(種子學(xué)課件)第二章種子的化學(xué)成分與利用

第二章種子的化學(xué)成分與利用

學(xué)習(xí)本節(jié)的意義：

1.了解種子內(nèi)的化學(xué)組成和化學(xué)成分

的分布規(guī)律

確定種子在各方面的利用價值。

2.掌握種子中主要化學(xué)成分的基本特性、變化規(guī)律及其與種子衰老的關(guān)系，為種子的合理貯藏提供依據(jù)。表2.1豆類作物的化學(xué)成分含量(%)續(xù)表2.1油料作物的化學(xué)成分含量(%)續(xù)根據(jù)化學(xué)成分生理功能分類結(jié)構(gòu)物質(zhì)

遺傳物質(zhì)貯藏物質(zhì)

蛋白質(zhì)、纖維素和半纖維素、磷脂、果膠、木質(zhì)素等。

RNA和DNA兩類

蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等。生理活性物質(zhì)

色素與毒素

激素(如IAA、GA、ABA等),維生素(如VA、VB.VC等)，酶類(氧化還原酶類,水解酶類)。色素如胡蘿卜素、花青素、黃酮色素等,毒素有棉酚、單寧、皂苷、芥子苷和芥酸等。

(二)種子化學(xué)成分的分布

2.2水稻種子各部分化學(xué)物質(zhì)的分布(%)2.3小麥種子各部分化學(xué)物質(zhì)的分布(%)以上兩表資料小結(jié):種子的化學(xué)成分分布很不平衡,這決定了種子各部分生理機(jī)能和生化特性的不一致?！詈坦阮愖魑锏墓餐攸c(diǎn):1.胚:含有豐富蛋白質(zhì)和脂肪，以及較多的可溶性多糖，易于被微生物浸染和倉蟲危害。2.胚乳:含有整個種子全部淀粉和大部分的蛋白質(zhì)，是種子營養(yǎng)物質(zhì)的儲藏庫,是種子萌發(fā)到形成具備自養(yǎng)能力之前的養(yǎng)分來源。3.糊粉層:含有大量的糊粉粒，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪和灰份，是胚乳中具有生命的組織。4.皮層:是種子保護(hù)組織，含有大量的纖維素和灰份，具有較強(qiáng)的韌性和強(qiáng)度。☆所有農(nóng)作物共同點(diǎn):1.作為保護(hù)組織的皮層含有較多纖維素和灰分。2.作為養(yǎng)分儲藏組織的胚乳或子葉含有大量的該類種子的主要儲藏物質(zhì)。禾谷類主要為淀粉，豆類主要是蛋白質(zhì)，油料主要是脂肪。3.種胚除了具有較多的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)外，還有較多脂肪、灰分和糖分。二、種子水分1.種子水分的存在狀態(tài)★自由水:

不被種子中膠體所吸附而能自由流動的水,具普通水的性質(zhì),可作為溶劑,在0℃能結(jié)冰,易從種子中蒸發(fā)出去;★束縛水:

指被緊緊吸附在種子膠體表面,不能自由流動的水,不具普通水性質(zhì),0℃下不結(jié)冰,不作溶劑且不易蒸發(fā)。2.種子臨界水分

當(dāng)種子只含束縛水時,由于缺乏溶劑,酶類鈍化,種子新陳代謝及其微弱；當(dāng)自由水出現(xiàn),種子酶類開始活化,這個轉(zhuǎn)折點(diǎn),即自由水剛出現(xiàn)時的種子含水量即臨界水分。把低于臨界水分種子能安全貯藏的種子含水量,稱為安全水分。種子貯藏的安全水分因作物種類而不同。

