高考复习：高三生物种子专题例析
天津五中高级教师 雷致洪
种子的萌发和发育是生物学中的一个重要课题，尤其在高考复习阶段，学生需要对这一内容有深入的理解。本文将通过几个具体例题来详细解析种子萌发、发育及其相关知识点，帮助考生更好地掌握相关内容。
1. 番茄种子的萌发与干重变化
背景介绍
番茄（Solanum lycopersicum）作为一种重要的经济作物，在农业生产中具有广泛的应用。其种子的萌发过程不仅是研究植物生长发育的重要模型，也是理解植物生理学的基础。种子从播种到幼苗形成的整个过程中，干重的变化是一个非常关键的指标，反映了种子内部代谢活动的变化。
实验设计与观察
研究人员将番茄种子播种在苗床上，并在适宜条件下进行观察。具体来说，第6天子叶展开，第9天幼叶出现。为了更精确地了解种子萌发过程中干重的变化，研究人员每天测定其干重，并绘制成曲线。根据实验结果，下面四个曲线中，正确的是：
答案：A
解析
种子萌发至子叶出土前，干重减少的主要原因是养料消耗。在这个阶段，种子内部储存的营养物质被用于支持胚芽的生长和细胞分裂，导致干重逐渐减少。随着子叶出土，植物开始进行光合作用，能够自主合成有机物，因此干重开始增多。这种变化趋势可以用一条先下降后上升的曲线来表示，即选项A。
扩展讨论
除了干重变化外，种子萌发过程中还伴随着其他生理变化。例如，呼吸作用增强，酶活性增加，以及细胞壁的软化等。这些变化共同作用，使得种子从休眠状态进入活跃生长阶段。此外，环境因素如温度、水分和光照也对种子萌发有着重要影响。适宜的环境条件可以加速萌发进程，而不利的条件则可能导致萌发失败或延迟。
2. 玉米种子的形成与萌发过程
背景介绍
玉米（Zea mays）作为世界上最重要的粮食作物之一，其种子的形成和萌发过程具有典型性和代表性。通过对玉米种子的研究，不仅可以深入了解单子叶植物的发育机制，还可以为农业生产提供科学依据。
图解分析
下图表示了玉米种子的形成和萌发过程。根据图示信息，我们可以得出以下结论：
A、①与③细胞的基因型可能不同
B、①结构由胚芽、胚轴、胚根和胚柄四部分构成
C、②结构会出现在所有被子植物的成熟种子中
D、④过程的初期需要添加必需矿质元素
答案：A
解析
玉米种子的形成始于受精过程。胚由受精卵发育而来，而胚乳则由受精极核发育而成。由于胚乳的遗传物质来自母本和父本，因此①（胚）与③（胚乳）的基因型可能不同。大多数双子叶植物种子在发育过程中，胚乳会被子叶吸收，形成无胚乳种子。
然而，玉米作为单子叶植物，其种子中含有丰富的胚乳，这部分遗传物质与母本一致，但与受精卵的基因型可能存在差异。种子萌发初期，植物主要从外界吸收氧气和水，不吸收矿质元素，因此选项D错误。
扩展讨论
种子的形成和萌发是一个复杂的过程，涉及多个生理和生化反应。例如，受精后的胚胎发育需要经过一系列细胞分裂和分化，最终形成完整的胚结构。同时，胚乳的积累为种子萌发提供了必要的营养储备。此外，种子的萌发不仅依赖于内部的生理变化，还需要外部环境的支持。
例如，适宜的温度、湿度和光照条件对于种子的成功萌发至关重要。在农业生产中，合理调控这些环境因素可以提高种子的萌发率和幼苗的健壮度。
3. 普通小麦与玉米杂交育种中的染色体行为
背景介绍
普通小麦（Triticum aestivum）和玉米（Zea mays）分别是重要的粮食作物，它们在育种研究中具有重要意义。通过杂交育种，科学家们希望能够获得具有优良性状的新品种。然而，不同物种之间的杂交往往面临许多挑战，其中染色体的行为就是一个关键问题。
实验设计与观察
在一项育种研究中，研究人员给普通小麦授以玉米的花粉，出现了甲、乙两种受精类型的胚珠。具体来说，甲胚珠经历了双受精过程，而乙胚珠中只有卵细胞受精，极核未受精。进一步观察发现，在两种胚珠中的受精卵发育初期，玉米染色体全部丢失。基于这些现象，下列不可能出现的实验结果是：
A、甲胚珠发育成无生活力的种子
B、乙胚珠发育为无胚乳的种子
C、甲胚珠中的胚经组织培养，可获得小麦单倍体
D、乙胚珠中的胚经组织培养，可获得小麦单倍体
答案：B
解析
甲胚珠在发育初期，由于玉米染色体全部丢失，导致胚失去活力，无法正常发育成有生活力的种子。因此，选项A是可能的结果。对于乙胚珠而言，由于只有卵细胞受精，极核未受精，因此不会形成胚乳，发育为无胚乳的种子。
然而，无胚乳种子如双子叶植物，在种子形成过程中，胚乳被子叶吸收，而小麦作为单子叶植物，仍然保留胚乳。因此，选项B是不可能出现的结果。至于选项C和D，由于甲、乙胚珠仅剩小麦配子中的染色体，经组织培养可以获得单倍体植株，所以这两个选项是正确的。
扩展讨论
杂交育种是现代农业中常用的手段之一，通过不同物种之间的杂交，可以获得具有优良性状的新品种。然而，不同物种之间的染色体数目和结构差异往往会导致杂交后代难以存活或表现出异常表型。在这种情况下，科学家们通常采用多种技术手段，如染色体加倍、基因编辑等，来克服这些障碍。
此外，杂交育种不仅需要考虑遗传学因素，还需要综合考虑生态适应性、抗病性等多种因素，以确保新品种能够在实际生产中发挥最大效益。
通过对番茄、玉米和小麦种子萌发及发育过程的研究，我们不仅加深了对植物生长发育机制的理解，也为农业生产提供了理论依据和技术支持。种子的萌发和发育是一个复杂的过程，涉及多个生理和生化反应，受到内外环境因素的共同影响。在高考复习中，学生需要掌握这些基础知识，并能够灵活应用于实际问题的解决。
希望本文的内容能够帮助考生更好地理解和掌握种子专题的相关知识，为即将到来的考试做好充分准备。
