Введение
Производство плодов без семян без оплодотворения
В ботанике и садоводстве партенокарпия – это естественное или искусственно индуцированное образование плодов без оплодотворения семязачатков, в результате чего плоды становятся безсеменными. Это явление наблюдалось с древних времен, но впервые было научно описано немецким ботаником Фрицем Ноллем в 1902 году. Стеноспермокарпия также может приводить к образованию плодов, кажущихся безсеменными, однако семена в этом случае прекращают свое развитие, оставаясь небольшими. Партенокарпия (или стеноспермокарпия) иногда возникает как мутация в природе; если она затрагивает все цветки, растение теряет способность к половому размножению, но может размножаться апомиксисом или вегетативным способом. Примером этого служат многие сорта цитрусовых, которые используют нуцеллярное эмбриональное развитие для размножения, помимо полового, и способны давать плоды без семян.
Экологическое значение
Партенокарпия некоторых плодов на растении может быть ценной. До 20% плодов дикого пастернака являются партенокарпическими. Некоторые травоядные животные предпочитают безсеменные плоды дикого пастернака, и поэтому они служат "приманкой" против поедания семян. Можжевельник юты имеет аналогичную защиту от поедания птицами. Способность производить бессеменные плоды при неудачном опылении может быть преимуществом для растения, поскольку это обеспечивает пищей распространителей его семян. Без урожая плодов животные, распространяющие семена, могут голодать или мигрировать. У некоторых растений для партенокарпии требуется опыление или другая стимуляция, что называется стимулятивной партенокарпией. Растения, которые не нуждаются в опылении или другой стимуляции для образования партенокарпических плодов, проявляют вегетативную партенокарпию. Безсеменные огурцы – пример вегетативной партенокарпии, а безсеменные арбузы – пример стеноспермокарпии, так как содержат недоразвитые (абортированные) семена. Растения, перемещенные из одной части света в другую, не всегда сопровождаются своими опылителями, и отсутствие опылителей стимулировало селекцию и выращивание человеком партенокарпических сортов.
Коммерческое значение
Безсеменность считается желательным свойством съедобных плодов с твердыми семенами, таких как банан, ананас, апельсин и грейпфрут. Партенокарпия также желательна для плодовых культур, которые трудно опылять или оплодотворять, например, инжир, томаты и цуккини. У раздельнополых видов, таких как хурма, партенокарпия повышает урожайность, поскольку нет необходимости сажать мужские деревья для обеспечения опыления. Партенокарпия нежелательна для орехоплодных культур, таких как фисташки, у которых семя является съедобной частью. Селекционеры вывели и размножили партенокарпические сорта многих растений, включая банан, инжир, опунцию, хлебное дерево и баклажан. Некоторые растения, например ананас, дают плоды без семян при выращивании одного сорта, поскольку они самобесплодны. Некоторые огурцы дают плоды без семян, если исключить опылителей. Безсеменные арбузы выращивают из семян, полученных путем скрещивания диплоидного и тетраплоидного родительских растений для получения триплоидных семян. Некоторые партенокарпические сорта имеют древнее происхождение. Самым древним известным культивируемым растением является партенокарпический инжир, который впервые был выращен не менее 11 200 лет назад. В некоторых климатических условиях обычные семенные сорта груши дают преимущественно плоды без семян из-за недостатка опыления. При опрыскивании цветов любой из растительных гормонов – гиббереллин, ауксин или цитокинин – может стимулировать развитие плодов партенокарпического типа. Это называется искусственной партенокарпией. Растительные гормоны редко используются в коммерческих целях для получения плодов партенокарпического типа. Домашние садоводы иногда опрыскивают томаты ауксином, чтобы обеспечить плодоношение. Некоторые партенокарпические сорта были созданы с использованием генетической модификации.
Неправильные представления
Большинство коммерческих сортов винограда без косточек, таких как «Томпсон без косточек», не образуют косточки не из-за партенокарпии, а из-за стеноспермокарпии. Иногда ошибочно утверждается, что партенокарпия эквивалентна партеногенезу у животных. Это неверно, поскольку партеногенез – это способ бесполого размножения, при котором происходит формирование эмбриона без оплодотворения, а партенокарпия подразумевает формирование плода без образования семян. Растительным аналогом партеногенеза является апомиксис.