人工种子
人工种子
人工种子
1、人工种子的概念
植物人工种子概念有狭义和广义之分。
狭义的概念是指植物离体培养中产生的胚状体（包括体细胞胚和性细胞胚），包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
但由于技术原因以及花粉胚状体等性细胞胚有遗传分离或单倍体不育等不足，所以目前主要应用的是体细胞胚。
胚状体是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，在一定条件下，其可以通过胚胎发育程序形成植株。
自然界中仅在少数植物中偶尔发现有天然形成的胚状体。
胚状体在其发育早期与不定芽十分相似，但胚状体具有明显的极性，可以分化出茎端和根端，同时它的维管束与其母体的维管束系统不是紧紧相连，所以，较易从母体脱离。
广义而言，人工种子是在胚状体或一块组织（顶芽、腋芽）、一个器官（小鳞茎等）之外加上必要的营养成分（人工胚乳）后，用具有一定通透性而无毒的材料将其包裹起来，形成的与天然种子相似的颗粒体。
甚至不经包裹，作适当处理后直接播种发芽的体细胞胚，混在胶体物质中，用流质播种法直接播种的体细胞胚等也属于此类。
但由于植物的种子有胚乳型与无胚乳型之分，对于无胚乳型植物的健壮胚体不需要加入人工胚乳也能在有菌条件下发芽，而有胚乳型植物的体细胞胚的生长需要附加人工胚乳，且其人工种子发芽成苗显著低于前者。
2、人工种子的基本制作流程
人工种子的制作主要包括胚状体的诱导、包裹制作与发芽试验。
以海藻酸钠包裹细胞胚制作人工种子的研究可分为：愈伤组织诱导→体细胞胚诱导→体细胞胚的同步化→体细胞胚的分选→体细胞胚的包裹（相当于种子的胚乳或子叶）→包裹外膜→人工种子的贮藏→发芽成苗试验→检查体细胞变异程度及农艺研究。
第10章人工种子和种质资源
第10章人工种子和种质资源
二、植物体细胞胚胎发生及其同步性 技术的研究
制作人工种子，首先要求能够同步地、大规模地产生 成熟的体细胞胚状体。但体细胞胚胎发生中的一个普 遍现象，即胚状体发生的不同步性，常常在同一外植 体上观察到不同发育时期的大大小小的胚状体。所以 必须控制胚状体同步发育。
较好的胶体，为：海藻酸盐、琼脂、角叉菜胶、白明 胶、槐豆胶。其中最好的是海藻酸钙，具凝聚好、使 用方便、无毒、价格便宜等特点。
第10章人工种子和种质资源
四、人工胚乳的研制
人工种子中，另一个重要成分是人工胚乳。胚乳是胚 胎发育的营养条件。有胚乳植物（芹菜）其人工种子 中必须具有人工胚乳；无胚乳植物（苜蓿）从理论上 讲它不需要胚乳。但是它的人工种子在土壤条件下， 成株率很低。故无胚乳植物的人工种子也应该研制人 工胚乳。
第10章人工种子和种质资源
（4）分离过筛法 用不同孔径的尼龙网过滤，来选择不同发育阶段的胚。
或者采用密度梯度离心法来选择不同发育阶段的胚。 然后再转入适宜它们发育的培养基上，使幼胚继续发 育，例如胡萝卜，1L培养基可产生20万个体细胞胚， 有可能采用这种方法。
第10章人工种子和种质资源
（5）通气法——利用气体调控胚状体的同步发生 通气调节细胞分裂，乙烯的产生与细胞分裂有着密切关系。 在细胞分裂达到高峰前，有一个乙烯合成高峰。在培养基中 通入乙烯或氮气，每 10 h或20 h通三次，每次通 3－4 S， 可将细胞的有丝分裂提高到 12％－ 16％。
第10章人工种子和种质资源
1、人工胚乳的成分 （1）无机盐混合物 （2）碳水化合物淀粉和糖 （3）蛋白质
人工种子
主要内容
人工种子的概念及特点
概念 分类 特点 优点
人工种子的发展趋势 制造人工种子的关键技术
繁殖体的诱导 繁殖体的干燥与成熟 人工种子的包埋及人工种皮的装配
第一节 人工种子的概念与特点
一、人工种子(artificial seeds)的概念
人工种子（合成种子、体细胞种子）：
LH 100 谷氨酰胺 500 1 ADE 40 GA 0.3,IAA 0.3～0.5
21
21 21
油菜
桉树
茶树
华腺
萼木
MS，3% B5，4%～ 5% 改良H， 3% MS，4% MS,2%～ 3% MS，3% MS，0.2～ 0.3%
0.1 2～ 4 0.2～ 0.5 0.5～1 1
1
0.5 0.5
1 1 0.2 0.2
