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1、第十一章 人 工 种 子,第一节 人工种子的概述 一、人工种子概念 人工种子又叫合成种子、人造种子或体细胞种子，就是将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织（不定芽、块茎、腋芽、芽尖、原球体、愈伤组织、和发根、胚状体等）和营养繁殖体（如块茎、根状茎等）包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内形成的，在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。,人工种子包括四个要素： 1、体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织。 2、人工胚乳（营养成分、防病虫物质、植物激素）。 3、人工种皮（具有保护功能的外膜）。 4、可在一定的条件下萌发生长，形成完整的植株。 因此利用体细胞胚获得的人工种子是可以代替天
2、然种子的人工培养物。,二、人工种子的优点 1.可使在自然条件下繁殖能力差、结子困难或发芽率低、或种子昂贵的植物得以繁殖。 2.繁殖速度快，且不受季节限制。 3.成本低，生产周期短。 4.可人为控制植物的生长发育与抗逆性。,5.用人工种子代替种子进行播种繁殖，可以节约粮食。 6.可望获得整齐一致的植物幼苗，利于植物生产的规范化、标准化和机械化管理。 7.便于贮藏和长距离运输。,8.固定杂种优势，缩短育种周期。天然种子靠的是有性繁殖，容易出现遗传变异，因此杂种优势只能体现在杂种第1代上。而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良基因型，可以保持杂种优势的稳定。 9.是架设于遗传工程、细胞工程（包
3、括细胞培养、细胞融合等）等生物技术与现代农业生产之间的桥梁。,第二节 繁殖体的类型及其生产 一、植物体细胞胚与人工种子 人工种子的研制也要求体细胞胚（球形胚、心形胚、鱼雷形胚、子叶形胚4个发育阶段）必须是高频率同步诱导，即不仅要求数量多、质量高， 而且还要求胚状体在形态上大小一致，发育进程相似。,（一） 植物体细胞胚同步化发生及调控 1.利用悬浮培养方式 2.物理方法 利用温度处理、过筛分离、渗透压筛选、不连续密度梯度离心、分级仪淘选胚性细胞、手工选择等方法可控制体细胞胚同步化。 3.化学方法 利用饥饿、阻断和解除、阻止有丝分裂、气体调节等方法控制体细胞胚同步化 。,（二） 植物体细胞胚人工种
4、子的生产 目前在许多植物中成功诱导出体细胞胚，并利用体细胞胚制作出人工种子。由体细胞胚制作出的人工种子叫体细胞种子 （但目前只有少数植物建立起了高质量的体细胞胚发生系统，同时体细胞胚存在无性系变异、幼苗萌发不易及苗转化率较低等缺点）。,二、植物非体细胞胚与人工种子 近年来，人工种子技术的研究已逐渐由体细胞胚人工种子转向非体细胞胚人工种子。 80年代末，人们开始采用分生组织或胚类似物为材料进行人工种子的研究。所谓胚类似物，是指分生组织如芽、短枝、愈伤组织、花粉胚等。利用植物营养繁殖体（如块茎、根状茎等）进行人工种子的研究也获得成功，且人工种子的成苗率高，出苗整齐一致，具有田间应用的可行性。,第三
5、节 人工种子制作 （一） 人工种子的制作 1. 包埋:体细胞胚或营养繁殖体和胚类似物被得到后，需要用人工制造的种皮将它们包裹起来，制成人工种子。制作人工种皮要满足以下要求： （1）材料无损害，而且成本低廉； （2）有一定硬度，在使用过程中不受或少受损害； （3）含有生长激素或防腐剂或保鲜剂等物质，以保证顺利萌发。,常用的5种包埋材料是： 海藻酸钠、琼脂、白明胶、角叉菜胶和愧豆胶等。其中海藻酸钠无毒性，具有生物活性，做成的胶囊强度较好、成本较低，制作工艺简单，是目前应用最广泛的人工种子的包被材料。,2、人工种子的制作 人工种子制作的原理是将体细胞胚或其它繁殖体和胚类似物和一定浓度的海藻酸钠混合在
6、一起后，然后滴入CaCl2水溶液中，由于钙离子和钠离子的交换，在胚状体的外面产生褐藻酸钙的胶囊，形成人工种皮，再进一步制作最终得到具有一定强度的人工种子。,制作过程是： 在无菌条件下，先体细胞胚或其它繁殖体和胚类似物和23%的藻酸钠基质（其中加入MS基本培养基）混合在一起，10 分钟 后用一定口径的吸管吸入混合物，用滴珠法滴到22.5%氯化钙的水溶液中固化，58 分钟后取出，蒸馏水冲洗3 次，即得到具有一定强度的人工种子胶丸。,（二） 人工种子的防腐和贮藏 防腐是人工种子贮藏和提高田间播种成活率的关键技术之一。在人工种皮或人工胚乳中还可加入保鲜剂如苯甲酸钠、壳聚糖、聚乙二醇，保证种皮坚实，减少
7、腐烂现象；也可加入防腐剂如多菌灵粉剂，减少种皮表面霉菌的滋生；,人工种子制作好后，必须采取合适的贮藏方法，否则容易腐烂。 目前常用低温法、干燥法、抑制法、液体石蜡法等或多种方法的结合，其中干燥法和低温法相结合是目前报道最多的人工种子的贮藏方法。,第四节 人工种子研究及其应用前景 一、存在的问题 尽管目前人工种子技术已取得较大进展，但还远不能像天然种子那样方便、实用和稳定。 1. 目前许多重要的植物还不能靠组织培养快速产生大量的、高质量的体细胞胚或不定芽。 2. 体细胞胚发生难以做到同步控制，因此人工种子的出苗难以做到速度一致，外形整齐一致。,3.人工种子内所含的碳水化合物和蛋白质含量较少，在休
8、眠、耐贮藏、抗干燥和正常发育等方面尚不能完全达到天然种子的性能。 4.人工种皮、包埋剂的制造与生产还存在缺陷。既要不损害体细胞胚，又有利于它的发芽、生长，还要经得起加工、贮藏和长距离运输，因此还有许多问题需要解决。 5.人工胚乳的研制与生产还存在缺陷，必须进一步改进。,二、应用前景展望 人工种子与天然种子相比有其自身的特点和优点，并且在繁殖体生产技术、人工胚乳、人工种皮、人工种子萌发和植株再生等方面取得了许多成就，因此许多植物的人工种子在生产实际中得以应用。 但在实际应用中，制作人工种子的繁殖体的性状一致性、获得的人工种子的遗传稳定性以及由人工种子再生植株出现变异等问题一直困惑着人们。,另外，人工胚乳、人工种皮材料、人工种子的防腐、贮藏技术等也存在许多问题，因此许多人工种子离实际应用还有一定差距。随着植物细胞工程、植物胚胎学、植物生理学等的发展，限制人工种子发展、推广的许多问题将逐步得到解决，从而使人工种子对植物遗传改良、快速繁殖等起到应有的巨大作用。,