Партенокарпия у растений¶

Партенокарпия — образование плодов без оплодотворения, при котором развитие завязи происходит без слияния половых клеток. Явление распространено у культурных растений, особенно у огурца, томата, некоторых сортов винограда, цитрусовых и банана. Партенокарпические плоды, как правило, не содержат полноценных семян либо содержат пустые семена-«пустышки». Термин происходит от греческих слов parthenos — «дева» и karpos — «плод», то есть буквально «девственный плод».

¶Сущность явления

При обычном половом размножении плод формируется после опыления и оплодотворения, когда в завязь поступают стимулы от развивающегося зародыша. При партенокарпии завязь развивается в плод без оплодотворения, но под действием гормональных сигналов — в первую очередь ауксинов и гиббереллинов. Эти фитогормоны запускают деление и растяжение клеток стенок завязи, что и приводит к формированию плода.

Различают две основные формы:

• Вегетативная партенокарпия — плод развивается без опыления вообще, только за счёт внутренних гормональных процессов.
• Стимулятивная (индуцированная) партенокарпия — для запуска развития необходимо опыление или иное раздражение рыльца, но оплодотворения не происходит.

От партенокарпии следует отличать партеногенез — развитие зародыша из неоплодотворённой яйцеклетки, и апомиксис — образование зародыша из соматических клеток. Партенокарпия касается именно плода, а не зародыша.

¶Причины и механизмы

Способность к партенокарпии определяется генетически и регулируется гормональным балансом. Ключевую роль играют:

• Ауксины — стимулируют рост завязи и формирование плода.
• Гиббереллины — способствуют растяжению клеток и увеличению размера плода.
• Цитокинины — влияют на деление клеток.

У ряда культур партенокарпия закреплена селекцией. Например, современные тепличные гибриды огурца созданы так, что плоды завязываются без опыления и не нуждаются в насекомых-опылителях. Это особенно важно при выращивании в закрытом грунте, где доступ пчёл и шмелей ограничен.

¶Партенокарпия у огурца

Огурец — наиболее известный пример практического использования партенокарпии. Сорта и гибриды делят на:

• Пчёлоопыляемые — требуют опыления, формируют семена.
• Партенокарпические — завязывают плоды без опыления, семена не развиваются.
• Самоопыляемые — опыляются в пределах одного растения.

Партенокарпические гибриды огурца обозначают в каталогах специальными значками. Их главные преимущества — отсутствие горечи, связанной с семенами, раннее и дружное плодоношение, пригодность для теплиц. Однако такие растения не дают полноценных семян для размножения, поэтому их выращивают только из покупных семян F1.

¶Другие культуры

Партенокарпия встречается у многих видов:

У банана культурные сорта вообще не образуют семян и размножаются вегетативно, что делает их крайним случаем партенокарпии.

¶Значение в сельском хозяйстве

Партенокарпия имеет большое практическое значение:

• Бессемянность — плоды удобнее в переработке и потреблении.
• Независимость от опылителей — важно для теплиц и регионов с дефицитом насекомых.
• Стабильность урожая — плоды завязываются при неблагоприятной погоде, когда опыление затруднено.
• Раннее созревание — сокращается период до сбора урожая.

Вместе с тем есть и ограничения: партенокарпические гибриды требуют покупки семян, а их плоды часто менее ароматны и питательны, чем у опылённых растений, поскольку не формируют полноценных семян с запасом питательных веществ.

¶Выведение партенокарпических сортов

Селекция партенокарпических форм ведётся методами гибридизации и отбора. Для огурца и томата используют скрещивание с последующим отбором линий, устойчиво завязывающих плоды без опыления. Применяют также обработку растений фитогормонами для индукции партенокарпии у обычных сортов — этот приём используют, например, при получении бессемянных томатов и некоторых плодов в промышленных условиях.

¶Интересные факты

• Термин ввёл в научный оборот в конце XIX века; явление изучали ещё в начале XX столетия.
• Бессемянный арбуз получают не партенокарпией, а скрещиванием тетраплоидных и диплоидных форм, что даёт триплоидные растения со стерильными семенами.
• В природе партенокарпия встречается у растений, растущих в условиях, где опылители редки.
• Партенокарпические плоды часто мельче и легче, чем опылённые, из-за отсутствия развивающихся семян.

¶Критика и ограничения

Некоторые исследователи отмечают, что массовое использование партенокарпических гибридов снижает генетическое разнообразие культур и повышает зависимость аграриев от семеноводческих компаний. Кроме того, вкусовые качества бессемянных плодов нередко уступают традиционным. В органическом земледелии отношение к партенокарпии неоднородно: часть стандартов допускает её, часть — ограничивает.

Источники: учебники по физиологии растений, работы по селекции овощных культур, материалы по биологии размножения покрытосеменных.