种子得到适宜的条件，代谢机能恢复，种胚开始生长至胚根正常突出种皮过程的生理生化变化。

大致可划分四个阶段：①吸水分膨胀；②细胞的活化，基本代谢活动开始；③细胞分裂与扩大；④胚根突出种皮。

水合作用

种子在吸水后，种皮发生不同程度的软化，种胚发生膨胀，有利于胚根突出种皮。种子萌发最初阶段是种胚以及种子的其他部分的水合作用，使细胞的各组成部分恢复代谢机能，萌发所需的最低水量随种子的主要贮藏物（如淀粉、蛋白质或油类）而不同。干燥种子最初的吸胀力是很大的，最高的可达100MPa。保证了种子可以从相当干旱的土壤中吸收水分，随吸水量增加而吸胀力逐步降低。在田间条件下，种子吸收饱和水量的70%左右的水即能萌发，不一定要完全吸胀。

呼吸作用和代谢增加

种子吸收水分的同时呼吸速率也随之增加。一般种子萌发过程中呼吸速率最初快速上升，逐渐转慢并出现几天的相对稳定，然后再度上升，这时常与胚根突出种皮相伴随。也有的种子没有稳定阶段，呼吸速率一直是上升的。萌发最初表现为“封存”系统的复甦，常伴随细胞器（如线粒体等）结构的修复和酶系统的重组。用氚化水进行的实验表明，最先与水反应的是谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸的反应。随着种子萌发代谢的变化，能量代谢也会变化。种子代谢的差异，使ATP、ADP和AMP的浓度会发生升降，同时它们之间的比例不仅反映代谢的水平，而且对代谢有调控作用。因而可用能荷来表示其关系。

种子萌发生理

式中 〔ATP〕、〔ADP〕、〔AMP〕为摩尔浓度。能荷的变化可以表示能量利用或产生的情况，正常活力的种子萌发时，能荷有较大增加，如有的干种子能荷低，吸胀1小时增到0.50左右，24小时可增到0.70。这样的种子发芽率可达95%，而活力低的种子能荷增加少。

酶的激活和合成

种子萌发过程中原有酶从非活化形式转变为活化形式；同时发生酶的转换，即原有酶被破坏，发生再合成。在吸胀到一定阶段，有些酶的合成是种子中预存的长命mRNA翻译合成新的蛋白质酶，而不需要用新合成的mRNA为模板来合成蛋白质。虽然种子中酶的种类繁多，除了与胚代谢有关的酶外，在萌发阶段消化贮藏物质酶的合成是很重要的。例如淀粉类种子淀粉酶的合成，脂肪种子酯酶和异柠檬酸裂解酶的合成等。

核酸的代谢

种子的萌发过程中要形成新的细胞，必须合成核酸和蛋白质。如美国赤松种子萌发时，胚中的RNA（rRNA和tRNA）和DNA继续增加，而胚乳中RNA和DNA在相当长时间内基本不变。一般种子在吸胀后就很活跃的进行核酸和核糖体的合成，在整个萌发过程中核酸不断地合成。但是种子萌发启动和最初的蛋白质合成不是新合成的DNA的作用。

贮藏物的运转和利用

在种子形成过程中产生大量贮藏的不溶性化合物，如淀粉、蛋白质和脂类。在种子萌发时，这类化合物便在贮藏组织（子叶、胚乳）中水解转化成可运输的简单化合物，运到幼胚生长的胚根、胚芽和胚轴中去。在整个萌发过程中，贮藏组织的物质不断消耗，胚组织干重不断增加。由于呼吸和物质运输过程中需要消耗能量，贮藏组织中干物质的减少与胚中干物质的增加是不可能相等的，两者之间的比率，称为种子转化效率。在萌发过程中，贮藏组织的代谢总趋势是分解，但是同时也伴随着物质的合成，特别是某些新酶的合成，是贮藏物质消化所必需的。蛋白质种子中贮藏蛋白也可不断水解和外运，运入胚组织后重新合成新细胞形成所必需的物质。但有时也发生物质的暂时贮藏，通常是脂肪转化成淀粉。这种现象是用碘化物染色测定种子生活力的生化基础。下图是这些贮藏物转化过程的简化图解。

种子贮藏物转化过程图

种子萌发需要有适宜的环境条件才能得到整齐的发芽势和壮苗。①水分：种子只有吸收足够量的水分才能萌发，种子萌发的需水量不仅与种子的化学成分有关，还与树种及种子的形态结构有关。种子吸水速度与温度和环境的水势高低有关系。②温度：种子萌发的一系列生化和生理变化，只有在适宜的温度下才能顺利进行。一般树木种子萌发的适宜温度为20～30℃。有时变温能促进种子萌发。③氧气：随种子的萌动呼吸作用急剧上升，需要大量氧气，土壤通气不良会影响种子萌发，严重时会造成缺氧呼吸而烂种。④光照：多数树木种子萌发不需要光照，但泡桐、桦木、团花、欧洲落叶松等种子需要光照才能萌发，有的种子光照能抑制其萌发，这两类种子与光敏素的状态有密切关系。