1、草类植物种子学试验讲义草业科学和农林经济管理专业使用修订版草类植物种子学实验讲义草业科学和农林经济管理专业使用（修订版）兰州大学草地农业科技学院草地农学研究所编写2012年3月草类植物种子学实验课程介绍一、课程性质和任务草类植物种子学实验是草业科学专业必修的一门专业基础课程。具体到教学内容上则是重在让学生掌握不同草类种子的形态构造特征，常用种子生理特性的测定方法, 使学生建立起种子质量与种子的形态特征、生理特性密切相关并受多种因素的影响，适宜的加工贮藏措施有利于种子质量保持的概念，为学生将来从事种子科学研究和种子经营管理奠定良好的专业技术基础。二、教学目标和要求草类植物种子学是研究草类种子特征
2、、特性和生命活动规律的科学，从应用角度讲，该实验课主要介绍草类种子形态结构及种子检验等应用技术方面的内容。通过本课程的学习，使学生加深对种子生物学、种子质量检验等基础理论的理解和认识。通过学生动手操作、观察记忆、分析归纳，学会种子形态、生理的测定方法。为相关课程的学习和未来科学研究及实际工作打下良好的基础1、熟悉常见草类植物种子的形态构造；2、掌握种子检验的内容和程序，种子净度检验，种子水分、千粒重、发芽率和生活力的检验测定；3、掌握种子休眠的概念、意义、类型、原因及解除种子休眠的方法；4、熟悉并掌握草种子活力的概念及影响种子活力的因素；三、教学方式及课程考核办法本实验课总共12学时，教学方法
3、是理论课和实践课交叉进行，每一部分先上理论课，主要以幻灯片和板书结合的方式进行讲授。然后进行实验实践操作，进一步增强学生的感性认识和实践动手能力，使理论和实践能很好的结合起来。在学时分配上加大了实验学时，增加学生动手机会，在实验课中，注重培养学生的动手能力和创新能力。本课程考核办法以考察为主，一般是根据不同的教学内容布置不同的课堂实验，对学生现场实验操作和实验报告进行打分，平时实验成绩占70%，课堂表现占30%。四、教材及主要参考书目牧草种子学，中国农业大学出版社，2011年，韩建国；种子生物学，高教出版社，2008年，胡晋；牧草种子检验规程 GB/T 2930.12930.10-2001；实
4、验一 草类种子形态及识别一、教学目标通过讲授及实际观察，掌握20余种主要草类种子的外部形态特征，学会利用这些特征鉴别种子。二、主要教学内容1、讲授豆科及禾本科种子的形态结构及其常见种子的外部形态特征11 豆科种子1.1.1 形态特征荚果，背、腹缝线开裂或不开裂，或在种子间缢缩或横断成节荚；种子有明显种脐、种孔、脐条和内脐。 种子大小(长宽厚)变化很大，圆至长圆形，种脐着生位置为种子的腹面，珠孔位于种脐附近但不易看到。种皮光滑，通常很厚并坚硬。 鉴别依据为种子和种脐的形状、大小，种皮的颜色，合点的位置及胚根的长短等。1.1.2 常见的豆科种子通过图片及实物演示教会学生认识常见的豆科植物种子。1.
