作物种子的多胚现象

种子检验课程论文

作物种子的多胚现象题目

学院农学院

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指导教师

2012 年12 月11 日

作物种子的多胚现象

摘要在正常情况下植物的胚是有性生殖过程中卵细胞和精子融合之后发育而成的。通常植物只产生一个胚囊, 每一个胚囊也只能产生一个卵细胞, 故受精后只能发育成一个胚。但有些植物种子中往往有两个或更多的胚存在, 这种现象称为多胚现象。本文现在就多胚现象的类型, 产生的原因, 在实践中的意义及其诱导做简单的论述。关键字: 作物, 种子, 多胚现象, 育种

在一个胚珠中产生两个或两个以上胚的现象。产生多胚现象的原因有：合子、原胚或胚柄裂生形成多个胚，一个胚珠中有多个胚囊，每个胚囊发育成一个胚：受精卵正常发育成胚的同时、助细胞、反足细胞以及胚囊外面的珠心组织等也发育成胚。由胚囊外面的珠心或珠被发育形成的胚，称为不定胚。利用柑桔属植物的不定胚繁殖，被认为既能保持品种的优良特性、同时也可以避免重复地无性繁殖而发生的衰退。从合子或原胚诱导产生多胚、对大量繁殖带合子特性的幼苗有重要意义

1.多胚现象的类型

1.1真多胚

真多胚现象是指同一个胚囊中发育几个胚的情况而言，其形成方式有两种。一种是胚囊中的受精卵（合子）在发育成为原胚细胞的过程中，通过各种分裂方式形成合子裂生胚；有时由助细胞和反足细胞发育而来的助细胞和反足细胞胚。另一种是从珠心或珠被在发育过

程中长入胚囊而形成的多胚。后一种情况由于胚是从珠心的体细胞所发生，所以称为自发多胚，这种胚称不定胚。

1.1.1合子裂生胚

即指卵细胞和精细胞结合形成合子后发育成的胚通过裂生或出芽方式产生多个胚。这种裂生多配的现象在裸子植物中较常见，如松属中的某些植物在胚的发育过程中，一个受精卵可单独分裂成四个幼胚，在被子植物中，这种现象也存在，如美洲赤莲、郁金香椰子、耳叶报春等一些种子的多胚现象都由顶细胞分裂出的细胞所组成、美冠兰、玉凤花属等的种子的合子可能产生一群细胞，这些细胞发育为多个胚。而美洲金楼梅则由原胚出芽产生多个胚，美冠兰的丝状原胚分枝，每个分枝顶端细胞可形成一个胚。

1.1.2分胚柄

多胚来自胚柄细胞，如猕猴桃的胚柄可形成多个胚，在爵床科植物中多胚柄多胚现象更为普遍。

1.1.3助细胞，反足细胞多胚

被子植物胚囊中除卵细胞以外的其他细胞，如助细胞，反足细胞等受精后也可能发育成胚。岩石菜助细胞就可以发育成多胚茨藻的卵细胞和助细胞均受精发育为2个二胚体胚，类似情况还见于怪柳中、狼尾草及菊科的某些种植物中。在马兜铃等植物都可发育为单倍体胚或受精为二倍体胚。

1.1.4不定胚

有些植物的珠心细胞、珠被细胞也可发育成胚，这类胚称不定胚，又称体外胚。珠心胚多由近珠孔端的珠心细胞产生，常含浓厚的细胞质及淀粉，通过活跃分裂形成胚性细胞群挤入胚囊中，形成不定胚。珠心胚在柑橘属中很普遍，可以有数十个珠心胚和合子胚共存一个胚囊中。芒果也有珠心胚，可多达50个。仙人掌、兰科植物、浦桃均有珠心胚。珠被胚与受精无关，垂花绶草内珠被顶端及其下方细胞产生2—6个不定胚原胚，红花珠被的内表皮也能产生多个不定胚原胚。