3.種子平衡水分指種子對水分的吸附與解吸達(dá)到動態(tài)平衡時種子的含水量。由于種子具有吸濕性,所以能將種子水分調(diào)節(jié)到與任一相對濕度達(dá)到平衡時的含水量（表）,在一定溫度下,可繪成吸濕平衡曲線（圖）作物相對濕度（％）102030456075蠶豆4.25.67.29.311.114.5甜菜2.14.05.87.69.411.2大白菜2.43.44.66.37.89.4芹菜5.87.07.89.010.412.4黃瓜2.64.35.67.18.410.1茄子3.14.96.38.09.811.9菠菜4.66.57.89.511.113.2番茄3.25.06.37.89.211.1表蔬菜作物種子與不同相對濕度平衡時的近似水分（%；室溫25℃；Harrington,1960)作物相對濕度（％）153045607590100水稻6.89.010.712.614.418.123.6普通小麥6.38.610.611.914.619.725.6大麥6.08.410.012.114.419.526.8燕麥5.78.09.611.813.818.524.1玉米6.48.410.512.914.819.123.8蕎麥6.79.110.812.715.019.124.5大豆4.36.57.49.313.118.8亞麻4.45.66.37.910.015.221.4表大田作物種子與不同相對濕度平衡時的近似水分（%；室溫25℃；Harrington,1960)ⅠⅡⅢ圖:吸濕平衡曲線（L.O.Copeland,2001)Ⅰ第一階段Ⅱ第二階段Ⅲ第三階段★吸濕平衡曲線（moistureequilibriumcurve)是一個S形曲線，由三個階段組成:階段Ⅰ:種子膠體和水分十分牢固地結(jié)合，一般不能從種子中蒸發(fā)出去。階段Ⅱ:對大多數(shù)種子來說，可以用直線表明相對濕度與種子水分間的關(guān)系?？可隙说哪遣糠炙峙c種子膠體結(jié)合比較松散，容易從種子中蒸發(fā)出去；靠下端的那部分水分與種子膠體結(jié)合比較緊密，很難從種子中蒸發(fā)出去。階段Ⅲ:水分與種子膠體間不存在結(jié)合力?！钣绊懸蛩?1)濕度種子水分隨大氣RH改變而變化,當(dāng)溫度不變時,種子平衡水分隨RH的增加而增大,與RH正相關(guān)。

總的來說,在RH較低時,平衡水分隨RH提高而緩慢地增長,而在RH較高時,平衡水分隨RH提高而急劇增長,因此在RH較高的情況下,要特別注意種子的吸濕返潮問題。

(2)溫度當(dāng)RH不變時,種子的平衡水分隨溫度升高而減小,成反相關(guān)。因為當(dāng)溫度升高時空氣的保濕能力增加,在一定范圍內(nèi),溫度每上升10℃每公斤空氣中達(dá)到飽和的水汽量約可以增加一倍,使得RH變小,從而使種子的平衡水分減小(表)。總的來說,溫度對種子平衡水分的影響遠(yuǎn)較濕度為小。表溫度和空氣中飽和水汽含量的關(guān)系(3)種子化學(xué)物質(zhì)的親水性

種子化學(xué)物質(zhì)的分子組成中含有大量親水基,蛋白質(zhì)、糖類等分子中均含有這類極性基,因此各種種子均具有親水性。蛋白質(zhì)分子中含有兩種極性基,故親水性最強(qiáng)；脂肪分子中不含極性基,所以表現(xiàn)疏水性。

蛋白質(zhì)和淀粉含量高的種子比油分含量高的種子容易吸濕,在相同的溫濕度條件下具有較高的平衡水分,如禾谷類和蠶豆種子比大豆、向日葵等種子具有較高的水分。

(4)種子的部位與結(jié)構(gòu)特性

從種子本身來看,種子胚中水分較高,因為與胚乳比較,胚含有較多的親水基更容易吸收水分和保持水分。

凡種子表面粗糙、破損,種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、毛細(xì)管多而細(xì),種子平衡水分高。因為種子增加了與水汽分子接觸的表面積。(一)糖類

糖類是種子中最重要的貯藏物質(zhì)之一,也是最主要的呼吸基質(zhì)。按其水中溶解度分為可溶性糖和不溶性糖兩大類。

三、種子的營養(yǎng)成分1.可溶性糖充分成熟種子中,可溶性糖含量不高,主要以蔗糖的狀態(tài)存在。蔗糖的含量以種子胚部及種子外圍部分(包括果皮、種皮、糊粉層及胚乳外層)為高,如小麥胚部蔗糖含量16.2%,黑麥胚含22.9%,玉米胚含11.4%。貯藏過程中可溶性糖含量增高,是種子衰老的象征和貯藏條件不良的結(jié)果。2.不溶性糖不溶性糖主要是多糖類,包括淀粉、纖維素、半纖維素、果膠等。淀粉粒----分單粒和復(fù)粒兩種,復(fù)粒是許多單粒的聚合體,其外包有膜,前者如玉米、小麥、蠶豆等的淀粉粒；后者如水稻和燕麥的淀粉粒。馬鈴薯一般是單粒淀粉,但有時也形成復(fù)?；虬霃?fù)粒。不同作物種子中淀粉粒的形狀、大小、結(jié)構(gòu)等都有一定的差異,可以作為識別淀粉種類的手段之一(表)。淀粉成分-----由許多葡萄糖分子組成,分直鏈淀粉和支鏈淀粉。

