人工种子.ppt
合集下载
第10章人工种子和种质资源
（4）人工种子体积小，贮藏运输方便。 （5）人工种子如天然种子一样，具有坚硬的种皮，适于机械化播种
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
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
•人工种子萌发基质包括MS琼脂固体培养基、蛭 石、腐殖土、复合基质等。高营养和清洁环境是 人工种子萌发与成苗的基本条件，这可能是MS琼 脂培养基优于其它基质的主要原因。 •在种皮中加入防腐剂、抗生素等物质也可以提高 种子的萌发率。 •光照强度也可以影响种子的萌发。
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$F下储藏更 的时间。
2.液体石蜡储藏技术 •液体石蜡作为经济、无毒稳定的液体物质，常 被用来储藏细菌、真菌和植物愈伤组织。 •人工种子在液体石蜡中短时间保存（1个月）能 较正常的生长，但时间一长（79d），液体石蜡 对幼苗的呼吸和光合作用有一定的阻碍作用。
•影响体细胞胚的诱导及植株再生的主要因素是外植 体的基因型、生理状况、用作外植体的植物器官以 及外植体与培养基的相互作用等。很多植物目前还 不能靠组织培养快速产生大量的、出苗整齐一致的、 高质量的体细胞胚或不定芽。
3. 人工种子存在的问题及前景
1.体细胞胚的质量及大规模生产
3.金属离子 研究发现：Ca2+ 、Cu2+ 、Al3+ 可与海藻酸钠 Fe2 + 、Zn2+、Mn2+形成胶囊的外壳较软。 Ca2+ 可以作为很好的海藻酸钠的离子交换剂，用于人 工种子包被中，并对繁殖体的萌发与转化不造成 影响。
4.其他物质
（1）人工种子的优势之一是可以在胶囊中添加杀菌剂、 防腐剂、农药、抗生素、除草剂等，人为地影响和控 制植物的发育与抗逆性。 （2）如：在杂交稻体细胞胚人工种子中加入杀菌剂 （多菌灵和链霉素），发现其对人工种子在无菌条件 下的萌发和转化并无影响。说明杀菌剂可以在有菌条 件下应用于人工胚乳。
2.3 人工种子的储存
1.低温储藏技术 低温储藏是指在不伤害植物繁殖体的前提 下，通过降低温度来降低繁殖体的呼吸作用， 使之进入休眠状态。常用的温度一般是4℃。
在此温度下体细胞胚人工种子可以储存1~2 个月。非体细胞胚人工种子可以在$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。
人工种子制作ppt课件
Page 23
（3）人工胚乳配制
• 人工胚乳(Artifical endosperm)主要包括无机盐 、碳水化合物、蛋白质等（培养基组分）。是胚 胎发育的营养保证。
• 由于糖等物质的存在易导致微生物污染，所以还 要加入防腐剂、抗菌素、农药等成分。
Page 24
（4） 包埋
• 包埋是人工种子制作的重要一环。方法主要有以
Page 20
二、人工种子制作
• （1）胚状体同步发育
高质量和高数量的胚状体是大量制备人工种子的基础。控 制胚状体发育的同步化是人工种子制备的核心之一，主要 方法如下： 抑制剂法：在细胞培养初期加入细胞分裂抑制剂（如5-氨 基尿嘧啶），一旦去除抑制剂后细胞可以同步发育。 低温法：低温处理抑制细胞分裂，再恢复正常温度可以使 细胞分裂同步化。
萜类(terpenoids)：对短叶红豆杉的研究表明： 以无菌苗的芽为外植体可诱导出毛状根。毛状根 中紫杉醇的含量为愈伤组织的1 3--88.00倍。
Page 13
5.毛状根培养的生物反应器
毛状根外型像毛发，容易交织缠绕。毛状根的 特点决定了用于毛状根培养的生物反应器需要 特殊设计。 例如：反应器的内部需要特殊设计满足毛状根 的空间分布的均匀性问题。同时，也要提供合 适的培养液循环与气体供给方式才能满足毛状 根对营养和气体的需求，还要考虑接种、取样 、收获、生物量检测等特殊问题。
Page 12
皂苷类(saponins)：对人参的研究表明：以无菌 苗带叶幼茎为外植体诱导的毛状根中人参总皂苷 含量为2.486％(干重)。高于原药材总皂苷含量 1.403％(干重)。
苯丙素类(类(phenyIpropanoids)：雪莲毛状根中丁 香苷和高车前素的含量分别约是野生植株的40倍 和3倍。
（3）人工胚乳配制
• 人工胚乳(Artifical endosperm)主要包括无机盐 、碳水化合物、蛋白质等（培养基组分）。是胚 胎发育的营养保证。
• 由于糖等物质的存在易导致微生物污染，所以还 要加入防腐剂、抗菌素、农药等成分。