5、2 禾本科种子1.2.1 形态特征果实为颖果，干燥不裂开。果皮薄，附生在种子上，种皮与果皮不易分离。颖果包在内外稃内，纵长，扁状，腹部具沟或沟状，有的背部扁平或凸弯，果皮光滑。胚小，呈椭圆形，位于背部的基部，具丰富的粉质胚乳。 鉴别依据为：小花数目；小穗各部分结构如颖片、稃 片、芒、总苞以及胚、种脐等形状特征。1.2.2 常见的禾本科种子通过图片及实物演示教会学生认识常见的禾本科植物种子。2、 讲授其他科常见草类种子的外部形态特征通过图片及实物演示教会学生认识常见的其他科植物种子。2.1 菊科2.2 蓼科2.3 伞形科2.4 苋科2.5 十字花科2.6 藜科2.7 车前科2.8 蒺藜科2.9
6、胡颓子科2.10 旋花科3、讲授形态相似种子的识别方法3.1 物理法： a、利用紫外光线检验 b、利用扫描电子显微镜 c、色谱（薄膜光谱、色谱纸）3.2 化学方法：苯酚法、重铬酸钾法等通过着色否及着色深浅来判断。3.3 细胞学方法：染色体形状及核型分析。3.4 生物学方法：电泳分析种子内的蛋白质和同工酶，根据谱带的数目及宽度等鉴别。4、学会利用检索表检索常见的豆科和禾本科牧草种子并对其进行正确描述4.1 豆科种子描述种子形状：肾/方/正方/倒卵/(长/宽)椭圆/圆柱/球/心脏/近三角/距圆/斧/倒圆锥/菱形大小；胚根不/与子叶明显分开/界限不明颜色：黄/黄褐/橄榄绿/绿/黄绿/灰色/紫红/红褐
7、/黑褐/紫黑 表面：具各种颜色的花斑(点/纹)；光泽/无,光滑/粗糙/皱褶；具小瘤/毛/颗粒种脐形状：圆形；非圆形；线/距圆/椭圆/倒卵/卵形位置：中央/突尖上/边缘/种1/2以上/肾形角上具/不具白色环状脐冠长度：60%以上/20-60%/20%以下内脐：明显/不明显；距种脐0.2-1.0mm；在/不在脊背脐条中间/远端4.2 主要豆科(6种)牧草种子分类检索表1.种脐圆形。2.种脐靠近种子长的中央。3.不具脐冠。4.种皮具斑纹或有色斑点。5.胚根尖不与子叶分开，不具胚乳红豆草Onobrychis viciifolia4.种皮不具花斑或斑点。6.胚根尖与子叶分开。7.种子长在3mm以内。8.
8、种子表面黄色、黄褐色或褐色。9.正视种子腹面时，两侧具波浪状，种子纵轴稍弯曲或扭 紫花苜蓿Medicago sativa6.胚根尖不与子叶分开。10.种子长36mm。11.种子圆柱形，长3.55.0mm多变小冠花Coronilla varia2.种脐不靠近种子长的中央。12.种脐不具脐冠。13.胚根长为子叶长的3/4或以上。14.种子表面不具调温、花斑或斑点。15.种子长1.01.5mm。16.种子心脏形或三角形，长1.01.5mm，表面黄色或黄褐色，有光泽 白三叶Trafolium repens 1.种脐不为圆形。17.无胚乳。18.种脐线形。19.种瘤在脊背上。20.种脐不限制在种子的边缘
9、上。21.种子表面红褐色，具黑色花斑，种脐长占种子圆周长的25%30% 歪头菜Vicia unijuga19.种瘤不在脊背上。22.种子长在3mm以上。23.种脐长占种子圆周长的35% 50%，表面具斑点或斑纹 山黧豆Lathyrus sativus4.3 禾本科种子描述颖果：长圆/(长)倒卵/(长)椭圆/三棱/距圆/球形 与内外稃相贴不易分离/易分离；大小；具/不具柔毛 具窄而深/宽而浅的深沟，呈舟形/稍凹陷/不具沟 颜色为乳白 /米(金)黄/黄褐/灰蓝/灰褐/黑褐/紫黑/黑色 外稃：窄/宽披针形 ；大小；具1-13脉；纸/革/骨质 具芒(长度，膝曲扭转/劲直/反曲) /无芒/仅具短芒尖 芒