◆淀粉是禾谷類種子最主要的貯藏形式。主要以淀粉粒形式存在于胚乳或無胚乳種子的子葉中,胚和皮層部分一般不含。表:禾谷類種子淀粉粒的特征(據(jù)Kent,1975)(1)直鏈淀粉分子由200-980個左右的葡萄糖根所組成,呈直線連接。(2)易溶于熱水中,形成粘稠性較低的膠溶液。(3)遇碘液產(chǎn)生藍(lán)色反應(yīng)(4)溶液穩(wěn)定性低(1)支鏈淀粉分子由600-6000個葡萄糖根所組成,呈分枝狀連接。

(2)只有在加溫加壓時才能溶解于水,形成很粘稠的膠溶液。(3)遇碘液產(chǎn)生紅棕色反應(yīng)(4)溶液具高度穩(wěn)定性直鏈淀粉和支鏈淀粉所組成差別

支鏈淀粉:晚秈稻>雜交稻>早秈稻

米飯中直鏈淀粉含量低好吃，質(zhì)地較軟，粘性較強(qiáng)。所以，粳米比秈米好吃?！衾w維素和半纖維素

共同點(diǎn):成分----主要是六碳糖

存在部位----細(xì)胞壁中，（果種皮主要成分）

功能----胞壁原料，保護(hù)作用

半纖維素可作為貯藏物質(zhì),發(fā)芽時能被半纖維素酶水解利用纖維素不能被種子利用,不易被消化吸收不同點(diǎn):(二)脂類

脂類主要是脂肪和磷脂。其共性是不溶于水,而能溶于各種有機(jī)溶劑中。

1.脂肪脂肪是種子三大營養(yǎng)物質(zhì)之一,是重要的高能貯藏物質(zhì)。

脂肪品質(zhì)優(yōu)劣取決于組成成分中脂肪酸種類。100g脂肪所能吸收碘的克數(shù)脂肪的性質(zhì)酸價碘價中和1g脂肪中全部游離脂肪酸所必需的KOH毫克數(shù)種子中重要的脂肪酸固體脂肪中含大量的飽和脂肪酸,液態(tài)脂肪中含大量的不飽和脂肪酸,種子以不飽和脂肪酸為主。(豬油多為飽和脂肪酸,植物油為不飽和脂肪酸多)

優(yōu)良的食用油要求亞油酸含量較高而亞麻酸的含量很低。向日葵、大豆和玉米胚油中的亞油酸均在50%以上。

油菜脂肪含:

油酸

亞油酸－－降低膽固醇，如缺少，生長停滯、皮膚干燥、生白內(nèi)障

亞麻酸－－作用同亞油酸，更強(qiáng)。極易變質(zhì)，變質(zhì)后產(chǎn)生致癌物質(zhì)

芥酸－－22烯酸(一個雙鍵)，使冠狀動脈硬化，吃多后使生長停滯，有足夠的飽和脂肪酸吃下，可抵消芥酸的作用。油菜育種上應(yīng)降低它的含量而提高亞油酸的含量，降低亞麻酸、芥酸含量?！半p低”－－低芥酸、低硫葡萄糖甙2.磷脂磷脂結(jié)構(gòu)與脂肪相似,區(qū)別在于含有磷酸及與磷酸結(jié)合的含N堿。磷脂主要累積在原生質(zhì)表面,是生物膜的主要組成部分。它的存在,可以限制種子的透水性,并有良好的阻氧化作用。種子中磷脂的含量較營養(yǎng)器官為高,一般達(dá)0.5~1.7%,磷脂的代表性物質(zhì)是卵磷脂和腦磷脂。禾谷類、花生、羽扇豆、棉、亞麻、向日葵等種子中均含有少量；大豆種子的磷脂含量較高(1.6~2.0%),胚芽較子葉含量更為豐富,因此大豆種子常用于提取磷脂制成藥物,用以促進(jìn)和提高大腦的功能。2.脂肪的酸敗種子在貯藏過程中,由于脂肪變質(zhì)產(chǎn)生醛、酮、酸等物質(zhì),發(fā)生不良的氣味和滋味,使種子品質(zhì)降低,稱為酸敗。

