第一節 水稻種子的形態構造和解剖

1.稻谷的形態構造

谷粒由谷殼和糙米兩個部分構成。谷殼包括護穎及內外稃（或稱內穎和外穎），護穎是著生在籽粒基部的一對披針形狀的小片，實質是第一、第二不孕花退化后的外稃；內外稃各一片包裹著整個籽粒，其頂端稱為稃尖，稃尖若伸長則為芒（見圖1-1）。水稻的品種、組合多種多樣，其護穎、內外稃和芒的顏色及其特征各不相同，可以作為鑒定品種、組合的依據。

糙米由皮層（包括果皮和種皮）、胚乳及胚三部分組成。果皮包括表皮、中層橫細胞和管狀細胞；種皮以內是糊粉層，最內部分是淀粉層細胞組成的胚乳；米粒胚所在一側是腹面，另一側是背面，背面有一條溝，稱為背溝；米粒兩側有兩條縱溝，稱為側縱。

2.稻谷的解剖

稻谷的縱剖面：從外至內分別為穎毛、內穎、糊粉層、內胚乳、護穎、芒、外穎、果皮及種皮、子葉盤、胚芽、胚根、護穎（見圖1-2）。

谷殼的橫剖面：從外至內分別為外表皮、皮下組織、海綿柔組織、內表皮、葉綠素（見圖1-3）。

米粒的橫剖面：從外至內分別為表皮、中層、橫細胞、管狀細胞、果皮、種皮、外胚乳、糊粉層（見圖1-4）。

胚的縱剖面：胚主要由胚芽、胚根和吸收層組成。胚芽包括盾片、胚芽鞘、不完全葉幼葉、第一葉幼葉、第二葉原基、莖生長點。胚根包括根冠、胚根鞘、胚根生長點。吸收層是指胚芽和胚根外的細胞組織，又稱上皮層，排列整齊，具有吸收水分和貯藏物質等功能（見圖1-5）。

稻種剝開谷殼后，胚很小，約占稻谷重量的2%；正常稻種的胚，正視時表面干癟并且對稱內拗，呈乳白色、光滑并有光澤，具備了長成一株小秧苗的基本構造。胚的顏色、體積、形態等的變化，是判斷種胚生命或者種子質量的重要依據。

3.稻種內容物

稻種內部的貯藏物質是幼苗初期生長所必需的養料及能量來源。了解其生理機能的特性，能幫助人們妥善合理地進行種子貯藏、種子加工以及種子萌發，避免在這個過程中遭受損失。

稻種最主要的內容物是水分、糖類（亦稱碳水化合物）、脂肪、蛋白質及其他含氮物質，此外還含有少量的礦物質、維生素、酶及色素等（見表1-1）。

根據1975年中國農科院用氣干種子進行的分析，全國各地秈稻種子的蛋白質含量大部分為8%～10%，脂肪為含量2%～3%；粳稻種子蛋白質含量大部分為6%～9%，脂肪含量為2%～3%；淀粉含量大部分為65%～70%。所測的品種中，蛋白質含量最高達12.96%，脂肪含量最高為3.42%。

（1）水分。

水分是種子細胞內部新陳代謝的介質，在種子的成熟、后熟和貯藏期間，種子物理性質的變化和生化過程都與水分的狀態和含量有著密切關系。

種子中存在的水分有兩種狀態：一種是游離水（又稱自由水），它具有一般水的性質，可作為溶劑，溫度到0℃時能結冰，容易從種子中蒸發出來；另一種是膠體結合水（又稱束縛水），它牢固地與種子中的親水膠體（主要是蛋白質、糖類及擬脂等）結合在一起而不容易蒸發出來，不具備溶劑的性能，在低溫下不會結冰，但具有一種折光率。曬種的目的主要是降低種子內的自由水。

（2）糖類。

糖類是種子中最重要的貯藏物質之一，也是最主要的呼吸基質。在種子萌發時，它供給胚生長發育所必需的養料和能量。糖類分為可溶性糖和不溶性糖?？扇苄蕴怯址譃閱翁牵ㄖ饕衅咸烟呛凸牵┖碗p糖（主要有蔗糖和麥芽糖）。不可溶性糖主要有淀粉、纖維素、半纖維素、果膠等。

