การเกิดเอ็มบริโอและการพัฒนาของเมล็ดในพืช

หลังจากการปฏิสนธิ เซลล์เดียวจะถูกกำหนดรูปแบบให้เป็นเอ็มบริโอและบรรจุด้วยอาหารสะสมและเปลือกป้องกันเพื่อสร้างเมล็ด ซึ่งเป็นแคปซูลที่อยู่เฉยๆ สามารถกระจายพันธุ์ได้ และเป็นจุดเริ่มต้นของพืชรุ่นต่อไป

Definition

การเกิดเอ็มบริโอในพืชคือการพัฒนาของเอ็มบริโอจากไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิผ่านการแบ่งเซลล์ที่เป็นระเบียบซึ่งสร้างแผนผังลำตัว และการพัฒนาของเมล็ดคือการก่อตัวพร้อมกันของเนื้อเยื่อที่ให้สารอาหารและป้องกันโดยรอบให้กลายเป็นเมล็ดที่สมบูรณ์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการปฏิสนธิซ้อนในพืชดอก การกำหนดรูปแบบของเอ็มบริโอ การก่อตัวของเอนโดสเปิร์มและเปลือกหุ้มเมล็ด การสะสมของสารสำรอง และการสร้าง การคงอยู่ และการทำลายการพักตัวของเมล็ดในการงอก

Core questions

• การปฏิสนธิซ้อนเริ่มต้นทั้งเอ็มบริโอและแหล่งอาหารของมันได้อย่างไร?
• แผนผังลำตัวพื้นฐานของพืชถูกสร้างขึ้นได้อย่างไรในระหว่างการเกิดเอ็มบริโอ?
• อะไรควบคุมการพักตัวของเมล็ดและช่วงเวลาของการงอก?

Key theories

การปฏิสนธิซ้อน

ในพืชดอก อสุจิหนึ่งตัวปฏิสนธิกับไข่เพื่อสร้างเอ็มบริโอ ในขณะที่อสุจิตัวที่สองรวมกับนิวเคลียสของเซลล์ส่วนกลางเพื่อสร้างเอนโดสเปิร์มที่ให้สารอาหาร ซึ่งเชื่อมโยงเอ็มบริโอกับแหล่งอาหารของมัน

การกำหนดรูปแบบด้านบน-ด้านล่างของเอ็มบริโอ

การแบ่งตัวแบบไม่สมมาตรของไซโกตและการแบ่งตัวที่เป็นระเบียบในภายหลัง ซึ่งนำโดยการไล่ระดับของออกซิน จะสร้างแกนยอด-รากและเนื้อเยื่อเจริญเริ่มต้นของพืช

Mechanisms

หลังจากการผสมเกสร หลอดละอองเรณูจะนำเซลล์อสุจิสองเซลล์ไปยังถุงเอ็มบริโอ โดยเซลล์หนึ่งจะปฏิสนธิกับไข่ (ก่อตัวเป็นไซโกตแบบดิพลอยด์) และอีกเซลล์หนึ่งจะรวมกับเซลล์ส่วนกลางเพื่อสร้างเอนโดสเปิร์มซึ่งโดยทั่วไปเป็นแบบไตรพลอยด์ ไซโกตจะแบ่งตัวแบบไม่สมมาตร และการแบ่งเซลล์ที่เป็นรูปแบบซึ่งจัดระเบียบโดยส่วนหนึ่งโดยการขนส่งออกซินแบบมีทิศทาง จะวางแกนด้านบน-ด้านล่างและแกนรัศมี รวมถึงเนื้อเยื่อเจริญส่วนยอดและราก เมื่อเมล็ดเจริญเต็มที่ มันจะสะสมสารสำรองและแห้งลง ฮอร์โมนกรดแอบไซซิกและจิบเบอเรลลินจะรักษาสมดุลระหว่างการบังคับให้เกิดการพักตัวกับการปลดปล่อยการพักตัวเมื่อมีการงอก

Clinical relevance

เมล็ดเป็นพื้นฐานของการเกษตรและแหล่งอาหารทั่วโลก การทำความเข้าใจการสะสมสารสำรอง การพักตัว และการงอกเป็นพื้นฐานของคุณภาพเมล็ด การเก็บรักษา การปรับปรุงพันธุ์ และการตั้งต้นของพืชที่สม่ำเสมอซึ่งพืชผลต้องการ

History

การปฏิสนธิซ้อนถูกค้นพบในพืชดอกโดย Nawaschin และ Guignard ประมาณปี 1898 และวิชาคัพภวิทยาในศตวรรษที่ 20 และต่อมาพันธุศาสตร์โมเลกุลในสปีชีส์ต้นแบบได้ชี้แจงว่าเอ็มบริโอถูกกำหนดรูปแบบอย่างไร และเมล็ดเจริญเติบโตและงอกได้อย่างไร

Key figures

• Sergei Nawaschin
• Eduard Strasburger

Seminal works

• raven2013
• taiz2015

Frequently asked questions

การปฏิสนธิซ้อนคืออะไร?

การปฏิสนธิซ้อนเป็นลักษณะเฉพาะของพืชดอก คือการรวมตัวของอสุจิหนึ่งตัวกับไข่เพื่อสร้างเอ็มบริโอ และอสุจิตัวที่สองกับนิวเคลียสของเซลล์ส่วนกลางเพื่อสร้างเอนโดสเปิร์ม ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อที่หล่อเลี้ยงเอ็มบริโอที่กำลังพัฒนา

ทำไมเมล็ดหลายชนิดจึงต้องการระยะพักตัวก่อนที่จะงอก?

การพักตัวป้องกันไม่ให้เมล็ดงอกทันทีหรือภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย โดยจะถูกทำลายโดยสัญญาณต่างๆ เช่น ความเย็น แสง หรือการสุกหลังเก็บเกี่ยว เพื่อให้แน่ใจว่าการงอกจะเกิดขึ้นพร้อมกับสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการอยู่รอดของต้นกล้า