揭開(kāi)無(wú)籽果實(shí)的神秘面紗

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089(2012)02-0090-01

生活中我們見(jiàn)到的果實(shí)根據(jù)有無(wú)種子，分為有籽果實(shí)和無(wú)籽果實(shí)，而無(wú)籽果實(shí)的無(wú)籽是怎樣產(chǎn)生的？它們各自產(chǎn)生的原理相同嗎？下面就從香蕉、無(wú)籽西瓜、無(wú)籽番茄等幾種無(wú)籽果實(shí)形成的原理著手，一一揭開(kāi)無(wú)籽性狀的神秘面紗。

一、有籽果實(shí)產(chǎn)生的真相

一般有籽果實(shí)由子房壁膨大成果皮，整個(gè)胚珠發(fā)育成種子，由果皮和種子兩部分構(gòu)成了果實(shí)。其中果實(shí)內(nèi)的種子是怎樣形成的呢？這里以被子植物為例闡述其過(guò)程。當(dāng)被子植物完成雙受精以后，花被和雄蕊首先凋謝，柱頭和花柱也隨著萎縮，只有子房繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育，子房?jī)?nèi)的胚珠中受精卵經(jīng)過(guò)短暫的休眠，就開(kāi)始進(jìn)行有絲分裂，形成一個(gè)基細(xì)胞和一個(gè)頂細(xì)胞，其中基細(xì)胞經(jīng)過(guò)幾次分裂后分化形成胚柄，而其中的頂細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次分裂和分化形成球狀胚體，這時(shí)，胚柄從周圍組織中吸收并運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，供給球狀胚體的發(fā)育，當(dāng)球狀胚體發(fā)育完成后，胚柄就退化消失了。此時(shí)球狀胚體分化為胚芽、胚軸、子葉和胚根四個(gè)部分，這樣就形成了種子的胚，而受精的極核不經(jīng)過(guò)休眠，開(kāi)始進(jìn)行有絲分裂，經(jīng)過(guò)多次分裂形成大量的胚乳細(xì)胞，這些胚乳細(xì)胞就構(gòu)成了胚乳，對(duì)于雙子葉植物來(lái)說(shuō)，此時(shí)胚乳中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被胚吸收儲(chǔ)存于子葉里，最終形成無(wú)胚乳的種子，一般對(duì)于單子葉植物來(lái)說(shuō)，它的胚乳往往不被吸收而最終形成有胚乳的種子，在胚和胚乳發(fā)育的同時(shí)，珠被發(fā)育成種皮，這樣由胚、胚乳（雙子葉植物往往沒(méi)有胚乳）和種皮就構(gòu)成了一顆種子，發(fā)育著的種子存在著與生長(zhǎng)素有關(guān)的酶系，在多種酶的催化作用下，植物體內(nèi)的色氨酸經(jīng)過(guò)氨基轉(zhuǎn)換、脫氨基作用兩個(gè)氧化步驟，最終變成吲哚乙酸——生長(zhǎng)素。這樣發(fā)育著的種子產(chǎn)生生長(zhǎng)素刺激子房壁膨大形成果實(shí)，與此同時(shí)種子不斷成熟，種子和果皮形成了果實(shí)，這就是有籽果實(shí)產(chǎn)生的真相。

二、無(wú)籽果實(shí)的面紗

從有籽果實(shí)產(chǎn)生的真相中，我們了解到生長(zhǎng)素在果實(shí)形成中的重要作用，而有籽果實(shí)的生長(zhǎng)素卻來(lái)源于發(fā)育中的種子，對(duì)于無(wú)籽果實(shí)來(lái)說(shuō)，果實(shí)中根本沒(méi)有種子，那么這種果實(shí)的形成過(guò)程還需要生長(zhǎng)素嗎？如果還需要生長(zhǎng)素，生長(zhǎng)素又是從何而來(lái)的呢？下面就根據(jù)無(wú)籽西瓜、無(wú)籽香蕉和無(wú)籽番茄的形成過(guò)程一一揭開(kāi)無(wú)籽面紗。