0.5 0.5 1 1
20 28～ 56 28 30 25 20
以胚状体为繁殖体的人工种子
物种
胡萝卜(Daucus carota) 芹菜（Apium raveolens）
主要结果
有菌土壤中发芽成苗 有菌条件下发芽成苗
物种
苜蓿（Medicago satioas） 柑橘（Citrussinensis× C.reticulata ） 甘薯（Ipomoea batatas） 玉米（Zea mays） 杂交水稻（Oryza sativa ×lifolia） 橡胶树（Hevea brasiliensis） 刺五加（Acanthopanax
1978年，Murashige提出可以用少量的外植体同步培养出众多
的胚状体，将这些胚状体包被在某种胶囊内使其具有种子的功能，则 可能直接用于田间播种 1985年，Kamada提出使用适当方法包埋组织培养所获得的具 有发育成完整植株的分生组织（芽、愈伤组织、胚状体和生长点等）
什么是人工种子
什么是人工种子人工种子从外表看与普通种子相似，它也有胚、胚乳和种皮，播下去能发芽出苗，但它与普通种子有本质的不同。
人工种子是无性种子，它的主体是通过组织培养技术得到的无性胚，再采用特殊的技术和材料给这些无性胚穿上合适的衣服，配上合适的营养，即包上胚乳和种皮，就成了人工种子。
在人工种子制备中若与基因工程相结合，即在制备过程中按照需要导入外源基因，就能培育出抗虫、抗干旱的植物新品种。
一旦人工种子的生产实现机械化，就可以在工厂中快速生产出大量优良品种。
优良基因的人工种子科学家预言:21世纪将是一个种子的世界。
美国和日本等国的高技术研究项目和欧共体的尤里卡计划，都把人工种子列入研究内容。
我国在"863"高技术计划项目中，也包含了人工种子的研究内容。
实验证明，优良基因的人工种子，有别于传统的天然种子。
它的特性之一，在于获得优良基因后，除了可移人其他品种的长处，还可以使用多年。
随着人工种子的培育和发展，科学家们已先后给蔬菜品种增添了许多色彩。
如多色的马铃薯，粉红色的菜花，紫色的包心菜，它们不但有助于诱发食欲，还有强化营养，并有一定的食疗作用。
如袖珍蔬菜，有手指般的青瓜，拳头大的南瓜，像豆一样细小的蚕豆等。
又如“巨型番茄”，每株高10米，亩产可达3000公斤，相当于普通大棚的五六倍。
这种西红柿皮厚汁少，肉质甘甜，可保存一周左右。
还如一种“吉康菜”，微带苦味，含有丰富的钙及维生素B1, B2, C及少量维生素A,被誉为“减肥菜”，等等目前人工种子正在全球范围内受到重视。
据不完全统计，世界各地研究成功的人工种子已在100种以上，包括水稻、上豆、胡萝卜、甘蔗、山芋等。
在一些水源奇缺、上地贫瘠的地区，科学家还利用遗传工程技术培育出适应沙漠地区咸水生长的小麦、洋葱、西红柿、西瓜等当然，要使人工种子形成规模生产，将是一项跨世纪的生物工程。
半夏人工种子的研究张苏锋信阳师范学院学报(自然科学版)第11卷第3期1998年7月摘要以半夏株芽生长的茎尖作外植体诱导小块茎，筛选直径5mm的小块茎制作人工种子。
人工种子
3. 人工种子存在的问题及前景
1.体细胞胚的质量及大规模生产
3.金属离子 研究发现：Ca2+ 、Cu2+ 、Al3+ 可与海藻酸钠 Fe2 + 、Zn2+、Mn2+形成胶囊的外壳较软。 Ca2+ 可以作为很好的海藻酸钠的离子交换剂，用于人 工种子包被中，并对繁殖体的萌发与转化不造成 影响。
4.其他物质
（1）人工种子的优势之一是可以在胶囊中添加杀菌剂、 防腐剂、农药、抗生素、除草剂等，人为地影响和控 制植物的发育与抗逆性。 （2）如：在杂交稻体细胞胚人工种子中加入杀菌剂 （多菌灵和链霉素），发现其对人工种子在无菌条件 下的萌发和转化并无影响。说明杀菌剂可以在有菌条 件下应用于人工胚乳。
2.3 人工种子的储存
1.低温储藏技术 低温储藏是指在不伤害植物繁殖体的前提 下，通过降低温度来降低繁殖体的呼吸作用， 使之进入休眠状态。常用的温度一般是4℃。
在此温度下体细胞胚人工种子可以储存1~2 个月。非体细胞胚人工种子可以在$F下储藏更 的时间。
2.液体石蜡储藏技术 •液体石蜡作为经济、无毒稳定的液体物质，常 被用来储藏细菌、真菌和植物愈伤组织。 •人工种子在液体石蜡中短时间保存（1个月）能 较正常的生长，但时间一长（79d），液体石蜡 对幼苗的呼吸和光合作用有一定的阻碍作用。