Page 24
（4） 包埋
• 包埋是人工种子制作的重要一环。方法主要有以
Page 20
二、人工种子制作
• （1）胚状体同步发育
高质量和高数量的胚状体是大量制备人工种子的基础。控 制胚状体发育的同步化是人工种子制备的核心之一，主要 方法如下： 抑制剂法：在细胞培养初期加入细胞分裂抑制剂（如5-氨 基尿嘧啶），一旦去除抑制剂后细胞可以同步发育。 低温法：低温处理抑制细胞分裂，再恢复正常温度可以使 细胞分裂同步化。
萜类(terpenoids)：对短叶红豆杉的研究表明： 以无菌苗的芽为外植体可诱导出毛状根。毛状根 中紫杉醇的含量为愈伤组织的1 3--88.00倍。
Page 13
5.毛状根培养的生物反应器
毛状根外型像毛发，容易交织缠绕。毛状根的 特点决定了用于毛状根培养的生物反应器需要 特殊设计。 例如：反应器的内部需要特殊设计满足毛状根 的空间分布的均匀性问题。同时，也要提供合 适的培养液循环与气体供给方式才能满足毛状 根对营养和气体的需求，还要考虑接种、取样 、收获、生物量检测等特殊问题。
Page 12
皂苷类(saponins)：对人参的研究表明：以无菌 苗带叶幼茎为外植体诱导的毛状根中人参总皂苷 含量为2.486％(干重)。高于原药材总皂苷含量 1.403％(干重)。
苯丙素类(类(phenyIpropanoids)：雪莲毛状根中丁 香苷和高车前素的含量分别约是野生植株的40倍 和3倍。
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。
第七章 人工种子
2. 具有一定的坚硬度，以加强人工种子的耐储运性 和适宜机械化操作 3. 无毒无害，能保证繁殖体顺利穿透发芽
4. 配制简单易行，成本低。
人工种皮
聚氧乙烯：有一定毒性且遇水易溶解。
海藻酸盐：种皮易粘连，失水干缩等。
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。 • 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。
三、人工胚乳
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。另外，因有机元素和糖 分易导致微生物感染而腐烂，因此同时要 加入防腐剂、抗菌素、农药等。
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1.5%的麦芽糖。
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。
人工种子制备的技术要点
裹才能避免失水，从而维持良好的发芽能力。
植物人工种子Байду номын сангаас研究进展
1980年，美国普渡大学的科学家基托等制成
了含有多个胡萝卜体胚的“合成种子”——人工
人工种子与植物脱毒教程 ppt课件
方法：
物理方法：高温、低温处理法，X射线、紫外线使病毒钝化 化学方法：抑制剂，如放线菌酮、8-鸟嘌呤、三氯唑核苷等 生物方法：茎尖培养、微体嫁接，愈伤组织、珠心胚、花药培养
ppt课件
13
2.1 物理方法
2.1.1 高温处理（热疗法）
原理：在35-50℃热处理下，病毒活性被有效钝化，失去 浸染能力，但宿主细胞伤害较小。此方法主要对一些圆 形、线形病毒有效，而对杆状病毒无效，而且处理时间 较长，易使植物受到损伤。
ppt课件
15
2.3 生物脱毒法
2.3.1 茎尖培养法
原理：幼嫩的茎尖(0.2~0.5mm)、根尖等生长点是不含
病毒的，因为：
①茎尖分生速度快于病毒增殖和传播速度；
②茎尖分生组织未分化，无维管组织，而病毒在植物体
内主要是通过维管组织或胞间连丝来传播的。 该法优点：
virus-free tissue
脱毒效果好、周期短、效率高。
不足：微茎尖难剥离，组培难度大。
virus particles
提示：茎尖培养与高温处理相结合脱毒效果更好。 found here
ppt课件
4. 人工种子制作存在的问题
• （1）人工种皮性能不尽人意。 • （2）还没有一种符合多数植物胚状体需要的人工胚乳。
（3）胚状体储藏阶段的休眠控制； （4）如何保证长期储藏而又不影响萌发率； （5）制作流程较繁琐、成本高。 （6）许多植物还不能成功地诱导出高质量体细胞胚。
ppt课件
9
§4.2 植物脱毒
seed)。
• 在结构上从外向里包括三部分：
（1）人工种皮外层，保护胚状体 中的水分免于丧失和防止外部力
量冲击；（2）人工胚乳，含有 必需的营养成分和某些植物激素；