1.2假多胚

即有两个或更多珠被结和在一起形成多胚如红冬茄属或有一个胚珠中多个胚囊形成多胚，如黑核桃、柑橘属、草地早熟禾和木麻黄等植物。而在裸子植物的胚珠中绝大多数有两个以上颈卵器、如松树的颈卵器有1到十多个，柏树植物多达100个以上，其多胚是由多个颈卵器中的卵细胞受精后分别发育而成的。

2.多胚现象产生的原因

多胚现象产生的原因主要有四个方面（1）由于受精卵分裂形成几个胚，合子裂生属此类型。（2）由配子生殖产生而产生，几多胚是由助细胞、反足细胞等非生殖细胞发育而成,助细胞、反足细胞胚属于此类型。（3）因无孢子生殖而产生，即珠心、珠被、珠柄等细胞直接发言成胚,不定胚属此类型。 (4) 因一个胚珠中发生多个胚囊,假多胚属于此类型。此外,有些植物中,多胚现象的发生不限于一种方式,如洋葱的额外胚可由助细胞和反足细胞发育而成,也可以由珠被发育

而成。

3.多胚现象的实践意义

在许多植物胚胎发育过程中都存在多胚现象这是自然长期选择的结果,对植物的生长发育无疑有促进作用的,但在农业生产实践中多胚现象除了有利的方面,也存在不利的方面。有利之处表现为,珠心胚课提供与母体遗传性相同的幼苗,可保持品种的优良特性,又可避免因长期营养繁殖而产生衰退现象:一粒种子内的多胚现象可能有单倍体、二倍体及三倍体的各种组合,在育种工作中,其中单倍体可以通过加倍而成为纯和的二倍体。不利方面主要表现为,如柑橘的珠心胚的产生对柑橘杂交育种是一种障碍,因为珠心细胞是体细胞,只具有母本的遗传特性,而杂交育种要的是由受精卵发育而来的胚,杂交胚因为不定胚的干扰生长分化能力弱,股怎样区别珠心胚,抑制其生长发育在杂交育种上是一个重要的问题。

4.多胚现象育种方面的应用

作物多胚现象作为一种特殊的生殖表现形式,在育种上有及其重要的价值.(1) 从多胚中筛选诱发具有无融合生殖性质的不定胚,用于固定作物的杂交形式 (2) 某些杂交合体作物可利用多胚苗产生的单倍体进行加倍获得纯和二倍体,用于选育强优组合. (3) 根据多倍胚苗可产生单倍体的特点,把多胚秒基因导入亲本,用于常规育种,缩短育种年限。(4) 有些作物可以直接种植多胚苗的种子而取得省种,增产和优质的效益。

基于以上的原因育种工作者主要途径利用单胚种质通过物理化学等因素的诱导处理获得多胚种质.(1) 物理因素诱导分别用不同剂量的X-射线照射单倍体种子在不同的时代中都获得了低频率多胚苗变异利用γ-射线照射某些种子发现某些品种在M0代出现低频的多胚苗2化学诱导利用小麦单胚品种Gaba在开花后3-5天用浓度为2g/l的2,4-D喷洒开花后11天发现子房内有多胚体发育并出现有1个或1个以上的多芽胚。3远缘杂交利用鸭茅摩擦禾与单胚玉米品种杂交再用玉米回交4次,在后代中获得10.5%-44.4%的多胚苗。(4 ) 改变光照条件。利用短日8小时处理单胚水稻品种金早5号,在后代中获得低频率的双胚苗。

在多倍性物种中通过无孢子生殖和不定胚生殖等方式都有可能形成多倍性多胚苗,或者将现有的二倍体的多胚苗材料通过人工诱导加倍后的方法也可以获得多倍性多胚体种苗,关于由二倍性多胚苗的诱变为四倍性多胚苗后其特性的变异性问题在过去一直没有引起研究者的重视。

总之多胚现象在某些植物的生长和发育的过程中普遍存在但要注意的是并不是每一个胚都能发育成熟特别是裸子植物中在胚胎发育早期多胚现象虽说很普遍但后来的发育过程中通过胚胎选择在成熟种子中往往只有一胚其余的幼胚一般都在发育的过程夭折。