人工种子——精选推荐

人工种子（artificial seeds）的研制。

1、人工种子：
即人为制造的种子，它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。

人工种子又称合成种子或体细胞种子，任何一种繁殖体，无论是在涂膜胶囊中包裹的，裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整的植株，均可称之为人工种子。

根据包被的需要程度可分为三类：
第一类是裸露的或休眠的繁殖体，如可以适当干燥的体细胞胚(如鸭毛草的体细胞胚)，休眠的微鳞茎和微块茎等，它们在不加包被的情况下也具有较高的成株率；
第二类为人工种皮包被的繁殖体，一些体细胞胚，原球茎等虽不能过度干燥，但只需人工种皮包被即可维持良好的发芽状态，如胡萝卜体细胞胚；
第三类是水凝胶包埋再包被人工种皮的繁殖体，大多数体细胞胚，不定芽，茎尖等均需要先包埋在半液态凝胶中，再经人工种皮包裹才能避免失水，从而维持良好的发芽能力。

与试管苗技术和自然有性繁殖种子相比,人工种子具有以下突出的，甚至是不可取代的优点：其一，在无性繁殖植物中，有可能建立一种高效快速的繁殖方法，它既能保持原有品种的种性，又可以使之具有实生苗的复壮效应；其二，可以对优异杂种种子不通过有性制种而快速获得大量种子，特别是对于那些制种困难的植物更具有重要的实用意义；其三，对于一些不能正常产生种子的特殊植物材料如三倍体，非整倍体，基因工程植物等，有可能通过人工种子在短期内加大繁殖应；其四，与田间制种相比，可以节省制种用地，且不受季节限制，可以实现工厂化生产，同时还避免了种子携带病原菌的危险；其五，与利用试管苗相比，可以避免移栽困难，且可以实现机械化操作，同时还便于储藏和运输。

2、人工种子的构成及特点：
（1）人工种皮：包裹在人工种子最外层的胶质化合物薄膜，具有进行气体交换、防止营养物的渗漏、抗机械压力。

（2）人工胚乳：人工配制的保证胚状体营养物质。

（3）胚状体：胚状体是由组织培养产生的具有胚芽、胚根和类似天然种子胚的结构，具有萌发长成植株的能力。

虽然人工种子的研制历经十几年已经取得了长足的进展，但是仍有一些关键技术尚未攻克。

例如，人工种皮的性能尚不尽人意，还未找到一种符合多数物种需要的人工胚乳，胚状体如何让它处于健康的休眠状态，人工种子怎样做到既延长其保存时间又不明显降低萌发率等。

有理由相信，不久的将来，人类终将摆脱大自然的羁绊，实现工厂化生产植物种子的目标。

3、人工种子的制备：
（1）胚状体的制备及其同步生长。

如前所述，通过外植体的固体培养基培养，液体培养基的悬浮细胞培养以及花药，花粉的诱导培养都可获得数量可观的胚状体。

体细胞胚的诱导和形成需要经过至少两个阶段：第一阶段，在含高生长素浓度的培养基中，,诱导培养胚性细胞；第二阶段，在较低生长素或无生长素的培养基中形成体细胞胚。

但这些胚状体往往处于胚胎发育的不同时期，不符合大量制备人工种子的需要。

因此诱导胚状体的同步化生长成了制备人工种子的核心问题。

采取以下措施可促进胚状体的同步生长：
低温法：在细胞培养的早期对培养物进行适当低温处理若干小时。

由于低温阻碍了微管蛋白的合成，纺锤体形成受阻，滞留于有丝分裂中期的细胞增多。

此时再让培养物回复到正常温度，细胞则同步分裂。

抑制剂法：同理，细胞培养初期加入DNA合成抑制剂，如5-氨基尿嘧啶等，使细胞生长基本上都停顿于G1期。

除去抑制剂后，细胞进入同步分裂阶段。

分离法：在细胞悬浮培养的适当时期，用一定孔径的尼龙网或钢丝网或密度梯度离心法，收取处于胚胎发育某个阶段的胚性细胞团，然后转移到无生长素的培养基上，,使多数胚状体同步正常发育。

