西葫芦（Cucurbita pepo）从种子到成熟果实的发育过程是一个复杂的生理和形态变化过程，涉及多个关键阶段。以下是其主要的关键生理变化：
种子萌发：
- 吸胀： 干燥的种子吸收水分，种皮软化，细胞代谢活动被激活。这是物理过程引发的生理启动。
- 代谢活化与呼吸增强： 水分进入后，种子内储存的酶被激活（如淀粉酶、蛋白酶），开始分解胚乳或子叶中储存的淀粉、蛋白质和脂肪等大分子物质，转化为可溶性糖和氨基酸等小分子，为胚的生长提供能量和物质基础。此过程伴随着呼吸作用急剧增强（需氧呼吸为主），产生大量ATP。
- 细胞分裂与伸长： 胚根（将来形成根系）和胚芽（将来形成茎叶）细胞开始快速分裂和伸长。
- 突破种皮： 胚根首先突破种皮向下生长形成主根，随后胚芽向上生长突破土壤表面。
幼苗营养生长：
- 根系发育： 主根快速生长并形成侧根，建立吸收水分和矿质营养的系统。根尖合成细胞分裂素等激素，调控地上部分生长。
- 光合器官建立：
- 子叶展开与光合启动： 子叶展开变绿，开始进行光合作用，合成有机物，为幼苗早期生长提供能量和碳源。此时真叶尚未展开或很小。
- 真叶生长与光合能力增强： 真叶陆续长出并展开，叶面积迅速增加。叶片中的叶绿素大量合成，光合效率显著提高，成为主要的同化器官。植物进入自养生长阶段。
- 茎的伸长与增粗： 茎尖分生组织细胞分裂活跃，节间伸长（受赤霉素等激素调控），同时维管束发育，实现水分、矿质和同化物的运输。西葫芦为蔓生或半蔓生，此阶段茎蔓开始快速生长。
- 营养储备积累： 光合产物除了用于构建新器官（根、茎、叶）外，也开始在茎、根等部位积累淀粉、蛋白质等储备物质。
花芽分化与开花：
- 营养生长向生殖生长转变： 在达到一定的生理年龄（如叶片数、节数）和感受适宜的环境信号（如光周期、温度）后，茎尖分生组织停止产生叶原基，转而分化形成花原基。这是发育阶段的根本性转变。
- 花器官发育： 花原基在激素（如赤霉素、乙烯、生长素）和基因的精密调控下，逐步分化出花萼、花瓣、雄蕊（雄花）或雌蕊（雌花，包含子房）。西葫芦是雌雄同株异花植物。
- 开花： 雄花和雌花发育成熟后开放。雄花释放花粉，雌花柱头具备接受花粉的能力。此阶段需要适宜的温度和光照以保证花粉活力和授粉成功率。
授粉与受精：
- 花粉萌发与花粉管生长： 花粉落到雌花柱头上后，在柱头分泌物刺激下萌发，花粉管穿过花柱组织向子房内的胚珠生长。
- 双受精： 花粉管进入胚囊后，释放两个精子。一个精子与卵细胞结合形成合子（将来发育成胚），另一个精子与两个极核结合形成初生胚乳核（将来发育成胚乳）。这是被子植物特有的关键过程，标志着新一代生命的开始。
坐果与果实发育初期：
- 坐果： 成功受精后，花朵开始凋谢，子房开始膨大，标志着坐果成功。未受精或受精不良的子房通常会脱落。此时生长素（来自发育中的种子）和细胞分裂素水平升高，抑制离层形成，促进子房膨大。
- 细胞分裂期： 受精后数天内，果实（主要是果皮和果肉组织）经历一个短暂的快速细胞分裂期，细胞数量急剧增加。此期主要受细胞分裂素调控。
果实膨大期：
- 细胞膨大期： 细胞分裂基本停止后，果实进入主要的细胞膨大期。这是果实体积和重量增加最显著的阶段。
- 水分吸收与液泡膨大： 细胞大量吸收水分，导致液泡显著膨大，是细胞增大的主要驱动力。根系吸收和运输水分的能力至关重要。
- 光合产物输入与积累： 叶片合成的同化物（主要是蔗糖）通过韧皮部大量运输到果实中。在果实细胞中，蔗糖被转化为淀粉暂时储存，或保持为可溶性糖（葡萄糖、果糖）。同时合成有机酸、氨基酸、蛋白质等物质。
- 激素调控： 生长素（来自种子）、赤霉素和细胞分裂素共同促进细胞膨大和营养物质向果实的调运。脱落酸可能参与调控渗透压和胁迫响应。
- 呼吸作用： 果实代谢旺盛，呼吸速率较高，为物质合成和转化提供能量。
果实成熟期：
- 呼吸跃变： 西葫芦果实属于跃变型果实。在成熟后期，会经历一个呼吸速率急剧升高（呼吸跃变）的过程，随后下降。这标志着成熟衰老的开始。
- 乙烯合成高峰： 呼吸跃变伴随着乙烯（关键成熟激素）合成和释放的急剧增加。乙烯是启动和协调一系列成熟变化的“开关”。
- 物质转化：
- 淀粉降解： 储存的淀粉被酶解为可溶性糖（葡萄糖、果糖、蔗糖），甜度增加。
- 有机酸代谢： 部分有机酸被呼吸消耗或转化，酸度可能略有下降。
- 果胶物质降解： 细胞壁中的果胶在酶的作用下溶解，导致果实软化。
- 叶绿素降解： 果皮中的叶绿素逐渐分解，类胡萝卜素（如β-胡萝卜素）等色素合成或显现，果皮颜色从绿色逐渐转变为黄色或橙黄色（品种依赖）。
- 挥发性物质合成： 产生微量的挥发性酯类、醛类等物质，形成特有的微弱香气。
- 种子发育成熟： 胚发育完全，种皮硬化干燥，具有活力。胚乳可能被吸收（如西葫芦）或作为养分储备。
- 离层形成（准备脱落）： 果柄基部可能形成离层，为果实脱落做准备。
总结关键生理变化：
代谢激活与呼吸爆发： 萌发时种子储藏物质分解，呼吸作用急剧增强。
光合作用建立与增强： 子叶和真叶展开，叶绿素合成，成为自养基础。
激素调控的发育转变： 营养生长向生殖生长（花芽分化）的转变受环境和内源激素精密调控。
双受精： 形成新一代胚胎（胚）和胚乳。
坐果的激素信号： 受精后种子产生的生长素等防止落果，启动果实发育。
细胞分裂与膨大： 果实初期细胞分裂增加数目，后期细胞吸水膨大主导体积增长。
同化物调运与积累： 大量光合产物（蔗糖）输入果实，转化为淀粉、糖等储存。
呼吸跃变与乙烯高峰： 启动成熟衰老程序的关键信号。
成熟相关物质转化： 淀粉→糖（增甜）、果胶降解（软化）、叶绿素降解/色素显现（转色）、香气物质合成。
种子成熟与活力获得： 胚发育完全，种皮硬化。
这些生理变化紧密相连，受遗传基因、植物内源激素（生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸等）以及环境因子（光照、温度、水分、养分）的复杂调控，共同完成了西葫芦从一粒种子到成熟果实的完整生命周期。值得注意的是，作为蔬菜食用的西葫芦通常是在果实膨大中后期、成熟变化（软化、转色、淀粉降解）开始之前采收的幼嫩果实。
