人工种子研究简析合肥经济技术学院（２３００５２）郭俊成，程晓蕾１人工种子的概念与发展所谓 人工种子，就是利用植物组织和细胞培养技术，将植物组织或细胞在室内无菌条件下离体培养，形 成胚状体，再将其包埋在含有营养物质（人工胚乳）和具有保护性的外壳（人工种皮）中形成的在 适宜条件下能发芽出苗的颗粒。植物组织和细胞培养是一项重要的植物遗传操作技术，通过这种技 术获得的人工种子属于无性繁殖系。由于植物细胞是在生理上和发育上具有全能性的功能单位，因 此理论上可以完全复制亲本的遗传性状。人工种子在遗传育种上具有广阔的应用前景。人工种子的 发展取决于植物组织和细胞培养技术的发展。１９世纪上半叶，Ｓｈｌｅｉｃｌｅｎ和Ｓｃｈｗａ ｎｎ提出了细胞学说，给生物科学的发展以极大的推动。正是在细胞理论的基础上，人们试图应用 无菌培养的方法培养植物的离体部分，如组织或单细胞，使其能够增殖，进而分化形成新个体，并 研究它们生长、发育、分化规律和控制这些过程的条件及因素。通过长时期的反复研究和实践，植 物组织和细胞培养技术逐渐发展起来，特别是７０年代以来发展较快。近些年用植物组织和细胞培 养技术培育人工种子已成为可能，这种实验室技术正逐步走向应用，为现代农业提供了新的遗传育 种手段。２人工种子的应用前景人工种子在遗传育种工作中的利用价值主要有以下几个方面：２． １培养无病源植物，延长新品种的利用期。研究证明，一般真菌、细菌和病毒病原在植物维管组织 分布较多，很少存在于稍头和尖端，所以采用茎尖生长锥培养的人工种子可得到无病源植物。２． ２保存和快速繁殖有价值的材料。人工种子的制备不受外界自然环境的影响，一年四季均可在室内 生产。对一些含有某些特殊宝贵基因的资源，特别是这些材料繁殖系数较低或周期过长或育性较差 时，可以通过人工种子技术进行保存或快速扩繁。２．３保持杂种优势。利用杂种一代体细胞大量 繁育人工种子，可以保持杂种优势，为杂种优势的利用开辟新途径。２．４克服远缘杂交的杂种不 育现象。远缘杂交育种遇到的一大困难就是杂种不育。通过对胚、胚珠或子房离体培养，可以人工 繁育后代。２．５体细胞杂交生产人工种子，克服远缘植物杂交不孕。用酵素从细胞上去除细胞壁 ，在一定的条件下裸露的原生质可与其它原生质融合，融合的原生质能再形成细胞壁。这种融合细 胞能进行分裂增殖，从而得到体细胞人工杂种。２．６通过对植物细胞突变体的筛选，开辟遗传育 种新途径。筛选植物细胞突变体是植物细胞和组织技术与诱变育种相结合的产物，是高等植物育种 微生物化的一种有益尝试。诱变可采用人工诱变方法扩大细胞突变率，但也可以不进行诱变处理， 因为在组织培养过程中往往伴随着较高频率的突变。这项工作虽刚起步，但已显示出许多优越性。 ２．６．１可以提供大量的选择群体。很象遗传变异的基因库，可以从人工种子繁育的群体中选择 人们所需的变异体。２．６．２ 可以向细胞内引入外源大分子遗传物质，有目的的培养新类型人 工种子。２．６．３单倍体材料的隐性突变当代就可以表现出来，经染色体加倍培养出两倍体纯系 人工种子。２．６．４二倍体细胞用离体培养方法获得的人工种子，遗传稳定性比单倍体细胞高， 显性突变能在二倍体细胞当代表现出来。并且一旦从二倍体细胞获得显性的再生突变植株，不用加 倍便可直接利用。２．６．５细胞世代时间短，利用人工种子繁育可缩短世代进程。２．６．６人 工种子全部过程几乎都是在严格的人工条件下进行的，因而重复性好，准确性高，大大节约了时间 、空间和人力，显著提高了选择效率，具有广阔的应用前景。３人工种子的制作目前，人工种子已 在甘蔗、芹菜、胡萝卜等多种作物上研制成功。人工种子的生产方法和过程因材料不同略有差异， 主要步骤如下：３．１取材诱导胚性愈伤组织。取材可选用离体培养条件下能长期保持植株分化能 力的胚性细胞团块、愈伤组织、细胞悬浮培养物等，也可以直接选用完整植株上的器官。例如，可 选取植物幼嫩叶片或茎尖，采用常规消毒方法灭菌，将组织切成段放在适当的培养基上（如Ｎｉｔ ｓｃｈ固体培养基），根据材料可附加一定的激素，在黑暗中诱导胚性愈伤组织形成。３．２细胞 液体振荡培养。将诱导出的胚性愈伤组织转入液体培养基，在摇床上振荡培养，使分化出的胚性细 胞形成胚状体。３．３ 游离胚状体的培养。液体振荡培养一段时间后，将细胞悬浮培养物用不 同孔径的铜丝网过滤，将大小相同或相近的胚状体集中培养，以期得到同步化体胚。３．４形成人 工种子。不同作物有所不同，一般是将同步化的一批体胚悬浮在含ＭＳ培养基和适当浓度的海藻酸 钙凝胶中进行包埋。然后用吸管吸收包埋后的体胚，慢慢地滴入Ｃａｃｌ＿２溶液中，静置一段时 间后再用无菌水冲洗几次，适当干燥，即成为有一定硬度的人工种子，用于发芽。４人工种子的展 望利用植物组织和细胞培养技术生产人工种子是一项新的科学技术。目前它的发展和研究还不够完 善，关键是能否获得高质量的体胚，即人工种子真正的生命体。体胚的诱导培养难易因作物和取材 部位而异，一些作物和取材部位还难以诱导出胚状体，即使能诱导出胚状体，在培养过程中也难以 获得大量同步化高活性的体胚。人工胚乳和人工种皮的成分和性能也有待于完善。培养技术、制做 流程的自动化和机械化、降低成本等等，都有大量的工作要做。随着研究的深入，在不久的将来， 人工种子一定会广泛应用于生产，造福人类。人工种子研究简析@郭俊成，程晓蕾$合肥经济技术 学院真正的生命体。体胚的诱导培养难易因作物和取材部位而异，一些作物和取材部位还难以诱导 出胚状体，即使能诱导出胚状体，在培养过程中也难以获得大量同步化高活性的体胚。人工胚乳和 人工种皮的成分和性能也有待于完善。培养技术、制做流程的自动化和机械化、降低成本等等，都有大量的工作要做。随着研究的深入，在不久的将来，人工种子一定会广泛应用于生产，造福人类。人工种子研究简析@郭俊成，程晓蕾$合肥经济技术学院
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