•影响体细胞胚的诱导及植株再生的主要因素是外植 体的基因型、生理状况、用作外植体的植物器官以 及外植体与培养基的相互作用等。很多植物目前还 不能靠组织培养快速产生大量的、出苗整齐一致的、 高质量的体细胞胚或不定芽。
人工种子
第七章人工种子第一节人工种子概念与发展状况自从1978年Murashige提出人工种子概念以来，1986年Redenbaugh等成功地利用藻酸钠包埋单个体细胞胚，生产人工种子。
此后，他们成功地获得了胡萝卜、棉花、玉米、甘蓝、莴苣和苜蓿等的人工种子。
在我国，人工种子的研究已列入重点攻关项目，并已取得明显进展。
所谓人工种子（Artificial seed），是指将细胞培养中形成的体细胞胚或不定芽包埋在能提供养分（人工胚乳）的胶囊里，再在胶囊外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜（人工种皮），造成一种类似天然种子的结构。
人工种子可在一定条件下萌发生长，形成完整植株。
与天然种子比较，人工种子有其自身特点：①人工种子主要来源于体细胞胚，而体细胞胚是通过无性繁殖体系实现的，因而可以用于固定优良基因组合杂种优势，且稳定快；而优良基因组合杂种优势通过天然种子的有性繁殖，必然导致大量分离，难以稳定，使一些需要的特性丧失。
②由生物工程产生的转基因植株和植物组织与细胞培养筛选获得的突变体，通过体细胞胚发生制作人工种子迅速扩大繁殖，不受季节限制，可以大批量生产，提供充足种源，成本低，发芽速度和生长速度比较一致，体积小，运输方便，还可以直接播种和进行机械化操作等。
③在制作人工种子过程中，加入农药、菌肥、激素等可以提高农作物抗病虫害的能力，加速作物生长和发育。
人工种子涉及的问题较多，主要是：①要求高频率诱导体细胞胚发生，而且数量多、质量高；②为使人工种子出苗整齐一致，必须使体细胞胚同步化；③人工种皮材料必须不损害体细胞胚，同时又有利于发芽和生长，并经得起加工、贮藏和运输；④人工胚乳必须保证体细胞胚正常发育和提供充足营养，同时能防腐和防干；⑤能够进行机械操作以便大量制种；⑥提高体细胞胚产生正常植株的转换率。
由此可见，体细胞胚发生频率的高低、胚的质量和体细胞胚发生同步化是生产人工种子的基础和关键。
第二节繁殖体种类一、体细胞胚及其规模化生产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，诱导胚性细胞形成；第二阶段，在较低生长素或无生长素的培养基中诱导体细胞胚形成。
人工种子2
人工种子结构及特点：
√人工种皮—有机的薄膜。
√人工胚乳—包埋材料。 √最里面是胚状体或芽。
（1）人工种皮 这是包裹在人工种子最外层的胶质化合物薄膜。这层薄 膜既能允许内外气体交换畅通，又能防止人工胚乳中水份及各类营养 物质的渗漏。此外还应具备一定的机械抗压力。
（2）人工胚乳 这是人工配制的保证胚状体生长发育需要的营养物质， 一般以生成胚状体的培养基为主要成分，再根据人们的需要外加一定 量的植物激素、抗生素、农药以及除草剂等物质，尽可能提供胚状体 正常萌发生长所需的条件。
人工种子 一、人工种子概念及意义
1、人工种子（plant artificial seed）概念、构成及特点：
✓ Steward(1958)胡萝卜体细胞胚研究成功，
✓ Murashige（1978）首次提出制造人工种子的设想，通过将组织培养 所产生的体细胞胚或珠芽（bulbule）包埋在人工胚乳和人工种皮里， 制成的具有播种功能、类似天然种子的颗粒称为工种子。
三、人工种子的贮藏与萌发
因农业生产的季节性所限，需要人工种子能贮藏一定 的时间，但人工种子含水量大，常温下易萌发，也易失水 干缩，贮藏难度较大。
目前人工中子的贮存方法有：低温法、干燥法、抑制法、 液体石蜡法等，以干燥和低温结合应用最多。 人工种子 放在低温（4℃）下贮存有一定效果，但时间稍长，其萌 发率明显降低。通过对人工种子进行脱落酸、蔗糖、脯氨 酸处理，可增加贮藏时间。