脂肪酸敗會對種子品質(zhì)造成嚴(yán)重影響,由于脂肪的分解,脂溶性維生素?zé)o法存在,并導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞,而且脂肪的很多分解產(chǎn)物都對種子有毒害作用,食用后還能造成某些疾病的惡化及細(xì)胞突變、致畸、致癌和加速生物體的衰老,因此酸敗的種子可以說完全失去種用、食用或飼用價值。

油脂的酸敗可包括水解和氧化兩個過程:

水解－－在水分較高的種子中，脂酶發(fā)生作用，將脂肪水解為游離脂肪酸和甘油，水解過程所需的脂酶，既存在于種子中，又大量存在于微生物中，因此微生物對脂肪的分解作用可能比種子本身的脂酶作用更為重要。

氧化－－飽和脂肪酸的氧化是在微生物的作用下，脂肪酸被氧化生成酮酸，然后酮酸失去一分子二氧化碳分解為酮；不飽和脂肪酸的過氧化有化學(xué)氧化及酶促氧化，種子中脂質(zhì)的氧化一般是酶促作用的氧化，但也存在自動氧化過程。在脂肪氧化酶或其他物理因素的催化下，游離態(tài)或結(jié)合態(tài)的脂肪酸氧化為極不穩(wěn)定的氫過氧化物，然后繼續(xù)分解形成低級的醛和酸等物質(zhì)，其中危害最嚴(yán)重的是丙二醛，對細(xì)胞有強(qiáng)烈的毒害作用。(三)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是種子中含N物質(zhì)的主要存在形式,是貯藏物質(zhì),又是結(jié)構(gòu)物質(zhì)。1.種子蛋白質(zhì)的種類種子中的大部分蛋白質(zhì)是貯藏蛋白質(zhì)——屬于簡單蛋白質(zhì),主要以糊粉?；虻鞍左w的狀態(tài)存在于細(xì)胞內(nèi),只有極少量的蛋白質(zhì)才是復(fù)合蛋白質(zhì),主要是脂蛋白和核蛋白。2.貯藏蛋白質(zhì)的分類醇溶谷蛋白和谷蛋白是面筋最主要的成分。面筋蛋白質(zhì)存在于禾谷類種子的胚乳中,而胚和糊粉層中則僅含有清蛋白和球蛋白,不能形成面筋。清蛋白不溶于水及鹽溶液,而溶于稀堿或稀酸溶液

簡單蛋白質(zhì)按在各種溶劑中溶解度差別易溶于水不溶于水而溶于稀鹽溶液不溶水及鹽溶液,溶于70%的乙醇溶液球蛋白醇溶蛋白谷蛋白作物清蛋白球蛋白醇溶質(zhì)白谷蛋白小麥954046玉米425539大麥13125223燕麥1156923水稻510580高梁大豆651095460390表.種子各種蛋白的比重(%)(據(jù)Payne&Rhodes,1982)3.種子蛋白質(zhì)的氨基酸組成

種子的營養(yǎng)價值主要決定于：

－－種子中蛋白質(zhì)的含量

－－構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸尤其是人體必需氨基酸的比例

－－種子蛋白質(zhì)能被消化和吸收的程度

如果蛋白質(zhì)的成分中缺少8種人體必需氨基酸中的任何一種時，動物就不能利用植物中的蛋白質(zhì)重新構(gòu)成自己所特有的蛋白質(zhì)，可見某些植物種子的蛋白質(zhì)含量雖高，但由于品質(zhì)欠佳，仍影響了它的價值。

8種人體必需氨基酸：蘇氨酸色氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸纈氨酸賴氨酸蛋氨酸禾谷類種子－－賴氨酸含量很低,一般只有動物蛋白質(zhì)含量的1/2-1/3。禾谷類種子的食用部分實(shí)際上是胚乳,其主要蛋白質(zhì)是賴氨酸含量較低的醇溶蛋白,胚部和糊粉層含有的卻是營養(yǎng)價值較高的清蛋白和球蛋白,它們作為麩皮的重要成分而被利用作為飼料。

稻米－－蛋白質(zhì)相對較好,其賴氨酸含量高于麥類,因為稻米中醇溶蛋白含量很低,80%是賴氨酸含量較高的谷蛋白。

玉米種子－－嚴(yán)重缺乏賴氨酸和色氨酸,若單純以玉米作為主食或飼料會引起不良的后果,高梁的情況也類同。以玉米為主食的地區(qū),人常生糙皮病,就是缺色氨酸引起。因為,色氨酸能轉(zhuǎn)變?yōu)閂pp,缺色氨酸,就缺Vpp,人就生糙皮病。

