相信大家都见过无籽西瓜,但是,一定很少有人知道它们是怎么来的

注意:以下内容是原理讲解,不想看或看不懂就直接翻到下面的具体操作

黑皮无籽西瓜怎么来的(无籽西瓜是怎么来的)(1)

无籽西瓜

无籽西瓜和普通西瓜一样,正常开花,结果,但是却没有种子,那么,这是为什么

要想弄清这个问题,就要先知道种子是怎么来的

种子的来源

种子是植物的生殖器官,由受精卵发育来

受精卵由卵细胞与精子结合形成,卵细胞位于雌蕊子房的胚珠内,精子位于雄蕊花药产生的花粉中

当花粉落到雌蕊柱头上时,萌发花粉管,生长至胚珠,精子沿花粉管进入胚珠,与卵细胞结合形成受精卵(当然,同时也会发生另一个结合,这里暂时不说)

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雌蕊

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雄蕊

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受精卵形成后,开始分裂,分化,形成种子的胚,这个过程中会产生生长素,促使子房发育,形成果实

如何没有种子

如果想要没有种子,只要去除掉上面任意一个形成种子的条件就可以

比如不受精,但是这样也不会有果实

那有没有什么方法既可以没有种子,又可以有果实?

答案是有的,西瓜的花粉中,含有生长素酶,只要授粉,就可以使子房发育,只要使受精无法进行就可以

常用的就是三倍体植株,三倍体有三个染色体组,三倍体植株形成的精子和卵细胞都是异常的,大多会凋亡,因此,很难形成种子(当然,偶尔有几个种子也正常,后面会说原因)

现在来说一说三倍体为什么不能正常生殖

三倍体

三倍体是有三组染色体的生物,正常的生物一般都是两组染色体(二倍体),三倍体一般是植物才会有,动物极难出现。

三倍体是由二倍体产生的配子与四倍体产生的配子结合成的受精卵发育成(精子,卵细胞都是配子)

在形成精子,卵细胞时,都要进行减数分裂,减数分裂时,二倍体同源染色体配对(联会),被纺锤丝均等分开,两部分各有一组染色体,这种配子是正常的;四倍体同源染色体同样可以正常配对,也可以被纺锤丝均等分开,两部分各有两组染色体,这种配子也是正常的。

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二倍体减数分裂第一期图解

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四倍体减数分裂第一期图解

减数分裂还有一个过程,暂时不说

二倍体和四倍体都能形成正常配子,它们的配子也可以正常结合形成受精卵

二倍体的配子和四倍体的配子也可以正常结合形成受精卵,但是受精卵是三倍体,三倍体可以正常进行有丝分裂,因此三倍体可以正常生长,但是三倍体在减数分裂时却会出现问题

三倍体减数分裂时染色体联会,但是三倍体有三个染色体组,其中两个染色体正常配对,剩下的一个染色体无法正常配对,会造成联会紊乱;正常配对的染色体被纺锤丝牵到细胞两端,剩余的一组会随着细胞质的分开而被随机分开,因此,会造成每个配子中出现多余的染色体,这些染色体不够一个染色体组,数量或多或少,这种细胞是严重异常的,会自动凋亡

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三倍体联会紊乱,这种情况配子异常

当然,三倍体偶尔也会产生正常配子,如果多出来的一组染色体正好都被分裂到同一个配子中,这两个配子一个是两组染色体,一个是一组染色体,如果此时另一种配子也是正常的,同时它们结合,这样是可以形成受精卵的,因此三倍体植物偶尔形成种子也是很正常的,只不过概率很小,而且一组染色体的染色体数量越多,概率越小

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三倍体联会紊乱,但配子正常

由于植物的染色体数量一般很多,因此能产生正常配子的概率极低,就算出现,数量也很小,整体影响不大,所以西瓜就通过三倍体来实现无籽

四倍体又是怎么来的

那么,问题来了,既然三倍体是二倍体和四倍体杂交来的,那么四倍体又是怎么来的

正常的植物都是二倍体,如果使它们染色体加倍,就是四倍体了,细胞在有丝分裂后期时,同一个细胞中有四组染色体,如果此时阻止它继续分裂,就变成四倍体了

染色体是被纺锤丝牵着移动的,只要破坏纺锤丝,就能阻止分裂继续,低温可以抑制纺锤丝形成,但是正常生长的植株用这种方法并不方便;还有一种方法,秋水仙素,这种化学试剂也可以抑制纺锤丝形成,只要在刚发芽的二倍体植株芽尖滴上适量秋水仙素,就可以把它转变成四倍体

(秋水仙素有毒,浓度和用量必须控制好)

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秋水仙素抑制纺锤体形成导致有丝分裂的二倍体细胞变成四倍体

四倍体和二倍体植株都有了,接下来就是杂交它们,将二倍体植株的花粉涂到四倍体植株的柱头上,这样,得到的种子就是三倍体种子

将三倍体种子种下,由于三倍体减数分裂时联会紊乱,形成的配子异常,因此很难形成受精卵,也就不会有种子,但是三倍体花粉有生长素酶,授粉后子房就可以正常发育,因此是有果实的

长出来的西瓜就是无籽西瓜

这些是原理,接下来看一下怎么操作

第一年,种下正常的西瓜种子(二倍体),发芽后将适量合适浓度的秋水仙素滴在芽尖上,诱导为四倍体,开花后,将雄花摘掉,将二倍体西瓜的花粉涂在四倍体西瓜的柱头上面,得到的种子第二年种下,同株授粉,结出的西瓜就没有种子

最后提示,这个操作成功率并不是百分之百,有可能诱导不成功,也有可能导致植株死亡,另外,秋水仙素有剧毒,不要轻易尝试(而且不好买)

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