Системный подход к дифференциации зародыша позволил выявить ряд критических стадий в эмбриогенезе цветковых растений, в том числе и стадию автономности.
Под автономностью в теоретическом (абстрактном) смысле мы понимаем независимость организма от всех внешних факторов среды, включая материнский организм. Говоря об автономности зародыша как нового организма, мы рассматриваем независимость его от материнского организма. Таким образом, автономность зародыша — особое структурно-функциональное состояние, отражающее его независимость от окружающих тканей и проявляющееся в его способности завершить нормальный эмбриогенез вне материнского организма и развиться в нормальное растение.
Следует выделить полную автономность, при которой зародыш-проросток (т. е. новый организм) не зависит от тканей материнского организма. Полная независимость достигается по завершении прорастания и образования проростка, т. е. когда все связи с материнским организмом (плодом, семенем) исчезают. У различных видов эта связь прекращается в разное время, что обусловлено конкретным строением семени (наличие перисперма, интегументов и т. д.) и плода (плодовая оболочка). Учитывая, что взаимоотношения зародыша с материнским организмом очень сложны и многосторонни, следует выделять относительную автономность зародыша (т. е. независимость относительно конкретных факторов материнского организма — гормонов и других физиологически активных веществ, углеводов и т. д.).
В этом смысле становление автономности — сложный длительный много-ступенчатый процесс. В каждом конкретном эксперименте, когда мы ставим задачей приблизиться к управлению процессом становления автономности, для удобства познания мы расчленяем этот процесс на отдельные ступени, подразумевая под ними определенную связь зародыша с материнским организмом. В связи с этим следует ввести понятие степень автономности, являющееся в основном количественным и временным выражением зависимости зародыша от «материнского» фактора. Стадию автономности можно выявить методом культуры in vitro, когда мы моделируем условия материнского организма. Она может рассматриваться как один из этапов автономизации онтогенеза, характеризующийся комплексом морфофизиологических показателей, специфичных для каждого вида растений. Вероятно, можно говорить о прогрессивной автономизации онтогенеза и рассматривать ее у отдельных таксонов как направленный процесс эволюции живых систем. Естественно, как мы полагаем, стадия автономности зародыша для разных цветковых будет совершенно различна, поскольку определяется в основном генетикой, специфичной для каждого вида. Под генетикой в данном случае мы понимаем все разнообразие структур материнского организма, которые окружают зиготу и зародыш и обусловливают как специфику их строения и развития, так и особенности формирования проростка и растения в целом. Например, в развивающемся и зрелом семени злаков имеется хорошо развитый эндосперм (у орхидных он вообще не образуется). Разнообразны и физиологически активные вещества, находящиеся в семени и плоде и играющие большую роль в развитии зародыша и проростка.
Особо следует отметить, что развитие растений в эмбриокультуре у различных видов начинается со стадии, когда зародыш становится независимым от экзогенных гормонов, т. е. в нем к этому времени имеется определенный уровень эндогенных регуляторов роста, обеспечивающих в сочетании с другими веществами дальнейшую нормальную дифференциацию зародыша и его прорастание.
Экспериментальные данные выявили, что автономность зародыша у злаков проявляется в момент формирования щитка и апекса побега (точки роста).
Перспективным направлением в селекции, как было указано, является гибридизация. Известно, что гибридные зародыши часто гибнут в зародышевом мешке и поэтому для успешного дальнейшего развития необходимо извлекать зародыши из зародышевого мешка и высаживать их на искусственную питательную среду. Экспериментатор должен знать, что в культуре in vitro зародыш разовьется в нормальное растение лишь в том случае, если он будет извлечен на стадии автономности. Сегодня нам неизвестны условия культивирования, при которых проявляется относительная автономность зиготы или зародыша, выделенного на более ранних стадиях развития. Эти зародыши гибнут, либо отдельные их клетки пролиферируют (интенсивно делятся), образуя каллус.
В настоящее время перспективно получение дигаплоидных линий ячменя с использованием при гибридизации гаплопродюсера Hordeum bulbosum. Эмбриологические исследования показали, что при скрещивании Н. vulgare с Н. bulbosum в зародышевом мешке происходит элиминация (исчезновение) хромосом Н. bulbosum, в результате чего получаются гаплоидные зародыши Н. vulgare, которые впоследствии диплоидизируют. Своевременная изоляция зародышей в культуре in vitro и успешная диплоидизация полученных растений дает возможность создать гомозиготные линии, которые представляют собой ценный исходный генетический материал для селекции. Узким местом в этой работе явилась гибель гаплоидных зародышей на ранней стадии их развития вследствие ранней дегенерации эндосперма. В естественных условиях гаплоидные зародыши в зерновках не смогли бы пройти дальнейшую нормальную дифференциацию, не достигли бы стадии автономности и погибли бы вследствие ненормального развития эндосперма и нарушения корреляции между развивающимся гаплоидным зародышем, эндоспермом и материнскими тканями. Вычленив зародыш и поместив его в пробирку, мы компенсируем недостаток эндосперма добавлением в среду различных физиологически активных веществ, в частности гормонов, и добиваемся тем самым относительной автономности зародыша уже в искусственных условиях (имеется в виду автономность гаплоидного зародыша относительно гормонов). Таким приемом можно преодолеть несовместимость при отдаленной гибридизации между зародышем и эндоспермом и окружающими тканями.