豆類種子－－缺少蛋氨酸,其中花生蛋白質(zhì)的賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸均較低；蠶豆蛋白質(zhì)的蛋氨酸和色氨酸的含量很低；大豆種子賴氨酸含量豐富,營養(yǎng)價值最高。4.蛋白質(zhì)變性（1)概念:受理化因素影響，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部原有高度規(guī)則的空間排列發(fā)生變化，致使其性質(zhì)部分或全部喪失，這種變化稱為蛋白質(zhì)變性。（2）蛋白質(zhì)變性條件:理化因素（3）種子實(shí)踐中蛋白質(zhì)變性的發(fā)生和預(yù)防:可能發(fā)生原因:物理因素:溫度（高溫、低溫）干燥、貯藏化學(xué)因素:化學(xué)藥劑（殺蟲劑）預(yù)防:安全干燥溫度的控制/防治種子堆發(fā)熱霉變正確選擇和使用化學(xué)藥劑。(四)種子生理活性物質(zhì)種子中含量很低,但具有調(diào)節(jié)種子生理狀態(tài)和生化變化的作用,促使種子生命活動的強(qiáng)度增高或降低的某些化學(xué)物質(zhì)稱為生理活性物質(zhì),包括酶、維生素和激素。

1.酶從化學(xué)結(jié)構(gòu)看,酶的成分是蛋白質(zhì),有些酶還含有非蛋白組分。非蛋白質(zhì)部分是金屬離子(如銅、鐵、鎂)或由維生素衍生的有機(jī)化合物。

(1)酶的主要特征種子內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)可由種子本身所含的酶催化、調(diào)節(jié)和控制。酶具有底物專一性和作用專一性,對溫度、酸度等敏感,具有可逆性。種子各種生化變化是由多種多樣的酶類共同作用所調(diào)控的。

(2)根據(jù)酶催化的反應(yīng)類型，可分為:

①氧化還原酶類參與氧化還原反應(yīng)。

②轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移某些基團(tuán)(例如氨基、羧基、磷酸基和甲基等)。

③水解酶類在有水的條件下催化某些化合物的分解(如糖類、脂肪、蛋白質(zhì)及核酸等)。

④裂解酶類在無水條件下也能催化化合物的分解，包括雙鍵破壞(如脫羧作用及脫氨作用等)。

⑤異構(gòu)酶類調(diào)節(jié)分子內(nèi)部的轉(zhuǎn)化，為分子內(nèi)的氧化還原反應(yīng)和轉(zhuǎn)移反應(yīng)(如6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化為6-磷酸果糖)。

⑥合成(連接)酶類在傳遞能量的有機(jī)磷酸化合物(ATP)參與下使分子連接起來。

上述每一類酶又可細(xì)分為許多亞類。大部酶分布在胚部。

酶的變化:種子在成熟過程中，各種酶的活性很強(qiáng)，隨著成熟度提高和種子脫水，活性一般降低甚至因破壞而消失，有些酶(如β-淀粉酶等)則與蛋白質(zhì)結(jié)合以酶原狀態(tài)貯存于種子中，因此成熟種子的代謝強(qiáng)度很低。當(dāng)種子萌發(fā)時，緊接著酶的活化和合成，代謝強(qiáng)度又急劇增高。

與食用的關(guān)系:成熟不充分和發(fā)過芽的種子中存在多種具活性的酶，這類種子不僅耐藏性差，而且還嚴(yán)重地影響食品的加工品質(zhì)。

如α-淀粉酶在麥粉制作面團(tuán)發(fā)酵過程中產(chǎn)生許多糊精，使制成的面包或饅頭很粘，缺乏彈性(即烤不熟的面包)；而活性的蛋白水解酶則使加工過程中的面筋蛋白質(zhì)分解，于是面團(tuán)保持氣體的能力顯著降低，制成的面包或饅頭體積小而堅實(shí)。

(二)維生素

維生素B族胡蘿卜素在酶的作用下形成維生素A，禾本科種子如小麥、大麥、黑麥、燕麥和玉米中都含胡蘿卜素，但含量不高。

存在于油質(zhì)及禾谷類種子胚中，是一種阻氧化劑，對防止油脂的氧化及變味有顯著作用，因此對種子生活力保持是有利的。有維生素B1(硫胺素)、維生素B2(核黃素)、維生素B6(吡醇素)、PP(煙酸)、泛酸和生物素等，其功能各異而存在部位相同。禾谷類和大豆種子中維生素B的含量均很豐富，禾谷類種子中的存在部位主要是麩皮(果種皮)、胚部和糊粉層，因此碾米及制粉的精度愈高，維生素B的損失也就愈嚴(yán)重。