人工种子在一定条件下萌发和生长成完整植株成为转换 （transfoemation).1/2MS无菌培养基、直接播种在蛭 石、珍珠岩、甚至播种在土壤中，转换率既与体细胞胚质 量有关又与营养和环境有关。
✓ Kitto等（1981，1985）首次用聚氧乙烯（polyox）包埋胡萝卜体细 胞胚制成人工种子，
人工种子
（三）超低温储藏技术 超低温一般是指- 80℃以下的低温, 如超低温冰箱( 80～ - 150℃) 、液氮( - 196℃)等。在此温度下,植物 活细胞内的物质代谢和生命活动几乎完全停止。所以,植 物繁殖体在超低温过程中不会引起遗传性状的改变,也不 会丢失形态发生的潜能。
人工种皮的制作
• 人工种皮最早采用的材料是聚氧乙烯，但 是有一定的毒性，易溶解于水，目前较多 采用海藻酸盐，它有很多优点：成胶容易， 操作条件温和，使用方便，毒性低，成本 廉价。然而也存在 一些缺点，比如水分易 流失，表面易结团，所以开发人工种皮仍 是一个重要课题
人工种子贮藏
（一）低温储藏技术 低温储藏是指在不伤害植物繁殖体的前提下,通过降低温 度来降低繁殖体的呼吸作用,使之进入休眠状态。 常用 的温度一般是4℃。在此温度下体细胞胚人工种子可以 储存1 ～2 个月。
• 目前人工种子尚处于研究开发阶
段, 但它已在繁殖遗传工程植物、 减数分裂不稳定植物和珍稀及珍贵 植物的过程中, 显示出了超长的优 势。人类要首先解决的关键问题是: 人工种子的成本问题
O(∩_∩)O谢谢
• 而用人工种子与常规育种结合良种繁育技术减少 了移栽驯化过程，只需三四年时间
3、人为赋予种子多种优良品质 。
在人工种子制作中，可加入营养物质、植物生长 调节剂、固氮菌、杀虫剂等，使长成的植株具备 优良特性
4、固定杂种优势 。
• 天然种子是有性繁殖获得的，在遗传上具有因减数 分裂引起的遗传重组分离现象，杂种优势只能体现 在F1代，而F2代便参差不齐了
人工种子
2，4-D 11
2 0.1 2～4 0.5～1 1
激素浓度（mg/L）
NAA
ZEA
BA
4.5
1
1
1
0.5
0.2～
0.5
0.5
1
0.5
1
0.5
0.2
1
0.2
1
其他条件 KIN （mg/L）
2
1 脯氨酸4, NH4+10m mol/L LH 100
LH 100 谷氨酰胺
500 1
ADE 40
GA 0.3,IAA 0.3～0.5
无菌及有菌条件下发芽 无菌及有菌条件下发芽 —— ——
鸭茅草（Dactylis glomerata） ——
西洋参（Panax uinquefolium） 无菌条件下发芽
青扦（Picea wilsonii） 大麦（Hordeum vulgare） 四会贡柑（Citrus reticulata）
无菌条件下发芽 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽
– 发生一般只需一个培 养程序，但有时为了 增加繁殖体的数量， 也需进行一定次数的 继代。
• 微型变态器官
– 块茎、块根以及鳞茎、 球茎类的繁殖体产生 可能需要经过不同的 诱导程序。
应用方面：
①最先应用于无性繁殖植物
香椒、马铃薯：微薯的人工种子受到重视。
②应用于天然种子繁殖后代群体变异大的植物（如桉树）， 虽能用天然种子繁殖，但种子繁育的植株群体变异大，树体 不整齐。
人工种子的繁殖体种类多种多样，人工种子的内涵也越 来越广泛：
1998年，陈正华等提出，任何一种繁殖体，无论是 涂膜胶囊中包裹的、裸露的或经干燥的，只要能够发育 成完整的植株，均可称为人工种子。
人工种子
主要优点1、通过组织培养的方法可以获得数量很多的胚状体（1L培养基中可产生10万个胚体），而且繁殖速度快，结构完整；2、可根据不同植物对生长的要求配置不同成分的“种皮”；3、在大量繁殖苗木和用于人工造林方面，人工种子比采用试管苗的繁殖方法更能降低成本，而且方便机械化播种，可节省劳动力；4、体细胞胚是由无性繁殖体系产生的，因而可以固定杂种；5、有时可以在人工种子中加入某些农药、菌肥、有益微生物、激素等；6、胚状体发育的途径可以作为高等植物基因工程和遗传工程的桥梁。
7、解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。
