单性结实
单性结实(parthenocarpy)是指子房不经过受精作用而形成不含种子果实的现象。单性结实的果实里不产生种子,形成无籽果实(seedless fruit)。单性结实有两类:天然单性结实(natural parthenocarpy)和刺激性单性结实(stimulative parthenocarpy)。
在植物学和园艺学上,单性结实(英语:Parthenocarpy)是指天然或人工作用下使胚珠不经授粉而结果的现象。在胚珠未经受精的情况下,子房产生发育而形成无籽果实(Seedless fruit)。与种子败育(Stenospermocarpy)不同,单性结实发育出来的果实是真正无籽的;而通过种子败育发育出来的果实,事实上只是由于在种子很小的时候发生了胚胎放弃,而使得种子保持在了很小和败育的状态而已。
单性结实像种子败育一样,偶尔也会在自然界以突变的形式出现。出现单性结实的个体无法经由有性生殖繁殖,但仍可借由无性生殖的方式产生后代。
影响单性结实的主要因素为植物激素的作用,生长素、赤霉素和脱落酸等都对单性结实有显著的影响,且各激素的平衡对单性结实的影响大过单一激素的影响。温度、光照等环境因子也会透过影响植物激素的合成而间接影响单性结实。
基本信息
- 中文名
单性结实
- 主要为害部位
胚珠
研究历史
对单性结实的研究可追溯至1950年代,Nitch提出单性结果中有类似珠心(nucellar tissue)的组织,Lin和Splittstoesser等人则在研究番茄的单性结实品种Severianin时发现和种子结构类似的组织(pseudoembryos),并发现单性结实的许多性状受pat-2基因影响,同时观察到温度对单性结实的影响,实验不同变量下各单性结实品种的座果率(Percentage of fruit-set)变化。之后陆续有许多科学家展开对单性结实的研究,有些从各种激素的影响着手,有些从环境因子的影响着手,有些则着眼于遗传与分子生物学的层面。中国植物学家曾骧发现胚珠会影响单性结果中植物激素的合成,也有其他研究支持胚珠的多寡会影响单性结实的比率,因为胚珠越多,越有助于生长素的合成。张上隆、曹碚生和戴惠学分别研究温州蜜柑、黄瓜与番茄等三种会单性结实的品种,探讨各种激素对单性结实的影响。
机制
已知有四种诱导单性结实的机制:授粉诱导、环剥诱导、振动诱导和化学诱导。
授粉诱导
将不活化的花粉或他种植物的花粉授粉到柱头上,胚珠虽不会受精,却能诱发单性结实。原因可能是花粉带有的激素,或授粉后开启了一连串机制使子房开始发育。
环剥诱导
环剥阻碍了生长素向根部的运送,使生长素大量累积在切口上而刺激单性结实。另外环剥也可使果实中的养分增多。
振动诱导
已有实验证实振动可诱发茄瓜产生单性结实,田中的植物较温室里的植物容易形成单性结实,可能是风吹增加振动而诱发的缘故。
化学诱导
某些植物可藉化学方法关闭其正常产生种子的途径,使其无法形成正常的有子果实。使用生长素、细胞分裂素、赤霉素、矮壮素和青鲜素都能诱导某些物种单性结实。主流的“激素平衡理论”认为单性结实受到各激素复杂的交互作用影响,不同激素间的平衡状态比单一激素的影响更大,在各种激素在特定浓度的状态才会造成单性结实的高峰。不同植物有不同的最佳激素平衡浓度,且影响其结实的激素种类亦不同。
影响因素
环境因子
单性结实受许多环境因素如温度和光照时数影响,这些环境因素会影响植物激素的合成,而间接影响单性结实。
温度
苹果、梨、番茄等植物在低温时较容易单性结实,这可能是低温促进赤霉素或生长素增加的结果。另有研究发现高温会诱导茄瓜产生单性结实,原因是高温大大降低了花粉的萌发率而增加单性结实的可能性。许多研究都认为温度的变化会打破植物体内原有的激素平衡状态,而影响子房的发育。
光照时数
短光照较能引起单性结实,Nitch的研究就曾表明短光照造成黄瓜的单性结实增加,Rudich则认为短光照增加生长素的合成,因而间接导致单性结实的产生。