一般種子中并不存在，但在種子萌發(fā)過程中卻能大量形成，因此在發(fā)芽種子中含量豐富。發(fā)芽的禾本科種子中維生素C全部集中在幼芽中，豆科的發(fā)芽種子能在子葉中合成維生素C。脂溶性維生素水溶性維生素維生素A原(胡蘿卜素)維生素E維生素C維生素的生理作用和酶有密切關(guān)系，許多酶由維生素和酶蛋白結(jié)合而成，因此缺乏維生素時，動植物體內(nèi)酶的形成就受到影響。

與食用的關(guān)系:維生素對于保持人體的健康是必不可少的，任何一種維生素的缺乏都會導(dǎo)致代謝作用的混亂和疾病發(fā)生，但某些維生素(A和D)長期過多攝入，亦可引起中毒；而維生素B及C在體內(nèi)多余時會及時排出，不致引起過多癥。種子中的維生素含量不是很高，一般容易因偏食而欠缺，不會因過高而中毒。(三)激素

各種激素在種子成熟過程中均存在增高而后降低的趨勢，一般在發(fā)育過程中增高，至種子成熟后期迅速降低。在種子發(fā)芽過程中，萌發(fā)促進(jìn)物質(zhì)(germinationpromoter)在一定時期內(nèi)又迅速顯著增加，但在衰老的種子中，GA.CK等萌發(fā)促進(jìn)物質(zhì)產(chǎn)生的能力降低甚至完全喪失，萌發(fā)抑制物質(zhì)(germinationinhibitor)ABA在種子中的含量則可能因種子衰老而增多。(1)生長素

IAA(吲哚乙酸)發(fā)育種子中的IAA由色氨酸合成,并非由母株運(yùn)入。IAA有游離及各種形式的結(jié)合態(tài),在種子發(fā)芽前含量極低,大多數(shù)種子中以酯或以激素的前體存在,發(fā)芽后才水解成為游離態(tài)并具活性的激素。萌發(fā)過程中貯藏于種子中的色氨酸也可運(yùn)至芽鞘的先端,并在這個部位合成IAA,促進(jìn)萌發(fā)種子的生長,但這種激素與休眠的解除并不存在一定關(guān)系。(2)赤霉素

種子中GA的種類很多,赤霉酸(GA3)是其中重要的一種。各種赤霉素分子都是以赤霉素烷為基礎(chǔ)的。種子本身具有合成GA的能力,而且絕大多數(shù)植物種子的GA含量遠(yuǎn)高于其他部位(Lang,1965),合成赤霉素的部位是胚。GA有游離態(tài)和結(jié)合態(tài)兩種,結(jié)合態(tài)GA常與葡萄糖結(jié)合成糖甙或糖酯,在種子發(fā)育早期絕大部分GA是具活性的,但成熟時轉(zhuǎn)為鈍化或進(jìn)行分解代謝。在發(fā)芽過程中,結(jié)合態(tài)GA可轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)。

GA能促進(jìn)生長,主要是促使細(xì)胞伸長,在某些情況下也可促進(jìn)細(xì)胞分裂,這類激素在促進(jìn)種子發(fā)育、調(diào)控種子的休眠和發(fā)芽中起著重要的作用,有些種子在休眠被打破并給予萌發(fā)條件時,常伴有內(nèi)源GA水平的提高,后熟過程可以使種子獲得產(chǎn)生GA的能力。GA亦能加速非休眠種子的萌發(fā)及調(diào)控糊粉層中產(chǎn)生及釋放淀粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶等酶類。對禾谷類種子來說,GA的作用有兩個部位,其一是胚,其二是胚乳的糊粉層。前者直接促進(jìn)種胚的生長和種子萌發(fā),后者與胚乳淀粉層中營養(yǎng)物質(zhì)的分解和萌發(fā)后的幼苗生長有密切關(guān)系。

GA3也是水稻惡苗病菌的代謝產(chǎn)物,因此GA3可從培養(yǎng)該真菌的液體培養(yǎng)基中提取。我國將人工提取的GA3稱之為920,可用于多種種子的處理、雜交水稻制種及其他用途。(3)細(xì)胞分裂素

CK的作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂,對細(xì)胞伸長可能也有作用。CK可能在植株中合成,隨后流入種子,果實(shí)或種子本身也可能合成。種子發(fā)育時CK明顯增加,尤其在種子組織迅速生長時增加更快,以后隨成熟而降低。