人工种子的概念人工种子（artificial seeds)又称合成种子（synthetic seeds)或体细胞种子（somatic seeds)。
是将植物离体培养产生的体细胚包埋在含有营养成分和保护功能的物质中，人工种子的结构示意图在适宜的条件下发芽出苗。
人工种子的概念首先是1978年由Murashige在第四届国际植物组织细胞培养大会上提出的。
他认为随着组织培养技术的不断发展，可以用少量的外植体同步培养出众多的胚状体，这些胚状体被包埋在某种胶囊内使其具有种子的功能，可以直接用于田间播种。
日本学者Kamada1985年首先将人工种子的概念延伸，认为使用适当的方法包埋组织培养所获得的具有发育成完整植株的分生组织（芽，愈伤组织，胚状体和生长点等），可取代天然种子播种的颗粒体均为人工种子。
中国科学家陈正华等（1998）将人工种子的概念进一步扩展为：任何一种繁殖体。
无论是涂膜胶囊中包埋的，裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整植株的均可称之为人工种子。
人工种子的概念：人工种子又称合成种子或体细胞种子，指通过组织培养技术，将植物的体细胞诱导在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中，组成便于播种的类似种子的单位。
人工种子的制作种子能发育出新的植物体，首先是因为它有一个具有生活力的胚。
人工种子
人工种皮
分内种皮和外种皮 对人工种皮的要求：具有保护胚的功能，并
且无毒性、通气好、抗污染、抗压性好、不 粘连、适于贮藏和运输。 内种皮：聚氧乙烯、海藻酸钠、明胶、琼脂 等。
外种皮常用材料：
Elvax 4260(乙烯、乙烯基乙酸和丙烯酸 共聚物，1987，美国)涂膜，价高，操作 复杂，效果不佳。
1.经济作物和粮食作物的人工种子日益增多
2.以微器官作为繁殖体的报道日益增多，其 中包括微芽、微枝、原球茎、小鳞茎、小 块茎。
以器官为繁殖体的人工种子
物种
繁殖体
主要结果
印度桑(Morus indica)
芽
无菌条件下发芽成苗
檀香(Santalum ablum)
芽
无菌条件下发芽成苗
花叶芋(Caladium bicolor) 芽
※ 具有较好的成熟性，能耐一定程度的脱水。
其次，作为实用化的体 细胞胚种子还必须满足 一定的数量需求，规模 化生产是其基本前提。
Choi等（2002）建立 了人参体细胞胚大规模 液体培养体系，每 500ml容器可生产体细 胞胚12,000个。在体细 胞发育至子叶期早期， 将期转入1/2MS无机盐 加9％蔗糖的培养基中诱 导，获得了良好效果。
石槲兰(Dendrobium)
原球茎 无菌条件下发芽
唐菖蒲(Gladiolus hortalans) 球茎 无菌条件下发芽
香蕉(musa acuminata)
微芽 无菌条件下发芽
杨树(Popupus beijingy) 芽
无菌条件下发芽
以体细胞胚为繁殖体的人工种子
物种
主要结果
胡萝卜(Daucus carota)
➢ 根据植物类型不同，可选择不同的外植体作为 芽发生的来源:
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==种子知识问答篇一：种子知识小问答等种子知识小问答等1 什么是人工种子人工种子(artificial seed)：通过组织培养技术，将植物的体细胞诱导成在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中，组成便于播种的类似种子的单位。
这个介质包括人工胚乳和人工种皮两部分，人工种子可使良种高度保纯，并快速繁殖蔬菜一代杂种及其他作物制种等，这项研究始于20世纪70年代后期，80年代研究逐步深化。
已在蔬菜如莴苣、芹菜等、水稻、棉花等作物上应用。
其制种技术包括胚状体诱导与形成，人工种皮的制作与装配两个主要步骤。
制人工种子对胚状体的要求是：形态应和天然胚相似，其发育须达子叶形成时期，萌发后能生长成具有完整茎、叶的正常幼苗；其基因型应等同于亲本；耐干燥且能长期保存。
要求人工种皮内应富含营养物质、激素、维生素、菌肥及化学药剂等．供胚状体萌发生长等需要。