10、自第一/二外稃顶端二齿裂/顶端下方伸出 顶端/基部/边缘/脊上具不同颜色的细/纤毛/粗/硬毛 背面隆起/马蹄形隆起/成脊 光滑/粗糙/乌暗无光泽/有皱纹 先端截平/尖内稃：膜/非膜质小穗轴: 多面形，不与内稃紧贴/矩形或扁平，与内稃紧贴 圆锥形，顶端斜截，中间凹陷/圆柱形 先端膨大，平截或凹陷；具毛/不具毛 4.4 主要(6种)禾本科牧草种子分类检索表1.颖果顶端具毛茸2.颖果具长柔毛3.外稃无毛，基盘无毛。4.外稃无毛燕麦Avena sativa2.颖果不具长柔毛。5.颖果与内外稃相贴，不易分离。6.第一颖缺，奇数外稃的背对象穗轴。7.无芒或具短芒 多年生黑麦草Lolium perenne8
11、.不为上述情况。9.内桴不为膜质。10.外稃无毛。11.小穗轴节间圆柱形，先端膨大，平截或凹陷。12.稃片长在6mm以上。13.外稃长6.58.0mm，背部脉上及两边向基部具刺状粗糙，内桴具点状粗 糙苇状羊茅Festuca arundinacea10.外稃具毛。14.芒向后弯曲，芒长20mm以上，外稃上部具明显5脉。15.内外稃等长，颖果矩圆形 披碱草Elymus ahuricus5.颖果与内外稃易分离。16.内桴为外稃所包。17.基盘具棉毛。18.脐不明显，具腹沟。19.颖果三棱形，腹面呈明显小舟形草地早熟禾Poa pratensis1.颖果顶端不具毛茸。20.小穗含1至多花；颖等长或不等长
12、，具1至多脉，具脊或否。21.小穗含1两枚小花，只1可孕小花，被腹压扁呈圆筒形。内外稃膜质或 透明质，较其颖为薄。22.第一、二颖具在，等长或不等长。23.第一颖长于第二颖；小穗轴节间及柄等具毛。24.无柄可孕小穗第二外稃发育正常，先端2裂，芒自裂间伸出 苏丹草Sorghum sudanense三、课堂作业要求学生识别10种草类植物种子并进行特征描述。实验二 种子净度分析和重量测定一、教学目标1、掌握种子净度检验技能，包括净种子、杂质、其它植物种子区别技能，熟悉种子净度检验的方法步骤及结果计算，学会填写净度分析原始记录表格。2、掌握用百粒法测定种子的千粒重，熟悉种子千粒重测定的方法步骤及结果计
13、算，学会填写重量测定原始记录表格。二、主要教学内容1、讲授种子净度分析1.1 检验目的净度分析的目的是测定供验样品各成分的重量百分率，由此推测种子批的组成；并鉴定组成样品的各个种和杂质的特性。1.2 分析原则将试验样品分成净种子、其他植物种子和杂质三个组成部分，并测定各成分的重量百分率。在分析中应尽可能鉴定出样品中的所有植物种和杂质种类。必要时可根据送验者要求，测定某种(类)植物或某类杂质的重量百分率。1.2.1 净种子送验者所叙述的种或在分析时所发现的主要种。包括该种的全部植物学变种和栽培品种。 凡能明确地鉴别出是属于所分析的种(除已变成菌核、黑穗病孢子团或线虫瘿外)，即使是未成熟、瘦小、皱
14、缩、带病或发过芽的种子也应作为净种子。1.2.2 其他植物种子除净种子以外的任何植物种子单位。1.2.3 杂质除净种子或其他植物种子外的种子单位和所有其他物质及构造。1.3 分析程序1.3.1 大型混杂物的检查在送验样品(或至少是净度分析试样重量的10倍)中，若有与供检种子在大小或重量上明显不同且严重影响结果的混杂物，如石块、土块或小粒种子中混有大粒种子等，应先过筛或挑出这些重型混杂物并称重，再将重型混杂物分率为其他植物种子和杂质。1.3.2 试验样品的分取净度分析试验样品可用规定重量的一份试验样品(称作全试样)，或两份半试样(全试样重量的一半)，各自独立分取，进行分析。试验样品应称量，以克(