通气法：有人发现,在细胞悬浮培养液中每天通入氮气或乙烯1-2次，每次几秒或更长时间，可显著提高有丝分裂同步率。

渗透压法：随着植物胚状体发育从小到大，其渗透压值呈现规律性的从高到低的变化。

我们可配制一定渗透压值的培养基而使胚状体的发育停留在指定的阶段（如向日葵球形胚的渗透压为17.5%），从而达到同步发育的目的。

控制细胞及胚状体的同步化生长是一个尚未完全解决的问题。

除了上述提出的外因干预以外，物种及不同外植体细胞的敏感性，对实现同步生长也有很大影响。

只有经过实验摸索才可能成功。

此外，刚收获的胚状体含水分很高，不够成熟，亦难以贮存。

一般应经自然干燥4-7天，使胚状体转为不透明状为宜。

（2）人工胚乳的制备。

人工胚乳的营养需求因种而异，但与细胞，组织培养的培养基大体相仿，通常还要配加一定量的天然大分子碳水化合物（淀粉，糖类）以减少营养物泄漏。

常用人工胚乳有：MS （或SH,White）培养基+马铃薯淀粉水解物(1.5%)；0.5×SH培养基+麦芽糖(1.5%)等。

尚可根据需要在上述培养基添加适量激素，抗生素，农药，除草剂等。

（3）人工种皮的研制。

理想的人工种皮应该是：具有一定的封闭性以保证人工胚乳的各种成分不易流失；同时又具有良好的透气性，以保证繁殖体维持生理活性的需要；此外，还应有一定的坚硬度，以加强人工种子的耐储运性和适于机械化操作；但同时又要求其无毒无害，能保证繁殖体顺利穿透发芽。

配制包埋剂及包埋褐藻酸钠是目前最好的人工种子包埋剂，它无毒，使用方便，具有一定的保水，透气性能，价格较低。

经CaCl2离子交换后，机械性能较好。

其次是琼脂，白明胶等。

通常以人工胚乳溶液调配成4%的褐藻酸钠，再按一定比例加入胚状体，混匀后，逐滴滴到2.0%-2.5% CaCl2溶液中。

经过10-15min的离子交换络合作用，即形成一个个圆形的具一定刚性的人工种子。

而后以无菌水漂洗20min，终止反应。

此时的人工种子是一种胶囊状结构，将其晾干后可贮存或播种。

为了克服人工种子易于沾粘和变干的缺点，美国杜邦公司以一种称为Elvax 4260的涂料对人工种子进行表面处理，效果较好。

此外以5%CaCO3或滑石粉抗粘，也有一定效果。

以上所述滴胶法获得的人工种子，其直径随滴管口径的大小而定；每颗种子内含胚状体数目主要取决于包埋剂中胚状体的密度；人工种皮的厚度则随人工种子在CaCl2溶液中离子交换时间的长短而定，一般掌握在10-15min。

种皮太厚，不利于胚状体萌发；种皮太薄，则在贮存，运输以及播种过程中都会遇到麻烦。

4、人工种子的储存与萌发：
虽然人工种子的储存与萌发是尚未攻克的难关。

但在我国，橡胶树、苜蓿、胡萝卜、旱芹、小麦、番木瓜、黄连和杂交水稻的人工种子已进入开发阶段。

2010年左右，这一领域可
望加快应用速度与扩大规模，实现人工种子的工厂化、自动化生产。

六、植物脱病毒技术。

1、植物脱病毒途径：物理学方法、化学方法、生物学方法、综合脱毒法。

植物的病毒除豆类等一部分作物外，种子均不传染病毒，而营养繁殖的植物病毒病的蔓延日益显著，几乎遍布所有所有这类植物。

病毒的粒子极其微小，只有在电子显微镜下才能确定，防治极其困难。

自50年代发现用组织培养可以脱除病毒以来，现已在生产上广泛应用。

（1）茎尖脱毒：
原理：感染病毒植株体内的病毒分布并不均匀，病毒的数量随植株的年龄与部位而异，越靠近茎顶端区域的病毒的浓度也越低，分生区域内无维管束，病毒只能通过胞间连丝传递，赶不上细胞的不断分裂和活跃的生长速度，所以生长点含有的病毒数量极其微少，几乎检测不出病毒，因此剪切的茎尖愈小愈佳，但太小时不易成活，过大则不能保证完全除去病毒，不同种类植物和不同种类病毒在茎尖培养时切取的茎尖大小也不相同。

方法：在解剖镜下，一手用镊子夹住无菌的茎尖，一手用锋利的无菌刀逐层剥去生长点周围的叶片，直到达到晶莹发亮的光滑圆顶为止，根据不同目的可取带2-3个叶原基的茎尖或大一点的带2-3片幼叶的茎尖。