还要求有一定的硬度，保护胚状体顺利萌发生长，免遭机械损伤，且有利于机械化播种。
人工种皮常用的材料是褐藻酸盐。
2 什么是太空良种是指普通种子经过太空处理之后，再到地面选育、试种，最终培育而成的高产、优质农作物新品种。
太空良种的产土过程是这样的：每次返回式卫星发射前，将普通植物种子放在返回式卫星舱内，随着卫星在距地球200-400千米的太空飞行，借助太空特殊的环境如强宇宙射线、高真空、微重力等条件对种子进行有益的变异处理，这引起种子返回地面后，再经过地面培育，就成了太空种子。
由于人空环境所具有的特殊性，因此，采用航天育种方沦培育种子是在地面上的其他育种方法所不能代替的。
太空良种具有有益的变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质，早熟、抗病力强等特点。
小幽默吹牛的境界甲乙丙在讨论谁的酒量最差。
第十二章 人工种子
二 、 繁殖体的类型及其生产化
(一)、繁殖体的类型 ·体细胞胚 ·微芽 ·微型变态器官 (二)、繁殖体的生产 1．体细胞胚的规模化生产 2．微型营养变态器官繁殖体的培养 3．芽繁殖体的培养
三、 人工种子包被
（一）、繁殖体的预处理 ·体细胞胚适度脱水干燥和强制休眠； ·微型变态器官繁殖体表面消毒处理； ·芽为繁殖体的老化处理。 （二）、繁殖体的包埋 ·海藻酸钠作包埋介质的操作程序是： 在配制好的海藻酸钠溶液中，按一定比例加入繁殖体 并混匀，然后将其逐滴滴入2.0%～2.5%的CaCl2溶液 中，经20～30 min的离子交换作用，即能形成含有繁 殖体并具有一定刚性的小球珠（bead），再用水漂洗 20 min以终止反应。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。
思考题 1.人工种子的概念及类型 2.人工种子的优点：
பைடு நூலகம்
第十二章 人工种子 人工种子的概念 繁殖体类型及生产化 人工种子包被 人工种子的发展和应用前景
一、 人工种子的概念及类型
1.人工种子（artificial seeds）又称合成种子 （synthetic seeds）或体细胞种子（somatic seeds）。 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。 2. .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 ·第二类为人工种皮包被的繁殖体 ·第三类是水凝胶包埋再包被人工种皮的繁殖体
人工种子生产
四、 人工种子的发展和应用前景
·1.人工种子可以贮藏，可以周年生产，避 免了试管苗应用中由于季节性生产而带来 的诸多矛盾。 ·2.人工种子可以直接播种，减少了试管苗 移栽在操作和管理上的困难，可以实现机 械化操作和常规的田间管理。 ·3.由于可以长距离运输，因此，人工种子 可以建立相对集中的大型生产企业，实现 资源和技术优化。
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人工胚乳一般由含有供应胚状 体养分的胶囊组成,养分包括矿 质元素、维生素、碳源以及激 素等。
三. 人工种子分类
根据Redenbaugh对人工种子的分类方法，可将人工种 子分为三大类： 裸露的或休眠的繁殖体 如微鳞茎，微块茎等。它们 在不加包被的情况下也具有较高的成株率。 人工种皮包被的繁殖体 一些体细胞胚、原球茎等不 能过度干燥，但只需要用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。 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。
最近还报道一种硅酮种衣，它不仅可以抗真菌，而 且可渗入水蒸气和氧气，这些材料均还处于试验之 中。
人工种子还在继续研究中，目前还不
能大面积用于生产，因为还存在着难题： 体细胞胚诱导及其可能发生变异；人工种 皮还存在缺陷；贮藏、发芽技术尚待解决； 人工种子工厂化生产配套设施、及种子成 本过高等。这些问题一旦解决，人工种子 的应用将会展现广阔前景。