15、g)表示，精确至表1所规定的小数位数，以满足计算各种成分百分率达到一位小数的要求；称重时试验样品重量应不超过规定重量的10%。表1 称重与小数位数全试样或半试样及其成分重量g称重至下列小数位数1.0000以下41.0009.999310.0099.992100.0999.911000或1000以上01.3.3 试样的分离试验样品(或半试样)称重后，按规定分离成净种子、其他植物种子和杂质三种成分。净种子的分离须根据种子的明显特征，借助器具，或用镊子施压，在不损伤发芽力的基础上进行检查。1.3.4 分离后，各成分分别称重，以克表示，折算为百分率。1.4 结果计算和表示1.4.1 核查分析过程中重量
16、的损失：将分析后所有成分重量之和与分析前最初重量比较，核对分析期间物质的增失，不应超过5% 。1.4.2 计算各成分的重量百分率分别计算各成分占供试样品重量的百分率。供试样品重量应是分析后各种成分重量的总和，不是分析前的最初重量。半试样各重复百分率保留2位小数，平均百分率保留1位小数检查重量间的误差：半试样的任一成分重复间的差距不得超过标准规定（见附件3)，否则重新分析成对半试样，直到一对各成分的差距均在容许范围内为止(但全部分析不必超过4对)。1.4.3 结果表示净种子和其他植物种子的中文名和学名以及杂质的种类应填写在结果记录表上；对不能确切鉴定到种的种子可鉴定到属。各成分的最后结果保留1位
17、小数，各成分的总和应为100.0%，如果总和是99.9%或100.1%，那么从参加修约成分的最大值中增减0.1% 。小于0.05%的成分应填报“微量”。没有发现杂质或其他植物种子，应填报“0.0”。2、讲授种子重量测定2.1 仪器设备 感量为0.001 g或0.0001 g的天平。2.2 试验样品 净度分析后的全部净种子 。2.3 测定方法 数取试样 从试验样品中随机数取8个重复,每个重复100粒种子。 试样称重 8个重复分别称重。称重时记录数据保留的小数位数为： 1.0000g以下，保留4位小数； 1.000g9.999g，保留3位小数； 10.00g99.99g，保留2位小数； 100.0
18、g999.9g，保留1位小数。 检查重复间的容许变异系数 标准差 S = 式中：S为标准差； 为100粒种子的平均重量（g）；X为各重复种子的重量（g）；n为重复次数。 注意：带有稃壳种子的变异系数不超过6.0，其他种类种子的变异系数不超过4.0。如果变异系数超过上述限度，则再测定8个重复，并计算16个重复的标准差，凡与平均数之差超过两倍标准差的重复略去不计。 计算千粒重三、课堂作业1、要求学生进行豆科或禾本科种子的净度分析和重量测定，并填写好原始记录表格2人一组，用豆科牧草紫花苜蓿或禾本科牧草燕麦进行半试样净度分析，每人做一个半试样，并填写净度分析原始记录表格。 紫花苜蓿和燕麦种子净度分析试
19、验样品最小重量分别为5.000g和120.0g。 紫花苜蓿净种子定义：v 附着部分种皮的种子。v 超过原来大小一半，附着部分种皮的破损种子。v 种皮完全脱落的种子(包括整粒和破损种子) 、分离的子叶(不论胚中轴和/或一半以上种皮是否附着)列为杂质。 燕麦净种子定义：v 有芒或无芒，有内外稃包着颖果的小花。v 颖果。v 超过原来大小一半的破损颖果。v 复粒种子单位列为净种子部分2、要求学生进行豆科或禾本科种子的重量测定，并填写好原始记录表格4人一组，用豆科牧草紫花苜蓿或禾本科牧草燕麦进行千粒重测定，并填写原始记录表格。实验三 种子发芽实验和破除休眠一、教学目标1、 掌握种子发芽检验技能。包括发芽
20、技术规定和方法，幼苗鉴定技能，结果计算，允许误差及原始记录填写等。2、 掌握豆科和禾本科种子休眠破眠技能。二、主要教学内容1、讲授种子发芽试验1.1 准备工作1.1.1 发芽床、发芽温（湿）度的确定：按草种子发芽技术条件规定，选用最适合的发芽床和发芽温度。 小粒种子采用纸床； 大粒种子采用砂床或纸间； 中粒种子可采用各类发芽床。1.1.2 加注标签：根据种子大小选取4套适宜的洁净发芽皿，在发芽皿底盘或发芽纸上注明样品编号、重复号等。1.1.3 湿润发芽床：根据种子和发芽床的特性，加适宜的水分湿润发芽床，以使种子周围不产生一层水膜为原则，4个重复的加水量应一致。1.2 数种置床1.2.1 试样来