到底多大的生长点才合适，当然越小越好，比如用0.1毫米以下的生长点，去病毒的效果就较好，但成活率低并且由于体积太小，常常使得培养时间延长到一年，甚至会更长，这不但历时过长而且也增加了转换培养基时材料污染的机会。

一般说来，根据病毒种类不同切取约0.1-1毫米大小的生长点就可以去掉病毒。

大部分都是切取0.2-0.5毫米带1-2个叶原基的茎尖为培养材料。

（2）高温脱毒：
原理：植物组织处于高于正常温度的环境中，组织内部的病毒受热以后部分或全部钝化，但寄主植物的组织很少或不会受到伤害。

但每种植物都有其临界温度范围，超过这一临界范围或在此范围内处理时间过长，都会导致寄主植物组织受伤。

为此可使用变温的处理方法，高（40℃）和低温（16-20℃）交替处理，既能保证植物材料不受伤害，又能除去病毒。

A. 温汤浸渍处理：适用于休眠器官、剪下的接穗或种植的材料，在50℃左右的温水中浸渍数分至数小时，方法简便易行但易致使材料受伤。

B. 热风处理：将生长的盆栽植株移入温热治疗（箱）室内，处理温度和时间因植物种类和器官的生理条件而异，一般在35-40℃，短则几十分中长可达数月。

（3）低温脱毒：
原理：亦称冷疗法，菊花植株在5℃下，经4-7.5个月处理后，切取茎尖进行离体培养，可以
有效去除菊花矮化病毒与菊花褪绿斑驳病毒，仅茎尖培养则无此效果，目前低温脱毒的报道尚少，但不失为一种脱毒的方法。

（4）化学疗法脱毒：
原理：许多化学药品（包括嘌呤、嘧啶类似物、氨基酸、抗菌素等）在植物体内和植物叶片内，进行其抑制病毒的增殖或使之不活化的测定，在某种程度上抑制了病毒的增值或不活化。

整株植物用化学疗法不能除去病毒，但离体培养和原质体培养效果明显。

（5）愈伤培养脱毒：
原理：从感染组织诱发的愈伤组织，不是所有的细胞都带有病毒，感染愈伤组织分化出的无病毒植株，也证明一些愈伤组织细胞实际上并不含有病毒。

原因是病毒复制与细胞增殖不同步；同时发生变异的一些细胞获得对病毒感染的抗性，抗性细胞与敏感细胞共同存在于母体组织之中，由此分化出的植株也就有部分是无病毒植株。

（6）珠心胚培养：
原理：具有多胚性的种子（如柑桔）除了一个有性胚之外，其他的胚是来源于不含病毒的珠心细胞。

通过培养珠心胚，可以得到除去病毒的新生系，然后嫁接繁殖成无病毒植株。

（7）花药脱毒：
原理：果树多为无性繁殖，长期种植后病毒积累较多，病毒病危害严重，花药培养也是一个很好的途径，目前已草莓上广泛使用，脱毒率在90% 以上。

（8）综合脱毒法：具体方法如下，
A. 选择无或少病毒植株。

B. 接种去分化长愈伤组织。

C. 快繁苗木。

D. 高温+茎尖处理。

E. 重复处理2-3次。

F. 鉴定有无病毒。

G. 生产应用。

2、植物脱病毒检测方法：外形观察法、电镜观察法、免疫血清法。

1、直观测定法：直接观察植株茎叶有无这一病毒可见的症状特征是一种最简便的方法。

然而在寄主植物上感染病毒后出现症状需要较长时间，还有的不使寄主植物表现可见症状，因此需要更敏感的测定方法。

2、指示植物法：利用病毒在其他植物上出现的病毒特征作为鉴别病毒种类的标准，这种专
用易产生病毒症状特征的寄主即为指示植物，又称鉴别寄主。

症状分两种类型，一种是接种后产生系统的症状，并扩张到非接种的部位；一种是只在接种部位产生局部病斑，根据病毒的类型而出现坏死、退绿或环状病斑。

指示植物有荆芥、千日红、昆诺阿藜和各种烟草。

3、抗血清鉴定法：植物病毒是由核酸与蛋白质组成的核蛋白，可作为一种抗原，注射到动物体内即产生抗体。

抗体存在于血清之中称为抗血清。

不同病毒产生的抗血清都有各自的特异性，用已知病毒的抗血清来鉴定未知病毒，这种抗血清就成为高度专一性的试剂，特异性高，较为快速。