無籽西瓜為什麼會無籽?原理為何? - 花

By Oscar
at 2005-06-14T00:00

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無籽西瓜為什麼會無籽?原理為何?

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By Anthony
at 2005-06-16T13:09

作物無籽化之遺傳工程技術
利用傳統的耕作及育種生產之無籽果實，包括三倍體無籽西瓜、使用弱X光射線照射花粉後，授粉產生之二倍體無籽西瓜果實、或使用生長調節劑誘導單為結果來生產無籽葡萄果實等。現今尚可利用重組基因及轉殖技術，促進單為結果的基因表現、影響種子發育的基因、或以無籽技術或其他策略調控，達到生產無籽果實的目的，將促進蔬果生產，提高蔬果產品的市場價值。
果實的發育係由花朵胚珠內一個或多個卵細胞，與花粉中的精核受精開始，接著分成三個時期，分別是著果期、細胞區隔期、細胞擴張期(Varoquaux et al., 2000)；然而，有些植物的果實可以未經受精而發育成果實，這種特性稱為單為結果(parthenocarpy)或stenospermocarpy；另一類無籽果實是子房受精後，胚在發育過程中敗壞，使得長成的果實內不含種子。
二、傳統的育成技術
1. 三倍體無籽西瓜
三倍體無籽西瓜之產生係利用秋水仙素(Colchicine)處理二倍體普通西瓜幼苗之生長點，使其染色體數倍增成四倍體，再以此為母本與二倍體西瓜雜交，栽培出三倍體植株，由於三倍體雌雄花染色體異常的配對，使得生殖細胞無生殖能力，大多不能發育成正常種子，而在果實發育過程中相繼死亡，僅種皮稍稍發育形成白色幼小之胚，此種子嚼食並無感覺，俗稱無籽西瓜(郁，1969；郁，1975；Henderson et al., 1977)。
2. 植物生長調節劑處理
葡萄品種Delawara之花序於盛花10天前，以100 ppm GA浸泡處理，盛花後兩星期處理第二次可誘導產生無籽葡萄(Clore et al., 1965；曾, 1997)；番荔枝處理GA可誘導單為結果(楊，1989)；細胞分裂素Cytokinin-1-(2-chloro-4-pyridyl)-3-phenylurea (CPPU)處理未授粉西瓜子房誘導單為結果，以200 ppm CPPU不影響西瓜果實形狀、可溶性固形物含量等，可以在生產上應用(Yasuyoshi and Yoshiyuki, 1995)。
3. 利用弱X射線照射產生二倍體無籽果實
將經800 Gy劑量的弱X射線照射花粉對正常的二倍體西瓜授粉，可產生二倍體無籽西瓜果實 (Sugiyama et al., 2002)。
三、無籽作物的基因工程
1. 過量表達IAA生合成相關基因生產無籽果實
運用金魚草胚珠專一性之啟動子DefH9，與auxin生合成相關基因indole acetamide synthase (IaaM)基因融合，並將其導入茄子(Rotino et al., 1997)、番茄(Mazzucato et al., 1998)、葡萄(Mezzetti et al., 2002)、草莓和覆盆子(Ginzberg et al., 2004)中，或是轉殖RolB 基因至番茄，均可使基因轉殖植物單為結果(Carmi et al., 2003)，再利用F1代植物生產無籽果實；另由於種皮只含有來自母本的染色體，故藉由基因轉殖技術，使auxin於種皮過量表達，可使F2代種子敗壞，例如indole acetamide synthase (IamS)與 indole acetamide hydrolase (IamH)基因之表達(Varoquaux et al., 2000)。
2. 利用毒素基因生產無籽果實
利用細胞毒素基因barnase置於種皮特異性啟動子之下，並結合Cre-lox專一重組系統，經由雜交育種方式，達到防止F2代種子產生的目的(Varoquaux et al., 2000)。
3. 單為結果基因之使用
番茄parthenocarpic fruit (pat)基因突變，導致花畸形發育、雄不稔及單為結果的產生(Mazzucato et al., 1998)。
4. 利用無籽技術（’terminator technology’）生產無籽果實
將胚發育後期pLEA4基因啟動子融合毒素基因RIP，並於其中插入p35S::Tn10兩端皆為lox-site片段，轉殖至植物，另將p35S(3teto)啟動子融合Cre基因轉殖至另一植物，當兩植株雜交產生F1植株，利用四環素（tetracycline）處理，啟動Cre基因表現將p35S::Tn10切下，而使毒素基因大量表達於胚發育後期，進而產生無籽果實(Varoquaux et al., 2000)。

By Daph Bay
at 2005-06-15T07:39

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at 2005-06-18T05:52

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By Candice
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By Ophelia
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無籽西瓜是由四倍体品種與二倍体品種的精卵結合後，產生三倍体種子。從這樣的種子雖然照樣能夠長出西瓜，但因開花結種時染色体分離混亂，導致種子夭折，以致“無籽”。無子西瓜就是果實中沒有種子的西瓜。根據獲得無子西瓜方法的不同，可把無子西瓜分為三倍體無子西瓜、激素無子西瓜、染色體易位的少子乃至無子西瓜。三倍體無子西瓜是以四倍體少於西瓜為母體，普通二倍體西瓜為父本配製的三借體種子，經播種種植后獲得的果實。三倍體植物由於染色體是奇數，不能形成正常的配子，因此具有高度的不孕性。其子房在正常花粉的刺激下發育成正常的果實，而胚珠卻不能發育成成熟的種子，從而形成無子西瓜。三倍體無子西瓜可以透過種子進行生產，手續簡單，是目前獲得無子西瓜的主要途徑，最具實用價值。這裡所說的無子西瓜都是指三倍體無子西瓜。激素無子西瓜是利用天然或外源激素處理普通西瓜的子房或果柄，促進子房的膨大和發育而形成的。染色體易位的少子或無子西瓜，是利用射線處理，誘發其染色體易位引起不育而獲得的。例如，用X射線或γ射線處理西瓜種子，可使植株大部分花粉失去發芽力，井使多數胚不孕。利用它與正常品系雜交，其雜種一代再授以正常花粉，就可以得到少子或無子西瓜。

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