21、源和数量 从充分混合的净种子中随机数取，一般数量400粒，4次重复，每重复100粒。净种子可从净度分析后的净种子中随机数取，也可从送验样品中直接随机数取。 复胚种子单位可视为单粒种子进行试验，不需分开。1.2.2 置床 种子均匀分布在湿润的发芽床上； 每粒种子应留有足够空间，一般保持其15倍间距，防止种子携带的病菌或污染菌相互感染并保持足够的生长空间； 每粒种子均应良好接触水分，使发芽条件一致。1.3 置箱培养 调节发芽箱至所选定的温度，并根据需要调节光照条件。将置床后的培养皿放入发芽箱。 大部分草种子可在光照或黑暗条件下发芽，但通常采用光照（光照强度为7501250 lx），因为光可促进幼苗
22、发育，便于幼苗鉴定。少数植物种发芽会受到光的抑制，应在黑暗条件下进行。1.4 检查管理 经常检查温度、水分和通气状况，以保持适宜的发芽条件。 适时补水，始终保持发芽床湿润。 检查发芽箱的温度，防止因电器损坏、控温部件失灵等事故造成发芽箱温度不在规定的温度范围。如采用变温发芽的应在规定的时间变换温度。 如有腐烂的死种子应及时取出并记载。 如有发霉的种子应及时取出冲洗，发霉严重的应更换发芽床。1.5 观察记载1.5.1 试验持续时间 试验前或试验间用于破除休眠处理的时间不包括在发芽时间内。 样品在规定的试验时间内只有几粒种子开始发芽，则试验时间可延长7d，或延长规定时间的一半。 如果在规定的试验时
23、间结束前，样品已达到最高发芽率，则该试验可提前结束。1.5.2 幼苗鉴定和计数 幼苗的主要构造发育到一定时期时，应按照规定的标准进行种苗鉴定与计数。 初次计数 发育良好的正常幼苗从发芽床中取出计数。 可疑的或损伤、畸形或不均衡的幼苗，通常到末次计数。 严重腐烂幼苗或死种子应及时取出并计数。 末次计数：按正常幼苗、不正常幼苗、新鲜不发芽种子、硬实和死种子分类计数和记载。 当一个复胚种子单位（能够产生一个以上幼苗的种子单位）产生一株以上正常幼苗时，仅按一株正常幼苗计数。 1.6 结果计算和表示 发芽试验的结果以正常幼苗、不正常幼苗、硬实、新鲜未发芽种子和死种子的百分率表示。 当4个重复的正常幼苗百
24、分率在最大容许差距内(见附件4），用其平均数表示发芽率。 平均百分率修约到最近似整数，各成分百分率总和应为100%。如果总和是 99%或98%，从参加修约成分的最大值中增加1，或参加修约成分的最大值和次大值各增加1；如果总和是101，从参加修约成分的最大值中减去1。2、 讲授种子破除休眠2.1 种子休眠：有生活力的种子在适宜的发芽条件下不萌发的现象。 休眠的种子会对种子萌发带来困难，在进行发芽试验和田间播种前，有必要进行适当的破除休眠处理。 种子休眠类型： 生理性休眠 硬实种子 抑制物质等 发芽试验前或试验期间用于破除休眠所需要的时间不包括在发芽试验时间内。2.2 破除生理休眠的方法 预先冷冻
25、 发芽试验前，将置床后各重复种子在510下预先冷冻7d，必要时可延长预冷时间，然后移至规定的温度下进行发芽。 预先加热 将发芽试验各重复种子放在3035，空气流通的条件下加热处理7d，然后移到规定发芽条件下发芽。 预先贮藏 一些温带禾本科牧草种子，检验前可将样品置于1525温度下，保持空气流通，预贮藏期可持续至一年。 光照 变温发芽时，在8h高温时段给予光照。光照强度约为7501250lx(冷白荧光灯)。尤其适用于一些热带和亚热带的草种，如无芒虎尾草和狗牙根。 聚乙烯袋密封 当标准发芽试验结束时，仍有很高比例的新鲜未发芽种子（如三叶草属），可将种子密封在大小适宜的聚乙烯袋中重新试验。 硝酸钾处