CK具有抵消抑制物質(zhì)尤其是ABA的作用(Thomas,1977)。在筍瓜等雙子葉植物種子萌發(fā)過程中,胚中軸能分泌CK,促使子葉中合成異檸檬酸裂解酶和蛋白水解酶,因此對這類種子來說,CK具有重要的代謝調(diào)控作用。(4)脫落酸

ABA在發(fā)育過程中增高,在種子脫水過程時迅速降低。ABA在種子中存在時,正常的胚胎發(fā)育能夠進(jìn)行,但認(rèn)為它的作用是抑制植株上的種子直接從胚胎發(fā)育進(jìn)入發(fā)芽。據(jù)研究,ABA還有促進(jìn)種子貯藏物質(zhì)累積的作用。

(5)乙烯

促進(jìn)果實(shí)成熟,同時對種子休眠和發(fā)芽也有一定的調(diào)控作用。產(chǎn)生乙烯的部位是胚。外施乙烯(或乙烯利)對種子的作用取決于其濃度,促進(jìn)萌發(fā)的濃度低至0.001u/L仍有效。高濃度的乙烯則起相反的作用——抑制種子的萌發(fā)。(五)種子其它化學(xué)成分1.色素

利用色素可以鑒定品種,而且能表明種子的成熟度和品質(zhì)狀況。例如小麥籽粒的顏色會影響制粉品質(zhì)和休眠期的長短；油菜種子的顏色影響出油率；大豆、菜豆等種子的顏色影響耐藏性和種子壽命。

(1)葉綠素主要存在于未成熟種子的稃殼、果皮及豆科作物的種皮中,成熟期間能進(jìn)行光合作用,并隨種子成熟而逐漸消失,但在黑麥(胚乳中)、蠶豆(種皮中)和一些大豆品種(種皮和子葉中)的成熟種子中仍大量存在。

(2)類胡蘿卜素存在于禾谷類種子的種皮和糊粉層中,是一種不溶于水的黃色素。如麥粒胚乳顏色

(3)花青素（一種糖甙）是水溶性的細(xì)胞液色素,pH不同,顏色不同（酸紅堿藍(lán)）,主要存在于某些豆科作物的種皮中,使種皮呈顯各種色澤或斑紋,如烏豇豆、黑皮大豆、赤豆等。有些特殊的水稻品種亦可存在于稃殼及果皮中。紫稻的花青素存在于果皮內(nèi)。

在環(huán)境條件作用下,種子的顏色會發(fā)生改變,例如光照不足,受過嚴(yán)重凍害、經(jīng)發(fā)熱霉變及高溫?fù)p害,以及貯放時間較長的陳種子,和正常種子的顏色有一定區(qū)別。

2.礦物質(zhì)種子中的礦物質(zhì)有30多種,據(jù)含量可分為大量元素及微量元素兩類。各種礦質(zhì)元素的含量差異很大,一般以磷的含量為最高,它是細(xì)胞膜的組分,且與核酸及能量代謝有密切關(guān)系,因而是種子發(fā)芽及幼苗的初期生長所必不可少的成分。

胚與種皮(包括果皮)的灰分率高于胚乳數(shù)倍。一般礦質(zhì)元素含量的高低與纖維素半纖維素的含量是相應(yīng)的。種子中的礦質(zhì)元素大多與有機(jī)物質(zhì)結(jié)合存在,隨著發(fā)芽變成無機(jī)態(tài),在生長部位的合成過程中轉(zhuǎn)化為新組織的成分。如貯藏態(tài)磷化合物非丁(植酸鈣鎂),發(fā)芽時轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷,參與各種生理活動和生化反應(yīng)。3.種子毒物和特殊化學(xué)成分

(1)硫葡萄糖甙－－在各種類型的油菜種子中普遍存在,它在完整的細(xì)胞中不會變化,但在細(xì)胞破碎的情況下,種子中的芥子酶能將它分解而產(chǎn)生芥子油(異硫氰酸酯)、惡唑烷硫酮等有毒產(chǎn)物,食用后,使甲狀腺腫大。未經(jīng)處理的菜籽餅作為飼料,容易造成家畜中毒死亡。油菜育種的一個重要目標(biāo)是降低其含量,以便充分利用油菜蛋白質(zhì)。

(2)單寧－－一種多酚類物質(zhì),在高梁、棉、油菜等種子中含量較高,它可以影響種子的透性,并具有殺菌作用,單寧含量高的種子抗穗發(fā)芽,還能減少種子發(fā)霉,但具澀味而不受歡迎,因而能抗鳥害。

