植物の胚発生と種子形成

受精後、単一の細胞が胚へとパターン形成され、貯蔵食料と保護外皮とともにパッケージ化されて種子を形成します。種子は、次世代を始動させる休眠状態の散布可能なカプセルです。

Definition

植物の胚発生とは、受精卵から胚が、体の基本構造を確立する秩序だった細胞分裂を経て発達する過程を指し、種子形成とは、周囲の栄養組織と保護組織が並行して成熟した種子へと形成される過程を指します。

Scope

このトピックでは、顕花植物における重複受精、胚のパターン形成、胚乳と種皮の形成、貯蔵物質の蓄積、および発芽における種子休眠の確立、維持、打破について扱います。

Core questions

• 重複受精はどのようにして胚とその食料供給の両方を開始するのでしょうか？
• 胚発生中に基本的な植物の体の構造はどのように確立されるのでしょうか？
• 種子休眠と発芽のタイミングを制御するものは何でしょうか？

Key theories

重複受精

顕花植物では、1つの精子が卵細胞と受精して胚を形成し、もう1つの精子が中央細胞核と融合して栄養胚乳を形成し、胚とその食料供給を結びつけます。

胚の頂端-基部パターン形成

接合子の非対称分裂とそれに続く秩序だった分裂は、オーキシン勾配によって導かれ、茎-根軸と植物の基礎となる分裂組織を確立します。

Mechanisms

受粉後、花粉管は2つの精細胞を胚嚢に届けます。1つは卵細胞と受精し（二倍体の接合子を形成）、もう1つは中央細胞と融合して、通常は三倍体の胚乳を形成します。接合子は非対称に分裂し、方向性のあるオーキシン輸送によって部分的に組織化されたパターン化された細胞分裂が、頂端-基部軸と放射軸、および茎頂分裂組織と根端分裂組織を形成します。種子が成熟するにつれて、貯蔵物質を蓄積し、乾燥します。ホルモンであるアブシシン酸とジベレリンは、休眠の誘発と発芽時の休眠打破のバランスを保ちます。

Clinical relevance

種子は農業と世界の食料供給の基盤であり、貯蔵物質の蓄積、休眠、発芽を理解することは、種子の品質、貯蔵、育種、および作物の均一な立毛確立に不可欠です。

History

重複受精は、1898年頃にナワシンとギニャールによって顕花植物で発見され、20世紀の発生学、そして後にモデル種を用いた分子遺伝学によって、胚がどのようにパターン形成され、種子がどのように成熟し発芽するかが明らかにされました。

Key figures

• Sergei Nawaschin
• Eduard Strasburger

Seminal works

• raven2013
• taiz2015

Frequently asked questions

重複受精とは何ですか？

顕花植物に特有の重複受精とは、1つの精子が卵細胞と融合して胚を形成し、もう1つの精子が中央細胞核と融合して、発達中の胚に栄養を与える組織である胚乳を形成することです。

多くの種子が発芽前に休眠期間を必要とするのはなぜですか？

休眠は、種子がすぐに、または好ましくない条件下で発芽するのを防ぎます。休眠は、寒さ、光、後熟などの合図によって打破され、発芽が実生の生存に適した条件と一致するようにします。