种皮由胚珠珠被经细胞分化发育形成,其中外珠被发育为外种皮,内珠被形成内种皮[2] 。该过程与胚和胚乳的发育同步进行,当胚珠完成双受精后,珠被外层细胞逐渐角质化或木质化形成保护结构[4] 。部分植物(如禾本科)在发育过程中出现外珠被解体现象,导致成熟种子仅残留内种皮痕迹。
根据珠被发育程度可分为三种类型:
单层种皮:见于裸子植物及被子植物合瓣花类,由单层珠被发育而来,如李属植物种皮退化成膜状结构[3]
双层种皮:双子叶植物(如蓖麻、油菜)和单子叶植物(如洋葱)常见,外种皮厚壁细胞形成机械保护层,内种皮薄壁细胞负责物质转运[2][3]
多层结构:裸子植物松属种皮特化为外层肉质层、中层石质层和内层纸质层的复合结构[4]
禾本科植物(小麦、玉米)因外珠被早期退化,成熟种皮与果皮紧密贴合形成颖果特征结构。
种皮通过以下机制实现保护功能:
物理屏障:角质层和厚壁细胞层可抵御机械损伤[4]
生物防御:种皮具有防止机械损伤和病虫害侵入的保护功能[2][4]
环境调控:种脐部位可调节水分渗透速率,控制种子萌发时机[3]
休眠控制:石榴种皮含脱落酸浓度达1.2μmol/g时,可显著延长休眠期[4]
被子植物中呈现显著类群特征:
双子叶植物:80%物种具有双层种皮,如蚕豆外种皮由石细胞构成[3][4]
单子叶植物:洋葱种皮保留完整双层结构,而水稻种皮仅残留栓质化薄膜[2]
特殊演化:桃、杏等核果因外层形成坚硬内果皮,导致种皮退化为纸质结构[4]
成熟种皮表面保留胚珠发育遗迹:
种脐:珠柄脱落后形成的疤痕[3]
种孔:原珠孔位置形成的微孔通道[3]
种脊:倒生胚珠形成的维管束遗迹,豆类种脊长度可达种子周长的2/3[3]
合点:珠被与珠心结合部位残留痕迹,棉籽合点区细胞壁厚度达15-20μm[4]
部分植物演化出特殊种皮结构:
假种皮:荔枝、龙眼种子外层的肉质结构由珠柄组织发育形成[4]
附属物:棉籽表皮细胞分化出长达2-4cm的绒毛纤维[4]
角质突起:苍耳种皮密布倒钩状突起,显著提升动物传播效率[3]
黏液层:亚麻种皮遇水可分泌黏性多糖物质,增强土壤附着性
种皮的图片