海藻酸钠易失水干缩，为克服此弱 点，采用二重结构，即在胶囊中包埋培 养液、保水剂，使体胚悬浮于培养基中， 为防止发芽时杂菌感染，添加抗菌剂等。
三．人工种皮的装配
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。 具有一定的坚硬度，以加强人工种子的耐储 运性和适于机械化操作。 无毒无害，能保证繁殖体顺利穿透发芽。 配制简单易行，成本低。
四. 人工种子的意义
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 的植物更具有主要的适用意义；
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、工程植物等，有可 能通过人工种子在短期内加大繁殖应用；
主要结果 有菌土壤中发芽成苗 有菌条件下发芽成苗 有菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽成苗 无菌及有菌条件下发芽 无菌及有菌条件下发芽 无菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽 无菌及有菌条件下成苗 无菌及有菌条件下成苗
表7.2 以器官为繁殖体的人工种子
物种 印度桑(Morus indica) 檀香(Santalum ablum) 花叶芋(Caladium bicolor) 百合(Lilium) 直杆桉树(Eucalyptus maideni) 莴苣(Lacyuca sativa) 华腺萼木(Mycetia sienensis) 大花蕙兰(Cytobium) 石槲兰(Dendrobium) 唐菖蒲(Gladiolus hortalans) 香蕉(Musa acuminata) 杨树(Populus beijingy)
MS, 2%
0.1
1.0 0.5 0.52.0 0.5 0.5
1.0 1.0 0.2
ADE(40) ADE(40)
GA(0.3), IAA(0.3-0.5) IAA(0.3)
IAA(0.3), GA(0.1) 椰子汁(10%)
§2.人工种子制备的技术要点
人工种子的基本制作流程 外植体的选择和消毒—— 愈伤组织的诱 导——体细胞胚的诱导 ——体细胞胚的 同步化——体细胞胚的分选——体细胞胚 的包裹(人工胚乳)——包裹外膜——发芽 成苗试验——体细胞胚变异程度与农艺研 究。
繁殖体 芽 芽 芽
小鳞茎 侧芽 芽 微芽 原球茎 原球茎 球茎 微芽 芽
主要结果 无菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽成苗 无菌条件下发芽成苗 无菌及有菌条件下发芽成苗 有菌土壤中发芽成苗 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽 无菌条件下发芽
常用的人工种皮材料
早期使用Elvax 4260涂膜，价格昂贵，操作复杂、 包裹效果不尽人意。
新近试验使用的二氧化硅化合物材料包括疏水的 Tullanox和微亲水的Cab-O-Sil，二者均可以粉末状 包裹在人工种子胶囊外层，操作时只需将胶囊在上 述材料中滚动即可完成包被过程，操作简单易行， 大量生产还可以机械化操作。
人工种子长 出的芹菜味 道非常鲜美
黄连
黄连
西洋参
西洋参
莴苣
甘薯
橡胶树
苜蓿
檀香
表7.1 以体细胞胚为繁殖体的人工种子
物种 胡萝卜(Daucus carota) 苜蓿(Medicago sativas) 芹菜(Apium graveolens) 柑橘(C. sinensis×C. reticulata) 挪威云杉(Picea abies) 松树(Pinus lambertiana, P. aeda) 玉米(Zea mays) 杂交水稻(O. sativa×O. lalifolia) 橡胶树(Hevea brasiliensis) 西洋参(Panax quinquefolium) 刺五加(Acanthopanax senticosus) 黄连(Coptis chinensis)
2、常用的人工胚乳液配方有两种： MS（或SH、White）培养基加入1.5%的 马铃薯淀粉水解物； SH（0.5×）培养基加入法 和水凝胶法
