Phôi học thực vật và sự phát triển của hạt

Sau khi thụ tinh, một tế bào duy nhất được tạo hình thành phôi và được đóng gói cùng với chất dinh dưỡng dự trữ và lớp vỏ bảo vệ để tạo thành hạt – một nang ngủ đông, có khả năng phân tán, khởi đầu cho thế hệ tiếp theo.

Definition

Phôi học thực vật là sự phát triển của phôi từ trứng đã thụ tinh thông qua các phân chia tế bào có trật tự để thiết lập sơ đồ cơ thể, và sự phát triển của hạt là quá trình hình thành song song các mô dinh dưỡng và bảo vệ xung quanh thành một hạt trưởng thành.

Scope

Chủ đề này bao gồm quá trình thụ tinh kép ở thực vật có hoa, sự tạo hình của phôi, sự hình thành nội nhũ và vỏ hạt, sự tích lũy chất dự trữ, và sự thiết lập, duy trì, cũng như phá vỡ trạng thái ngủ của hạt trong quá trình nảy mầm.

Core questions

• Quá trình thụ tinh kép khởi đầu cả phôi và nguồn thức ăn của nó như thế nào?
• Sơ đồ cơ thể thực vật cơ bản được thiết lập như thế nào trong quá trình phôi học?
• Điều gì kiểm soát trạng thái ngủ của hạt và thời điểm nảy mầm?

Key theories

Thụ tinh kép

Ở thực vật có hoa, một tinh trùng thụ tinh với trứng để tạo thành phôi trong khi tinh trùng thứ hai hợp nhất với các nhân tế bào trung tâm để tạo thành nội nhũ dinh dưỡng, liên kết phôi với nguồn thức ăn của nó.

Sự tạo hình đỉnh–gốc của phôi

Sự phân chia không đối xứng của hợp tử và các phân chia có trật tự tiếp theo, được hướng dẫn bởi gradient auxin, thiết lập trục chồi–rễ và các mô phân sinh ban đầu của cây.

Mechanisms

Sau khi thụ phấn, ống phấn đưa hai tế bào tinh trùng đến túi phôi; một tế bào thụ tinh với trứng (tạo thành hợp tử lưỡng bội) và tế bào còn lại hợp nhất với tế bào trung tâm để tạo thành nội nhũ thường là tam bội. Hợp tử phân chia không đối xứng, và các phân chia tế bào có hình mẫu, được tổ chức một phần bởi sự vận chuyển auxin có hướng, thiết lập các trục đỉnh–gốc và xuyên tâm cũng như các mô phân sinh chồi và rễ. Khi hạt trưởng thành, nó tích lũy chất dự trữ và khô đi; các hormone axit abscisic và gibberellin cân bằng việc áp đặt trạng thái ngủ với việc giải phóng trạng thái này khi nảy mầm.

Clinical relevance

Hạt là nền tảng của nông nghiệp và nguồn cung cấp lương thực toàn cầu; việc hiểu biết về sự tích lũy chất dự trữ, trạng thái ngủ và sự nảy mầm là cơ sở cho chất lượng hạt, bảo quản, lai tạo và sự thiết lập đồng đều mà cây trồng yêu cầu.

History

Quá trình thụ tinh kép ở thực vật có hoa được Nawaschin và Guignard phát hiện vào khoảng năm 1898, và phôi học thế kỷ XX cùng với di truyền phân tử sau này ở các loài mô hình đã làm rõ cách phôi được tạo hình và cách hạt trưởng thành và nảy mầm.

Key figures

• Sergei Nawaschin
• Eduard Strasburger

Seminal works

• raven2013
• taiz2015

Frequently asked questions

Thụ tinh kép là gì?

Đặc trưng riêng của thực vật có hoa, thụ tinh kép là sự hợp nhất của một tinh trùng với trứng để tạo thành phôi và một tinh trùng thứ hai với các nhân tế bào trung tâm để tạo thành nội nhũ, mô nuôi dưỡng phôi đang phát triển.

Tại sao nhiều hạt cần một thời gian ngủ đông trước khi nảy mầm?

Trạng thái ngủ ngăn hạt nảy mầm ngay lập tức hoặc trong điều kiện không thuận lợi; nó bị phá vỡ bởi các tín hiệu như lạnh, ánh sáng hoặc quá trình chín sau, đảm bảo rằng sự nảy mầm trùng hợp với các điều kiện thích hợp cho sự sống sót của cây con.