單寧可以與蛋白質(zhì)、酶中的氨基結(jié)合,成為不溶復(fù)合物,使蛋白質(zhì)變性,蛋白質(zhì)的利用率和消化酶的活性顯著下降,從而降低種子營養(yǎng)價值。

單寧是一種容易氧化的物質(zhì),其氧化時的耗氧促使種子萌發(fā)時缺乏氧氣而陷入休眠狀態(tài),單寧的氧化、聚合產(chǎn)物和蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生棕褐色物質(zhì),影響種皮的色澤和透水性,因此單寧和種子生理及種子品質(zhì)有密切關(guān)系。

(3)棉酚－－棉花種子的黑色腺體中含有棉酚,這是一種有毒物質(zhì),不同類型的棉籽中含量存在差異,海島棉含量最高,非洲棉含量較低。

種子中存在棉酚,使棉籽直接作為飼料或供榨油食用發(fā)生問題,必須經(jīng)過處理才能消除毒害；另一方面,棉酚很易與蛋白質(zhì)結(jié)合,這有利于棉酚毒性的降低,但蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值也因此受到影響,為此已經(jīng)培育了無腺體品種,但在生產(chǎn)上擴(kuò)大使用尚有一定困難,因為棉酚的存在與抗病蟲有關(guān),新的品種牽涉到產(chǎn)量和纖維品質(zhì)等一系列需要解決的問題。種子中還存在一些值得注意的有機(jī)化合物:

植物堿－－有些種子中含有咖啡堿、可可堿等，有經(jīng)濟(jì)價值，有促休眠作用；

凝血素－－使紅血球凝結(jié)，生大豆種子中含量較高，耐干熱，不耐濕熱。

蛋白酶抑制劑－－豆類中含量高，對胰臟有影響，但對人的胰臟不敏感。

植酸鹽－－油質(zhì)種子中具含量相當(dāng)高的植酸鹽(即肌醇六磷酸和肌醇六磷酸的鈣鹽、鎂鹽或鉀鎂復(fù)鹽)，其中的磷不易為動物充分利用，且能與體內(nèi)其他營養(yǎng)物質(zhì)中的礦物質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，影響鋅和鈣的消化與吸收。

特殊成分:

皂角甙－－銀杏、無患子、油桐、七葉樹可作皂用

蓖麻蛋白－－蓖麻種子中存在，有毒

苦楝子油－－殺蟲

蓖麻油－－清瀉作用

大楓子油酸－－治麻風(fēng)病四、影響種子化學(xué)組成的因素影響種子化學(xué)組成的因素，包括種子的遺傳性和種子形成發(fā)育的外界條件兩方面。對同一作物而言，兩種因素的作用大小相似，都可以在相當(dāng)程度上改變種子的化學(xué)組成。（一）遺傳因素同一作物不同類型、不同品種的化學(xué)組成有明顯的差異。以大豆為例，一般品種含蛋白質(zhì)在35％左右，高蛋白品種可達(dá)45％以上。向日葵的含油量一般在40％左右，高油品種可達(dá)70％。據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析，我國各地秈稻種子的蛋白質(zhì)含量多在8—10％之間，脂肪為2—3％；粳稻種子蛋白質(zhì)含量多在6—9％之間，脂肪含量為2—3％。但分析樣品中蛋白質(zhì)含量高的品種達(dá)12.96％，脂肪含量高的達(dá)3.42％。作物品種間化學(xué)組成的差異，是按照育種目標(biāo)進(jìn)行長期人工選擇的結(jié)果。美國學(xué)者在玉米品種選育中，經(jīng)65代的選擇已育成了蛋白質(zhì)含量達(dá)19.5—25.5％的伊里諾斯高蛋白質(zhì)玉米，比普通玉米蛋白質(zhì)含量高1.5倍，高賴氨酸自交系Opaqure-2的賴氨酸含量比普通玉米高60％。我國育種工作者已培育出比普通玉米賴氨酸含量高1.1倍的玉米雜交種中單206。（二）環(huán)境因素種子形成與發(fā)育期間的外界條件,包括氣候因素、土壤條件和栽培技術(shù)等,都可以在相當(dāng)程度上影響種子的化學(xué)組成。1.溫度光照充足,溫度適宜,不僅可以提高光合強(qiáng)度,而且有利于有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化,可以使種子飽滿,減少種子纖維素