等。液胶包埋法是将胚状体或小植株悬 浮在”
一种黏滞流体胶中直接播入土壤的方法。干燥 包埋法是将体细胞胚经干燥后再用聚氧乙烯等 聚合物进行包埋的方法。水凝胶法是指用通过 离子交换或温度突变形成的凝胶包裹材料进行 包埋的方法。
一．繁殖体的处理
体细胞胚形成后，需要在无激素培养基上经过一定 阶段的后熟培养，然后进行脱水干燥，再将畸形胚选 出后才能进行包埋。在脱水之前用ABA处理体细胞胚 强迫其进入休眠，更有利于长期贮存。 微型变态器官繁殖体不能过度脱水，但亦需要适当 干燥，除去表面及多余的水分，同时要进行表面消毒 处理以防止包被后的感染。为了延长贮存时间，亦需 根据使用季节进行适当的休眠处理。 芽为繁殖体的类型，则不能进行脱水处理，但必需 筛选生长健壮、组织充实的芽进行包埋。
4、以海藻酸钠作包埋剂的操作程序是： 在配制好的海藻酸钠溶液中，按一定比例加入繁殖 体并混匀。（添加糖、防腐剂、抗生素、农药等， 防止病虫害侵染。） 将其逐滴滴入2.0%-2.5%的CaCl2溶液中，经20－ 30min.的离子交换作用即形成含有繁殖体具有一定 刚性的人工种子，
用无菌水漂洗20min.以终止反应。
二．繁殖体的包埋
1、包埋介质的要求：
首先必需是对繁殖体及其它生物是无毒的，并具有一 定的缓冲强度，以保证繁殖体在生产、运输和种植操作 中的安全。 同时，它最好能够提供类似于胚乳的营养物质，以供 繁殖体发芽的需要。 此外由于繁殖体的含水量较高，贮存中极易受到微生 物感染危害，因此介质中还应含有适当的杀菌剂。
人工种子
§1. 人工种子的概念 §2. 人工种子制备的技术要点
§1.人工种子的概念
一. 基本概念
狭义 的概念是指植物离体培养中产生的
胚状体（包括体细胞胚和性细胞胚），包裹在 含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜 条件下能够发芽出苗的颗粒体。
广义 而言，人工种子是在胚状体或一块
组织（顶芽、腋芽）、一个器官（小鳞茎等） 之外加上必要的营养成分（人工胚乳）后，用 具有一定通透性而无毒的材料将其包裹起来， 形成的与天然种子相似的颗粒体
表7.3 部分植物繁殖体诱导培养条件
植物 种类
繁殖 体类 型
培养程序 及培养天 数
培养基 及蔗糖 浓度
激素浓度（mg./L）
其它成分
2,4-D
NAA
(mg/L)
Zeatin
BA
Kin
芥菜 型油 菜
体细 胞胚
微芽
Step I, 21 Step II, 21 21
MS, 3% MS, 3% MS, 3%
不定 芽
体细 胞胚
不定 芽 原球 茎
Step I, 28 Step II, 30 25 Step I, 25 Step II, 20 25 25
MS, 4%
0.5-1.0
1.0
MS, 2-3%
1.0
MS, 2-3%
1.0
1.0
MS, 3%
1.0
0.2
MS, 0.2-0.3%
0.2
MS, 2-3%
0.01
二、人工种子的结构
人工种皮
体细胞胚
人工胚乳 农业生产中使用的天然种子，一般 都是由种被、胚乳和胚三部分构成。
目前研制的人工种子的结构:
广义的体细胞胚由组织培养中获 得的体细胞即胚状体、愈伤组织、 原球茎、不定芽、顶芽、腋芽、 小鳞茎等繁殖体组成。
胶囊之外的包膜称之为人工种皮, 有防止机械损伤及水分干燥等保护 作用。包裹成功的人工种子既能通 气、保持水分和营养,又能防止外 部一定的机械冲击力。
2.0
1.0
1.0
0.1
1.0
0.5
0.05-0.2
5.0
LH(100) LH(100), 谷氨酰
胺(500)
桉树
体细 胞胚
微芽
Step I, 20 Step II, 28-56 25
B5, 4-5% 改良H, 3% 改良H, 3%
2.0-4.0
0.2-0.5 0.2-0.5
茶树
华腺 萼木 兰花
体细 胞胚
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。
五、人工种子的局限性 目前，绝大多数人工种子发芽需
要无菌条件，所以，还不能实现广泛 应用。另外，人工种子的制作费用过 高，并且在应用上需要各个环节的配 套，这些都限制了人工种子的推广。