1.無(wú)籽西瓜的形成

我們生活中常見(jiàn)的有籽西瓜往往是二倍體，當(dāng)播種二倍體西瓜種子長(zhǎng)出幼苗時(shí)，利用秋水仙素處理變成四倍體植株的幼苗，抑制正在分裂的細(xì)胞中紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不分離，從而引起染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，就發(fā)育為四倍體植株，然后用四倍體植株作母本，普通二倍體西瓜為父本，當(dāng)授以普通二倍體西瓜的花粉時(shí)，可以獲得同源三倍體植物，在第一年所結(jié)西瓜種子中含有三個(gè)染色體組，來(lái)年播種三倍體種子，長(zhǎng)出的植株作母本，由于作為母本的三倍體植株在減數(shù)分裂形成配子時(shí)，每種染色體有三條，組成三價(jià)體，發(fā)生染色體聯(lián)會(huì)紊亂，因而不能形成正常的雌配子，當(dāng)三倍體植株開(kāi)花時(shí)，需要授給普通二倍體西瓜成熟的花粉，當(dāng)二倍體花粉落在三倍體植株的柱頭上開(kāi)始萌發(fā)，二倍體西瓜的花粉中除含有少量的生長(zhǎng)素外，同樣也含有使色氨酸轉(zhuǎn)變成生長(zhǎng)素的酶系，這樣二倍體西瓜花粉萌發(fā)形成的花粉管伸入到三倍體植株的子房?jī)?nèi)并將自身合成生長(zhǎng)素的酶系轉(zhuǎn)移到其中，從而在子房?jī)?nèi)合成大量的生長(zhǎng)素，這些生長(zhǎng)素促進(jìn)三倍體西瓜的子房壁膨大發(fā)育成果皮，最終沒(méi)有形成種子，這樣三倍體植株所結(jié)的西瓜為無(wú)籽西瓜。由于三倍體無(wú)籽西瓜的無(wú)籽性狀是根據(jù)染色體變異原理培育而來(lái)的，屬于可遺傳的變異，因此這種無(wú)籽性狀是可以遺傳的。

2.無(wú)籽番茄的形成

番茄是自花傳粉植物，自然狀態(tài)下當(dāng)雌蕊和雄蕊都發(fā)育成熟后，雌雄蕊均能產(chǎn)生正常的配子，完成正常的雙受精作用，并最終形成有籽番茄。而無(wú)籽番茄的形成則是在番茄植株花蕾期，雌雄蕊未發(fā)育成熟時(shí)，即還沒(méi)有發(fā)生雙受精作用時(shí)去雄，并套袋，由于這種處理是在沒(méi)有受粉的花蕾期，因而番茄不能完成受精作用，所以就沒(méi)有種子，這時(shí)利用人工合成的一定濃度的生長(zhǎng)素溶液處理沒(méi)有受粉的番茄花蕾，依靠外源的生長(zhǎng)素處理子房壁膨大成果實(shí)，最終形成了無(wú)籽番茄。通過(guò)這種方式形成的無(wú)籽番茄的無(wú)籽性狀，由于細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生改變，僅僅是利用外源生長(zhǎng)素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育這一原理得來(lái)的無(wú)籽性狀，是不可遺傳的。

3.無(wú)籽香蕉的形成

香蕉是天然的三倍體，這種香蕉的細(xì)胞內(nèi)有3組染色體，每組有11條染色體。在形成精子和卵細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程中，出現(xiàn)染色體的聯(lián)會(huì)紊亂，因而不能形成正常的精子和卵細(xì)胞，也就無(wú)法進(jìn)行正常的受精作用形成種子。這和三倍體無(wú)籽西瓜的形成有一定的相似之處，那么香蕉的子房又是怎樣發(fā)育成果實(shí)的呢？原來(lái)香蕉在形成無(wú)籽果實(shí)過(guò)程中不需要外源生長(zhǎng)素，因?yàn)橄憬对陂_(kāi)花后期子房發(fā)育過(guò)程中，能夠合成大量生長(zhǎng)素，刺激子房發(fā)育成果實(shí)，像這種不經(jīng)授粉和其他外界刺激而產(chǎn)生果實(shí)，自然界稱為營(yíng)養(yǎng)性單性結(jié)實(shí)。自然界中單性結(jié)實(shí)的種類很多，如香蕉、鳳梨、無(wú)籽柑橘等。

綜上所述，同樣的無(wú)籽性狀，它們的形成原理卻不相同，有的無(wú)籽性狀的形成需要改變遺傳物質(zhì)，只有弄清無(wú)籽產(chǎn)生的真正原理，才能揭開(kāi)無(wú)籽性狀的神秘面紗。