西葫蘆（Cucurbita pepo）從種子到成熟果實的發育過程是一個復雜的生理和形態變化過程，涉及多個關鍵階段。以下是其主要的關鍵生理變化：

種子萌發：

• 吸脹： 干燥的種子吸收水分，種皮軟化，細胞代謝活動被激活。這是物理過程引發的生理啟動。
• 代謝活化與呼吸增強： 水分進入后，種子內儲存的酶被激活（如淀粉酶、蛋白酶），開始分解胚乳或子葉中儲存的淀粉、蛋白質和脂肪等大分子物質，轉化為可溶性糖和氨基酸等小分子，為胚的生長提供能量和物質基礎。此過程伴隨著呼吸作用急劇增強（需氧呼吸為主），產生大量ATP。
• 細胞分裂與伸長： 胚根（將來形成根系）和胚芽（將來形成莖葉）細胞開始快速分裂和伸長。
• 突破種皮： 胚根首先突破種皮向下生長形成主根，隨后胚芽向上生長突破土壤表面。

幼苗營養生長：

• 根系發育： 主根快速生長并形成側根，建立吸收水分和礦質營養的系統。根尖合成細胞分裂素等激素，調控地上部分生長。
• 光合器官建立：
  • 子葉展開與光合啟動： 子葉展開變綠，開始進行光合作用，合成有機物，為幼苗早期生長提供能量和碳源。此時真葉尚未展開或很小。
  • 真葉生長與光合能力增強： 真葉陸續長出并展開，葉面積迅速增加。葉片中的葉綠素大量合成，光合效率顯著提高，成為主要的同化器官。植物進入自養生長階段。
• 莖的伸長與增粗： 莖尖分生組織細胞分裂活躍，節間伸長（受赤霉素等激素調控），同時維管束發育，實現水分、礦質和同化物的運輸。西葫蘆為蔓生或半蔓生，此階段莖蔓開始快速生長。
• 營養儲備積累： 光合產物除了用于構建新器官（根、莖、葉）外，也開始在莖、根等部位積累淀粉、蛋白質等儲備物質。

花芽分化與開花：

• 營養生長向生殖生長轉變： 在達到一定的生理年齡（如葉片數、節數）和感受適宜的環境信號（如光周期、溫度）后，莖尖分生組織停止產生葉原基，轉而分化形成花原基。這是發育階段的根本性轉變。
• 花器官發育： 花原基在激素（如赤霉素、乙烯、生長素）和基因的精密調控下，逐步分化出花萼、花瓣、雄蕊（雄花）或雌蕊（雌花，包含子房）。西葫蘆是雌雄同株異花植物。
• 開花： 雄花和雌花發育成熟后開放。雄花釋放花粉，雌花柱頭具備接受花粉的能力。此階段需要適宜的溫度和光照以保證花粉活力和授粉成功率。

授粉與受精：

• 花粉萌發與花粉管生長： 花粉落到雌花柱頭上后，在柱頭分泌物刺激下萌發，花粉管穿過花柱組織向子房內的胚珠生長。
• 雙受精： 花粉管進入胚囊后，釋放兩個精子。一個精子與卵細胞結合形成合子（將來發育成胚），另一個精子與兩個極核結合形成初生胚乳核（將來發育成胚乳）。這是被子植物特有的關鍵過程，標志著新一代生命的開始。

坐果與果實發育初期：

• 坐果： 成功受精后，花朵開始凋謝，子房開始膨大，標志著坐果成功。未受精或受精不良的子房通常會脫落。此時生長素（來自發育中的種子）和細胞分裂素水平升高，抑制離層形成，促進子房膨大。
• 細胞分裂期： 受精后數天內，果實（主要是果皮和果肉組織）經歷一個短暫的快速細胞分裂期，細胞數量急劇增加。此期主要受細胞分裂素調控。

果實膨大期：

• 細胞膨大期： 細胞分裂基本停止后，果實進入主要的細胞膨大期。這是果實體積和重量增加最顯著的階段。
• 水分吸收與液泡膨大： 細胞大量吸收水分，導致液泡顯著膨大，是細胞增大的主要驅動力。根系吸收和運輸水分的能力至關重要。
• 光合產物輸入與積累： 葉片合成的同化物（主要是蔗糖）通過韌皮部大量運輸到果實中。在果實細胞中，蔗糖被轉化為淀粉暫時儲存，或保持為可溶性糖（葡萄糖、果糖）。同時合成有機酸、氨基酸、蛋白質等物質。
• 激素調控： 生長素（來自種子）、赤霉素和細胞分裂素共同促進細胞膨大和營養物質向果實的調運。脫落酸可能參與調控滲透壓和脅迫響應。
• 呼吸作用： 果實代謝旺盛，呼吸速率較高，為物質合成和轉化提供能量。

果實成熟期：

• 呼吸躍變： 西葫蘆果實屬于躍變型果實。在成熟后期，會經歷一個呼吸速率急劇升高（呼吸躍變）的過程，隨后下降。這標志著成熟衰老的開始。
• 乙烯合成高峰： 呼吸躍變伴隨著乙烯（關鍵成熟激素）合成和釋放的急劇增加。乙烯是啟動和協調一系列成熟變化的“開關”。
• 物質轉化：
  • 淀粉降解： 儲存的淀粉被酶解為可溶性糖（葡萄糖、果糖、蔗糖），甜度增加。
  • 有機酸代謝： 部分有機酸被呼吸消耗或轉化，酸度可能略有下降。
  • 果膠物質降解： 細胞壁中的果膠在酶的作用下溶解，導致果實軟化。
  • 葉綠素降解： 果皮中的葉綠素逐漸分解，類胡蘿卜素（如β-胡蘿卜素）等色素合成或顯現，果皮顏色從綠色逐漸轉變為黃色或橙黃色（品種依賴）。
  • 揮發性物質合成： 產生微量的揮發性酯類、醛類等物質，形成特有的微弱香氣。
• 種子發育成熟： 胚發育完全，種皮硬化干燥，具有活力。胚乳可能被吸收（如西葫蘆）或作為養分儲備。
• 離層形成（準備脫落）： 果柄基部可能形成離層，為果實脫落做準備。

總結關鍵生理變化：

這些生理變化緊密相連，受遺傳基因、植物內源激素（生長素、赤霉素、細胞分裂素、乙烯、脫落酸等）以及環境因子（光照、溫度、水分、養分）的復雜調控，共同完成了西葫蘆從一粒種子到成熟果實的完整生命周期。值得注意的是，作為蔬菜食用的西葫蘆通常是在果實膨大中后期、成熟變化（軟化、轉色、淀粉降解）開始之前采收的幼嫩果實。