植物胚胎发生和种子发育

受精后，一个单细胞被模式化为胚胎，并与储存的食物和保护性外壳一起包装，形成种子——一个休眠的、可散布的胶囊，启动下一代。

Definition

植物胚胎发生是指受精卵通过有序的细胞分裂发育形成胚胎，从而建立身体结构；种子发育是指周围营养和保护组织平行形成成熟种子的过程。

Scope

本主题涵盖开花植物的双受精、胚胎的模式化、胚乳和种皮的形成、贮藏物质的积累，以及种子休眠在萌发过程中的建立、维持和打破。

Core questions

• 双受精如何同时启动胚胎及其食物供应？
• 胚胎发生过程中植物的基本体型是如何建立的？
• 什么控制着种子休眠和萌发时间？

Key theories

双受精

在开花植物中，一个精子使卵细胞受精形成胚胎，而第二个精子与中央细胞核融合形成营养胚乳，将胚胎与其食物供应联系起来。

胚胎的顶端-基部模式化

合子的不对称分裂和随后的有序分裂，在生长素梯度的引导下，建立了茎-根轴和植物的创始分生组织。

Mechanisms

授粉后，花粉管将两个精细胞输送到胚囊；一个使卵细胞受精（形成二倍体合子），另一个与中央细胞融合形成通常为三倍体的胚乳。合子不对称分裂，模式化的细胞分裂（部分由定向的生长素运输组织）奠定了顶端-基部和径向轴以及茎和根分生组织。随着种子的成熟，它积累贮藏物质并脱水；脱落酸和赤霉素等激素平衡了休眠的施加与萌发时的解除。

Clinical relevance

种子是农业和全球粮食供应的基础；了解贮藏物质积累、休眠和萌发是种子质量、储存、育种以及作物所需均匀出苗的基础。

History

双受精是由 Nawaschin 和 Guignard 在1898年左右在开花植物中发现的，20世纪的胚胎学以及后来在模式物种中的分子遗传学阐明了胚胎如何模式化以及种子如何成熟和萌发。

Key figures

• Sergei Nawaschin
• Eduard Strasburger

Seminal works

• raven2013
• taiz2015

Frequently asked questions

什么是双受精？

双受精是开花植物特有的现象，是一个精子与卵细胞融合形成胚胎，第二个精子与中央细胞核融合形成胚乳，胚乳是滋养发育中胚胎的组织。

为什么许多种子在萌发前需要一段休眠期？

休眠可以防止种子立即萌发或在不利条件下萌发；它通过寒冷、光照或后熟等信号打破，确保萌发与适合幼苗生存的条件相吻合。