26、理 用0.2硝酸钾溶液代替水润湿发芽床，以后用水润湿。 赤霉酸(GA3)处理 赤霉酸预处理常用于燕麦、大麦、黑麦和小黑麦。通常用0.05%的GA3溶液湿润发芽床。休眠较浅可用0.02%，休眠很深时可用0.1。 NaOH浸种 浓度为30%的NaOH溶液浸泡羊草种子60min。2.3 破除硬实的方法 有硬实的草种子，通常不需破除硬实使其发芽，可直接填报硬实率。 如有要求破除硬实得到最高的发芽率时，则需进行处理。 一般可在发芽试验前进行， 为避免对非硬实种子产生不良影响，可在试验后期对存留的硬实进行处理。 破除硬实的方法： 浸种 将种子在水中浸泡2448h。有些种子可在沸水中浸泡，同时不断搅动直至冷
27、却。浸种后立即开始进行发芽试验。 机械划破种皮 在紧靠子叶顶端的种皮部分，小心地把种皮刺穿、削破、锉伤或用砂纸摩擦，也可直接刺入子叶部分或用刀片切去部分子叶和胚乳。 酸液腐蚀 硬实率高的种，如大翼豆属及小粒豆科草种子，可放在浓硫酸中腐蚀种皮。将种子浸在酸液里至种皮出现孔纹。腐蚀时间因种而异，从几分钟到1h不等，但每隔数分钟应对种子的腐蚀情况进行检查。种子腐蚀后应在流水中充分洗涤至中性，然后进行发芽试验。2.4 除去抑制物质 预先洗涤 当果皮或种皮中含有天然发芽抑制物时，发芽试验前可在25环境下将种子用流水冲洗，以除去该抑制物。冲洗后的种子，在不超过2025 的条件下回干。 除去种子附属物 有些
28、种子除去其附属物可促进发芽，如禾本科中某些种的刺毛状总苞片、内外稃等。三 课堂作业1、 学生进行种子发芽实验，并填写好原始记录表格。4人一组，以紫花苜蓿和燕麦为材料进行发芽试验及幼苗评定，4个重复，紫花苜蓿每个重复100粒种子，燕麦每个重复50粒种子。在一周后统计正常幼苗数。在第二周结束后，按正常幼苗、不正常幼苗、新鲜不发芽种子、硬实和死种子分类计数和记载。注：紫花苜蓿和燕麦用TP发芽床（2张滤纸），发芽温度为202、 学生进行种子破除休眠实验，并填写好原始记录表格。以上周进行发芽试验的紫花苜蓿和燕麦为材料，各取其中2个重复进行破除休眠处理。紫花苜蓿用刀片切去紧靠子叶顶端的部分种皮以破除硬实。
29、燕麦用0.05%的GA3溶液湿润发芽床破除生理休眠（休眠较浅可用0.02%，休眠很深时可用0.1）。四、课后练习比较破除休眠处理和没有破除休眠处理的种子发芽率有何不同，思考破除休眠处理对种子发芽率影响如何?实验四 种子生活力的生物化学（四唑）测定一、教学目标1、了解种子生活力的生物化学（四唑）测定的基本原理，并学会其操作程序。2、掌握四唑染色法，以及如何判断种子的生活力。二、主要教学内容讲授种子生活力的生物化学（四唑）测定的基础知识。1、生活力测定的目的及意义v 目的：快速估测一般情况下尤其是休眠情况下送验样品或其所代表种子批的生活力；亦可用于发芽试验结束时确定未萌发种子的生活力。v 迅速了解某些用普通发芽方法不能发芽或发芽率很低种子的生活力，即测定种子潜在的发芽能力，便于休眠种子检验，了解真实的种子生理质量。v 快速预测种子的发芽潜力（时间紧迫；发芽缓慢；要求估测发芽潜力）；v 分析种子不发芽和发芽异常的原因（怀疑休眠；收获或加工损伤；不正常苗产生的原因；杀菌剂处理效果），从而指导种子生产、加工、处理等技术的改进。2、四唑测定的原理与特点四唑染色图形技术于1942年由德国Lakon教授发明，用于种子生活力测定以来，已在全世界广泛应用，1953年列入国际种子检验规程。现已广泛用于各种作物，特别是豆科和禾本科牧草。v 原理 试剂：生化显色剂2,3,5-氯化三苯基四氮唑或溴化三苯
