Согласно ботанической характеристике, кукуруза, Zea maize L. (maize) — это однолетнее, однодомное, раздельнополое растение, цветы которой собраны в верхушечные соцветия – кисть, и боковое соцветия — початок. Элементы мужского генеративной сферы кукурузы, а именно метелки, пыльники, пыльцевые зерна, спермии, а также элементы женственной генеративной сферы кукурузы, а именно початок, зерновки, зародышевые мешки и яйцеклетки служат объектом различных биотехнологических исследований. Кукуруза — это растение в основном с перекрестным опылением, с частью самоопыление, из-за перекрытия периодов конца цветения метелки и начала цветения початков на одном растении. Женское соцветие (початок) кукурузы закладывается в нижней части стебля растения, в пазухе листа, позже, чем мужское соцветие (метелка).
Завязь в цветке на початке кукурузы Zea mays L. (maize) монокарпелярная, одногнездная, содержит один семязачаток. Семязачаток апотропный (или анатропный), по строению приближается к анакампилотропному, сидячий, с мощно развитой плацентохалазой, крассинуцелятный, битегмальный. Микропиле сформировано сомкнутыми концами внутреннего интегумента. У кукурузы клетки эпидермиса нуцеллуса делятся периклинально, образуя многослойный нуцелярный колпачок (Модилевский 1958; Чеботарь, 1972; Батыгина, 1987; Поддубная-Арнольди, 1964).
У цветочных растений гаметогенез распределяется на микроспорогенез и мегаспорогенез, приводящих к образованию пыльцы и зародышевого мешка соответственно (Russell, 1979). Зрелый мужской гаметофит (пыльца) содержит три клетки, две клетки спермиев — гаплоидные мужские гаметы и одну вегетативную, координирующую попадания спермиев к женскому гаметофиту — зародышевый мешок (Weterings, 2004).
При мегаспорогенезе для семязачатка кукурузы свойственно образование в нуцеллусе одноклеточного археоспория, из которого возникают материнские клетки — тетрада мегаспор. Согласно Polygonum-типу по классификации И.Д. Романова (1945) зародышевый мешок кукурузы возникает из нижней (халазальной) клетки тетрады мегаспор. В результате трех последовательных делений образуется восьми ядерный зародышевый мешок — ценоцит, который имеет два полюса, в каждом из которых возникает группа из четырех ядер разделеных большой вакуолью, занимающей центральную часть клетки [Russell, 1979; Подд.-Арнолд., 1964, Батигина , 1987, Чеботарь, 1972].
Зрелый зародышевый мешок злаков, в том числе кукурузы Zea mays L. (maize), погруженный в несколько слоев диплоидных клеток семязачатка и состоит из семи клеток, три из которых представляют собой яйцевой аппарат, большая центральная клетка с двумя ядрами и три клетки антипод [Weterings, 2004; Батыгина, 1987, Чеботарь, 1972]. Зародышевому мешку и всем его клеткам свойственна полярность..
Ботаническая характеристика кукурузы Zea mays L. (maize) описывает содержание зрелого яйцевого аппарата кукурузы представленого полярными клетками — яйцеклеткой и синергидами. Яйцеклетка всех злаков лежит ниже синергид, немного сдвинута в сторону и вдается в центральную клетку. Синергиды расположены над яйцеклеткой на входе в зародышевый мешок, имеют зубообразные вырасты и полисахаридный нитчатый аппарат. Яйцеклетка в апикальной части имеет почти круглое ядро с одним ядрышком, в базальной части — вакуоль. Клетки синергид в апикальных частях имеют вакуоли, в базальных — ядра. Синергиды кукурузы в микропилярной части имеют развитую оболочку, в апикальной — плазмалему. К моменту оплодотворения оболочка яйцеклетки различается лишь в базальной части (микропилярной), в апикальной части яйцеклетка окружена плазмалеммой.
Антиподальный аппарат представлен двухъядерными и сильно вакуолизированными клетками, причем митотическая активность присуща клеткам, содержащих одно ядро (Поддубная-Арнольди, 1964; Чеботарь, 1972). Для сформированного зародышевого мешка злаков, соответствующего Polygonum-типа присуще наличие трех антипод. Для зрелого (стадия созревания зародышевого мешка до оплодотворения) — более десяти (Поддубная-Арнольди, 1964, Коробова, Батыгина, 1987, Чеботарь, 1972). Существуют свидетельства о наличии комплекса антипод у кукурузы Zea mays L. (maize) на момент оплодотворения в количестве, достигающем сотни (Чеботарь, 1972). Однако процесс деления в антиподах у некоторых злаков наблюдается и при развитии зародыша и эндосперма, поэтому количество антипод может достичь даже более 100, это касается и кукурузы. В большинстве случаев полное их разрушение отмечается на 10-15-е сутки после опыления. Но у отдельных сортов кукурузы антиподы сохраняются даже в зрелой зерновке (Батыгина, 1987).
Согласно ботанической характеристики кукурузы, для подходящего к оплодотворению зародышевого мешка кукурузы типичными являются крупные и сильно приближенные полярные ядра. Полярные ядра очень редко могут сливаться, при определенных условиях до оплодотворения (Чеботарь, 1972, Коробова, 1962). Оболочка полярных ядер двумембранная, и в отличие от яйцеклетки, равномерная (Чеботарь, 1972). Центральная клетка – самая большая клетка зародышевого мешка и наиболее вакуолизированная. Для злаков свойственно тройное слияние — одновременное слияние двух полярных ядер и ядра спермия. Центральная клетка диплоидная, после ее оплодотворения образуется триплоидный эндосперм [Батыгина, 1987, Чеботарь, 1972].
Автор статьи и фото в статье: Ляпустина Е.В.