值的旱生、超旱生、耐寒、耐盐、耐碱、耐酸等抗逆性强的草类植物，仅已知的草地饲用植物就有 6704种，既是天然草地的重要遗传资源，也是重要的经济资源。依靠这些丰富的草类植物种质资源，完全可以寻找到实现各种功能所需要的基因，托起一个草类植物种子产业。 畜牧业的发展离不开草类植物种子产业的支持，草地作为可更新的自然资源，在我国生态环境治理和调整农业产业结构、实现种植业“三元”结构中具有关键性作用。草业的发展直接关系到未来我国人口的食物安全和环境安全问题，高产优质草地是实现畜牧业发展的必要保证，优良草类植物种子的应用是实现高产优质草地和良好生态草地的基础。 我国草原牧区、农牧交错区、黄土高原区、长江和黄河中上游地区正在实施和即将实施的生态建设工程陆续启动，彻底改善这些地区的生态环境、遏制水土流失和沙漠东进，是我国生态建设的主要目标，草坪草、地被植物、水土保持植物在生态环境建设中扮演着重要的角色，种植以二年生和多年生为主的水土保持植物，可固土、固沙、防止水土流失。此外，近年来公路、铁路、大堤、大坝、水渠护坡也多采用多年生水土保持植物和地被植物，起到了非常明显的固土和美化环境的作用，这些生态工程的建设都需要大量的地被植物和水土保持植物种子。 我国草类植物种子的需求量很大，但国内目前的草类植物种子生产量小，生产能力低，远远不能满足我国草业发展和生态环境建设的需求，因而大力生产优质草类植物种子以满足不断发展的草牧业和生态环境建设事业、水土保持事业、城市绿化事业，对草类植物种子的需求有着重要的意义。 第四节 草类植物种子科学研究进展 一、国外草类植物种子科学研究进展 人类祖先在早期的劳动过程中摸索到植物种子的奥秘，积累了有关植物种子的基本知识。公元前 300年，希腊学者狄奥弗拉斯塔在种子方面进行了大量细致的探索，指出了不同植物种子寿命和萌发特性存在差异的现象，被以后的学者称为**位种子生理学家。然而在 2～18世纪，种子科学的进展长期处于停滞时期。直到 19世纪初，伴随着欧洲各国自然科学的迅猛发展，在生物学、农学、畜牧学等领域理论与实践不断发展完善的基础上，植物种子科学的知识也不断积累并趋于完善，并有大量相关的著作问世，其中*早关于植物种子的巨型专著是盖脱耐尔父子于 1788～1805年编写的《植物的果实与种子》一书，对果实和种子的研究做出了历史性的贡献。 1869年，奥地利学者诺布博士在德国德克森州塔兰特镇创办了**所作物种子实验室，开展种子形态解剖和生理方面的研究，在归纳总结前人研究成果的基础上编写成《种子学手册》一书，于 1876年问世，被公认为当时种子文献中的权威巨著。自该书出版发行后，植物种子学成为一门新兴的学科，诺布博士也被推崇为种子学创始人。 第二次世界大战后，伴随着农业生产多元化及生态农业的兴起，对草类植物种子的有效保护利用和优良品种的繁育，受到世界发达国家的普遍重视。 1924年在英国剑桥第四次国际种子检验大会上宣布成立了国际种子检验协会（International Seed Testing Association，ISTA），成员包括欧洲全部国家、美洲大部分国家、非洲部分国家、澳大利亚及亚洲部分国家。其主要任务包括：①讨论制定和修改国际种子检验协会章程；②印发国际种子检验证书；③讨论种子检验的科学研究、专题报告和学术问题；④编印协会会刊；⑤进行国际种子贸易检验仲裁。该协会的会刊 Proceedings of International Seed Testing Association［现改名为《种子科学与技术》（Seed Science and Technology）］，主要刊登世界各国的种子科学研究报告、专题论著及国际种子检验规程。美国于 1908年创刊的《北美官方种子检验者协会会刊》（Proceedings of AOSA）是世界上发行*早的种子专刊。 1976年改名为《种子工艺杂志》（Journal of Seed Technology），主要刊登有关种子发育、加工和检验等方面的新技术研究成果，并反映美国和加拿大在种子科学技术领域的进展和动态。 有“草国”之称的新西兰、草地高度集约化经营的荷兰、大量种植白三叶进行“绿化革命”的法国及被誉为世界上*大冷季型草坪草种子生产基地的美国，在发展畜牧业和草地农业的同时，大力开展种子科学理论研究、技术创新和培训工作，与现代化种子生产区建设齐头并进。北美种子生产大国加拿大的种子科学理论和技术研究均面向未来，农业种业（种子产业）经营与管理严格遵守法规制度，生产经营管理制度间相互衔接，这些制度与从业人员能力对接、与工作岗位责任对接、与种子科学理论和技术研究及种业职业技能教育普及对接，田间种子生产与种业认证制度有机衔接。