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Es el fenómeno por el cual se forman en la semilla más de un embrión, independientemente del origen de los mismos. Los embriones se pueden originar del cigoto, de las sinérgidas, las antípodas, la nucela o del tegumento. Por lo tanto, pueden ser haploides, diploides o triploides en distintas combinaciones. Se dice que la poliembrionía es simple cuando en un mismo saco embrionario se desarrollan varios embriones, y múltiple cuando éstos se forman en varios sacos embrionarios. En las angiospermas puede ocurrir que el cigoto, luego de la primera mitosis se divida por clivaje en dos y así se forme un embrión de cada una de las partes. También puede suceder que la nucela se divida en varias partes, de las que se originan numerosos sacos embrionarios. A veces, sólo uno de ellos desarrolla completamente. En el caso de los Citrus, se encuentra un embrión normal de origen sexual y otros que evolucionan a partir de la nucela del óvulo; por lo que estos últimos son idénticos a la planta madre, y por su característica de rusticidad son utilizados como patrón de injerto. Otras especies que presentan casos de poliembrionía son: el mango (Mangifera indica), manzano (Malus sylvestris) y el falso azafrán (Carthamus tinctorius).
Son numerosas las especies citadas en las cuales se ha encontrado embriones dobles, como por ejemplo en: alfalfa (Medicago sativa) dos embriones diploides (2n), uno del cigoto, el otro de la nucela; papa (Solanum tuberosum) y lino (Linum usitatissimum) dos embriones, un embrión diploide del cigoto (2n) y uno haploide (n) de una sinérgida; trigo (Triticum aestivum), dos embriones en el mismo saco, un embrión de la oósfera (n) y otro de la sinérgida fecundada (2n); espárrago (Asparagus officinalis ) dos embriones diploides por clivaje del proembrión.
Generalmente, los clones derivados de repetidas multiplicaciones vegetativas tienden a deteriorarse; sin embargo es posible restablecer el vigor mediante el cultivo de embriones nucelares. Así, en los Citrus, se obtienen plántulas uniformes y libres de virus, muy buscadas por los horticultores por su buen sistema radical. Además, las plántulas haploides se usan para explotar la homocigosis (induciendo la duplicación de cromosomas) y son una herramienta útil en el mejoramiento. Es así como las técnicas de cultivo de tejidos se han utilizado ampliamente para la inducción de la poliembrionía a partir de tejidos somáticos y reproductivos.
Las causas por las cuales se dan los fenómenos de poliembrionía y apomixis son genéticas. Se considera que las especies apomícticas son activamente más evolucionadas porque tienen posibilidades de cambio y por lo tanto de adaptación.
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