第五章
種子富含營養的原因
人類的食物主要從植物中取得,而且絕大部分來自種子,因為種子所含的營養物質比根、莖、葉要高得多。種子貯藏的營養物質,總的來說有三大樣:碳水化合物(包括澱粉、糖類等)、蛋白質和油脂。此外,還有數量較少的各種維生素、礦物質、酶類和色素等。
澱粉是種子中最普通的貯藏物,穀類(水稻、小麥、玉米)中尤其豐富,對人類的貢獻也最大,全世界平均每三個人中就有一個人吃稻米,而許多亞洲人則幾乎一日三餐離不開它。蛋白質含量最高的是豆類種子,一般含量為25%~40%,原產我國的大豆,蛋白質含量高達40%。油脂含量最高的是油料作物的種子,例如花生,含量達40%~50%。在食用油中,種子油約占一半。可以說,種子是植物的一座名副其實的營養貯藏庫,也是人類取之不盡的營養源泉。
種子為什麼營養如此豐富呢?看一看這些貯藏物的作用,答案也許就清楚了。
從進化的角度來看,種子是植物界高度發展的產物,它包含著新的小生命——種胚,又裝有新個體所需要的營養品——貯藏物,結構十分嚴密和精巧,像哺乳動物的嬰兒需要乳汁哺育一樣,種子植物從種子萌發開始到幼苗長出新葉之前的新個體,也是一個還不能獨立生活的“嬰兒”,它所需要的乳汁就是貯藏物。那麼,植物怎樣為它的後代準備這些“乳汁”,後代又怎樣“吮”取它呢?
原來,在種子發育過程中,植物體內的養分便不斷向果實和種子調運,當種子成熟時,這些可溶性的養分便轉變成不溶性的高分子物質(碳水化合物、蛋白質和脂類)貯藏起來,每一粒種子都有一個貯藏庫,禾穀類的貯藏庫是胚乳(如米粒),豆類的貯藏庫是子葉(如蠶豆的豆瓣)。成熟的種子脫離母株後,一般呈休眠狀態,貯藏庫緊閉起來。當環境條件適宜時,種子吸水膨脹,貯藏庫“打開”,不溶性物質又變成可溶性的能夠運走和吸收的物質,澱粉水解成糖,脂肪變成脂肪酸和甘油,蛋白質變成氨基酸等等。這些物質有的被用作“燃料”,成為萌發時的動力;有的被用作生成新細胞和組織的“建築材料”,於是小小的種子變成一株幼苗,這時,貯藏物質消耗一空,就像一個孵出了小雞的雞蛋,剩下的隻是一個空蛋殼。
種子萌發和幼苗生長初期都要消耗大量的養分。不難設想,如果種子中沒有這些豐富的養料,種子怎能萌發?即使萌發了也可能由於營養不良而半途死去。種子所以特別富含營養,原因就在這裏。
人類從種子中獲得了大量的營養,同時人類又不完全依靠植物的恩賜。所以,人類一直在想方設法改造植物,增加產量,提高種子中的蛋白質含量,讓種子為人類作出更多的貢獻。
種子的壽命
種子具有壽命,但不同的種子,壽命長短差別很大。新中國建立之初,我國科學工作者在遼寧省普蘭店泡子屯附近的泥炭層中,挖出了一些蓮子。這一帶多年以來就沒有人種過荷花,怎麼會挖出了蓮子呢?經過鑒定,證明這些蓮子在地層中已經“沉睡”大約1000多年了,竟是唐、宋時代的蓮子。人們感興趣的是,這些古蓮子還能不能發芽?1951年,人們把古蓮種子種了下去。1953年夏季,它們不但萌發了片片碧綠的嫩葉,居然還開出了粉紅色的豔麗的荷花。日本的大賀博士在千葉縣的低窪沼澤地下發現了沉睡了2000多年的蓮子,播種後,也發芽開花結果了,可謂是種子中的老壽星。然而在南美洲阿根廷的一個山洞裏發現的3000多年前的一種莧菜種子仍保持著生命力,不能不更讓人稱奇。最讓人覺得不可思議的是1967年加拿大報道的在北美洲北極育肯河凍土層的旅鼠洞中發現的20多粒北極麗扇豆種子,經C14同位素測定,它的壽命至少已有1萬年,播種後有6粒種子發芽長成了植株。這是目前所知壽命最長的種子。多年來,人們都認為世界上壽命最短的種子是沙漠中的梭梭種子,它的種皮極薄,極易發芽成苗,蘭花種子的壽命也隻有幾個小時,楊樹和柳樹的種子的壽命也隻有10多天。
為什麼種子的壽命有長有短?關鍵的問題在哪裏?原來種子的壽命關鍵是要使種子的胚保持生命力。種子的萌發隻要滿足胚對水分、空氣、適宜溫度等條件的需要就能實現。經科學家研究,種子外表的蠟質和厚厚的角質層都能使種子具備不透性而難以萌發,而長壽種子更是具備不易透水、不易透氣的堅硬、致密的種皮。據研究,豆科植物種子壽命較長的原因很可能就是具備不透性的原因。在豆科植物種子的種皮中,存在種皮柵欄細胞角質層,蓮子外麵的果皮是堅硬的硬殼,裏麵存在著一種叫馬氏細胞明線的物質引起不透性,再加上致密的細胞壁,更不易透水透氣。種子的胚得不到充足的水分和氧氣,生理活動微弱,就處於休眠狀態而成為長壽種子,一旦種皮破壞,胚得到萌發條件就會打破休眠狀態而萌動。
有人認為影響種子壽命的最主要的因素有兩個,一個是種子的含水量,一個是種子的溫度。含水量與溫度降低則會延長種子的壽命。人們在實踐中也發現調節短命種子的貯藏溫度和濕度,壽命會相對延長,例如隻有幾小時生命力的梭梭種子,若在適宜條件下能保持1~2年的發芽力,帶翅種子貯存7個月後才失去生命力。
由此可見,所謂“短命種子”隻是貯存條件的不適宜而造成的,合適的貯存條件可延長種子的壽命,這在農業和林業生產上都具有重要意義
種子的傳播
植物為了傳種接代,在數億年漫長的生長過程中,各自練就了一套傳播種子的過硬本領。植物的果實種子成熟後,有的自然落在母株周圍萌芽生長;有些卻遠走高飛,做遠程旅行,以擴大其種族領域。但它們既無能夠奔跑的腿腳,又無像鳥類飛行的翅膀,何以會做遠程的“旅行”呢?我們說,生物總是按“適者生存”的自然法則來生存和發展的,它們具有適應遠程旅行的不同形態和結構。