淀粉是稻種中最主要的貯藏物質，它由物理性質與化學性質不同的直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。淀粉的特性主要取決于直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例，一般稻種含20%～25%直鏈淀粉和75%～80%支鏈淀粉，優質糯稻的淀粉中完全沒有直鏈淀粉。人們可以根據這一特性，選擇品種、組合，判斷米質的優劣。一般來說，直鏈淀粉含量低于20%，米質較好。

稻種中有淀粉就必然有淀粉酶，其功能是把淀粉分解、轉化、水解成葡萄糖，供生物體吸收利用。淀粉酶的活性以盾片部分為最強，靠近糊粉層的胚乳外層也含有大量活性淀粉酶，它的活性的強弱與種子的水分、溫度、氧氣以及本身種質有關。

除淀粉外，種子中還存在其他多糖類，其中最主要的是纖維素和半纖維素。纖維素是組成細胞壁的基本成分，它和木質素、礦物鹽類及其他物質結合在一起，成為果皮和種皮最重要的組成部分。半纖維素也是構成種子細胞壁的主要成分，它是種皮和果皮最重要的成分之一。它們在酶的作用下，可被水解利用。

（3）蛋白質。

蛋白質是種子萌發生長的重要物質之一。所有種子的蛋白質，在種子萌發時其根吸收外源氮素前，用來滿足幼苗生長發育對氮素的需要。稻米的營養價值取決于種子中蛋白質的含量，這是一個很重要的品質指標。根據一般經驗，蛋白質含量高的稻米，營養價值高，但往往米質稍硬。

蛋白酶能直接將復雜的蛋白質分解為簡單含氮物質，供給生命體利用。它主要存在于胚部分，其次是在盾片部分、胚乳部分。

（4）脂肪。

稻種中脂肪的含量為1.4%左右，主要集中于胚中，即存在于胚和糊粉層的細胞里，其次在胚乳之中。脂肪由脂肪酸和具有3個羥基的甘油結合而成，在脂肪酶的作用下，氧化變成糖，然后運往胚軸。

脂肪酶主要存在于胚中，其次在胚乳和糊粉層中。脂肪經脂肪酶作用，水解后生成甘油和游離脂肪酸。

脂肪酸又可分為飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸兩大類，不飽和脂肪酸含量愈高，脂肪就愈容易氧化。脂肪的分子中含氧較少，氧化時必須從空氣中攝取較多的氧氣而釋放更多的熱能，比如，與糖類相比，脂肪氧化所釋放的熱能幾乎高出一倍。同時，種子在貯藏過程中，不飽和脂肪酸容易氧化生成醛、酮等物質，并釋放不良氣味和苦味。所以，稻種在貯藏過程中，應該防止它發生這一變化，以免影響種子的質量或稻米的品質。

（5）維生素。

稻種中含有多種維生素，各有不同的功能。維生素E（生育酚）在禾谷類種子的胚中大量存在，它是一種阻氧化劑，對于防止油脂的氧化及變味變質有顯著作用；維生素B有許多種，在禾谷類種子中含量豐富，主要存在于胚部和麩皮中；維生素B1（抗神經炎維生素或硫胺素）在禾谷類的胚部、盾片和糊粉層里濃度很高，在胚乳（如碾出的白米）中很少，甚至沒有；維生素B2（黃核素）以游離態和磷酸酯態存在；維生素B6（吡醇素）和維生素PP（煙堿酸）是某些酶的重要組成成分，在種子生理生化過程中起著催化劑作用；維生素H是種子中的促生素；維生素C（抗壞血酸）在成熟干燥的種子中沒有，在種子萌發過程中才大量生成。

維生素與種子發芽有密切關系。許多酶由維生素和酶蛋白結合而成，而維生素的缺失，會嚴重影響酶的形成，故此，維生素對種子發芽有著重要的作用。

（6）色素。

種子的色素能表示出種子的成熟度、品種特性和品質狀況。種子內的色素常常受環境條件影響而發生變化，例如，雨天收獲的、凍壞的、烘干壞的、發熱霉變的和陳舊的種子，其顏色與正常種子的顏色是有差別的，人們可根據此特性來鑒別種子的質量。

（7）礦物質。

礦物質在生物體內的代謝過程中起著很大的作用。例如，鎂鹽和鐵鹽對發芽后的幼苗形成葉綠素有影響，硫參加某些蛋白質的合成，錳對植物生長具有刺激作用。它們主要存在于胚和種皮之中，一般在纖維素和半纖維素中含量最多。種子中礦物質的含量各不相同（見表1-2）。