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瓜种发芽和出苗的奥秘

把南瓜籽播在透明玻璃杯中，采用延时拍摄方式连续拍摄瓜种的萌发和出苗过程。从视频中可以清楚地看到胚根伸出种孔后向下弯曲生长，胚根侧向长出分根，胚轴伸长、子叶反推种皮，下胚轴与子叶连接处发生弯曲生长，形成的顶端弯钩伸向土面，最后2片子叶脱离种皮，出土面后分开并展开等过程。 视频中的形态变化可以归纳成两个过程：1. 瓜种萌发，2. 子叶出土。本视频详细叙述了这两个生理过程。 1. 瓜种萌发 瓜种从介质中吸收水分使胚体细胞质从凝胶变成溶胶。细胞的溶胶化一方面使胚体产生的吸胀力撑开种皮。另一面溶胶化的胚细胞恢复活性，启动生理生化反应。 贮藏物质中的大分子水解成简单的可溶性小分子，例如淀粉被分解成葡萄糖；蛋白质被分解成氨基酸；核酸被分解为核苷酸和核苷。葡萄糖、氨基酸等进一步被转化为可运输的蔗糖和酰氨等。这些可溶性的分解物运入生长点为新器官的发育提供营养和动力。 胚体生长点的发育在瓜籽萌动上表现为胚根伸长，实际上先是胚轴膨大生长撑开种孔，然后胚根冠从种孔处伸出，接着是白色根尖突出种皮，这个过程称为露白。 胚根突破种皮后在重力信号的引导下向下生长，形成主根，接着主根上长出侧根使幼苗固定在土或其它介质中，并开始吸取水分和养分。与此同时，胚轴也相应屈地生长，把子叶连同胚芽一起推出土面。胚芽分化成为茎和真叶。 2. 子叶出土 发芽后的胚轴和子叶能否成功出土，一方面需要下胚轴快速向上生长，获得破土的动力；另一方面需要下胚轴的顶端形成一个称为“顶端弯钩”的结构。这个顶端弯钩让幼苗拥有相对坚硬的“钻头”来顶开土层，避免子叶和顶端分生组织在出土过程中被土碰伤。 顶端弯钩是双子叶植物如瓜类、豆类、茄果类等植物地上部分最早的形成出土组织。顶端弯钩都是在下胚轴顶端和子叶的交接处形成，并随下胚轴生长而上移。 顶端弯钩是如何形成呢？据观察在弯钩形成前，下胚轴两端已被固定，即下端被胚根固定，上端被连接子叶的种皮固定。在两端被固定的情况下胚轴的生长只能是弯曲生长，发生弯曲的部位应该在下胚轴的伸长区，即发生在与子叶紧密连接的部位。 顶端弯钩最初形成是在种皮的开口即种孔处，其后随下胚轴生长，运动中的弯钩离开种孔。与此同时子叶在种皮内生长，使子叶反推出种皮，并促使弯钩上移。 由于下胚轴与子叶的共同生长，顶端弯钩就会逆地力引力顶开表土层，同时会把子叶从种皮中拉出带出土面。当子叶出土后下胚轴的屈地生长会使胚轴伸直，接着子叶被打开展平，胚芽显露在子叶间。 倘若种子播种后种皮不能被基质固定，或种皮夹住子叶，胚轴伸长就不能带着子叶脱离种皮，此时种皮就会包着子叶一同出土，成为所谓的“戴帽苗”。 戴帽苗不仅不能让子叶展开，而且还阻止真叶从子叶间的伸出。这样使幼苗的光合面积不能扩展，影响光合生产。因而戴帽苗就成为培育壮苗的一大障碍。 在探讨瓜类戴帽苗机制中我们发现，在瓜籽平放时，下胚轴基部会形成一个类似“嘴巴”的突起，并咬住种皮(包括假种皮）的顶角，促使下胚轴生长发生弯曲，易使孑叶顺利脱开种皮。利用这一效应我们建立防止瓜苗产生戴帽苗的新方法。并把瓜类戴帽苗形成的原因及其克服途径的措施发表在Youtube上。 关于瓜类戴帽苗形成的原因及其克服途径的视频已发表在Youtube网站上。 关于双子叶植物种子萌发形成的顶端弯钩，虽然前人早有研究，但形成的原因不清楚。大多数研究者认为顶端弯钩是植物固有特性，即是内因决定的。而我们研究后认为，瓜豆类下胚轴上形成的顶端弯钩是由外因控制的。即是胚轴受到外力胁迫后形成的。这是因为下胚轴生长形成弯钩是在种皮和胚根两端被适当固定时才发生的，即是受到两端固定产生作用力时被迫弯曲的。 我们在剥除种皮的裸胚育苗中，直播裸胚，胚的萌发生长没有种皮的固定和束缚，下胚轴生长就不形成顶端弯钩。 相关视频： 种子萌发特性和催芽措施：   • 王老师种菜：种子萌发特性和催芽措施   防止瓜苗戴帽的新措施：   • 王老师种菜：防止瓜苗戴帽的新措施   让没完熟的丝瓜种子快速发芽一一裸胚催芽：   • 让没完熟的丝瓜种子快速发芽一一裸胚催芽   湿嗑瓜籽促发芽：   • 湿嗑瓜籽促发芽