物理方法：高温、低温处理法，X射线、紫外线使病毒钝化 化学方法：抑制剂，如放线菌酮、8-鸟嘌呤、三氯唑核苷等 生物方法：茎尖培养、微体嫁接，愈伤组织、珠心胚、花药培养
ppt课件
13
2.1 物理方法
2.1.1 高温处理（热疗法）
原理：在35-50℃热处理下，病毒活性被有效钝化，失去 浸染能力，但宿主细胞伤害较小。此方法主要对一些圆 形、线形病毒有效，而对杆状病毒无效，而且处理时间 较长，易使植物受到损伤。
ppt课件
15
2.3 生物脱毒法
2.3.1 茎尖培养法
原理：幼嫩的茎尖(0.2~0.5mm)、根尖等生长点是不含
病毒的，因为：
①茎尖分生速度快于病毒增殖和传播速度；
②茎尖分生组织未分化，无维管组织，而病毒在植物体
内主要是通过维管组织或胞间连丝来传播的。 该法优点：
virus-free tissue
脱毒效果好、周期短、效率高。
不足：微茎尖难剥离，组培难度大。
virus particles
提示：茎尖培养与高温处理相结合脱毒效果更好。 found here
ppt课件
4. 人工种子制作存在的问题
• （1）人工种皮性能不尽人意。 • （2）还没有一种符合多数植物胚状体需要的人工胚乳。
（3）胚状体储藏阶段的休眠控制； （4）如何保证长期储藏而又不影响萌发率； （5）制作流程较繁琐、成本高。 （6）许多植物还不能成功地诱导出高质量体细胞胚。
ppt课件
9
§4.2 植物脱毒
seed)。
• 在结构上从外向里包括三部分：
（1）人工种皮外层，保护胚状体 中的水分免于丧失和防止外部力
量冲击；（2）人工胚乳，含有 必需的营养成分和某些植物激素；
细胞工程四体细胞胚及人工种子ppt课件
淡黄 光滑 坚硬但易碎 大量 小，圆球形 浓厚，染色深
多
核明显，大，核仁 多
白色 粗糙 松散，水渍状 极少或无 管状或不规则形 稀薄，染色浅 少
核小，核仁少，或 无核
胚性细胞团特征：成簇、成团，体积小，细胞质致密
三、体细胞胚的来源
**体细胞胚胎发生途径有直接途径和间接途径，但无论哪一 种发生途径，绝大多数研讨报道以为体细胞胚胎来源于单细 胞,从多种植物中都察看到单个胚性细胞，有不均等分裂的二 细胞原胚和均等分裂的二细胞原胚、多细胞原胚、球形胚直 到成熟胚。也有研讨以为来源于多细胞。
〔引自Miguel等，2019〕
2、植物激素与体细胞胚发生
**离体植物细胞在开场往往缺乏合成生长素和细 胞分裂素的才干，但是在大多数情况下，这些细 胞的分裂和分化以及形状建成过程中又必需生长 素和细胞分裂素两种激素的共同作用。
**在培育介质中添加不同种类或不同浓度的外源 激素诱导形状发生已遭到广泛的注重。
五、体细胞胚发育成植株的才干
1 体细胞胚发育成植株的才干
**普通来说胚胎一旦被分化出来或甚至完成诱导之后转移 到根本培育基上即可发育成熟，并可构成小植株。
**如陈东方等〔1986〕对棒头草幼穗培育的研讨阐明，体 细胞胚构成之后，可以在原来培育基上或MS无任何附加成 分的培育基上以及1/2MS加IAA或NAA 0.5mg/L和6-BA 0.5mg/L培育基上萌生构成小植株。
1 直接途径 直接发生体胚的来源细胞可以是外植体表皮、亚表皮、幼
胚、悬浮培育的细胞和原生质体。 普通以为直接方式发生体胚是由原先就存在于外植体中的胚 性细胞――预胚胎决议细胞〔PEDCs〕培育后直接进入胚胎发 生而构成体胚，如柑桔属的珠心组织〔在体内或离体情况〕 经过预胚胎决议细胞直接进展体胚发生的最好例子.
第九章 人工种子
三、人工种皮的研制
1 人工种皮制作 用适当的材料在包埋体外形成一层包衣起种 皮作用，防止凝胶失水和营养成分流失。
三、人工种皮的研制
2 人工种皮特征 一定的封闭性，防止胚乳营养流失，良好 的透气性，一定硬度。
§3人工种子的发展和应用前景
人工种子从根本上来说是植物离体快速繁殖 技术的延伸和发展。 一、微器官人工种子可能最先用于无性繁殖植 物 二、人工种子可用于天然种子繁殖后代群体变 异大的植物 三、以体细胞胚为繁殖体应用的可能性及需要 注意的问题
二 人工种子分类
1 根据包埋情况分 （1）裸露的或休眠的繁殖体 （2）人工种皮包被的繁殖体 （3）水凝胶包埋再包被人工种皮的繁殖体
二 人工种子分类
2 根据繁殖体类型分 （1）体细胞胚人工种子（体胚） （2）非体细胞胚人工种子（块茎，鳞茎，原球 茎，不定芽等）
二 人工种子分类
3 人工种子优点 （1）建立一种高效快速的繁殖方法，它既能保持原有品种的特性。 （2）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； （3）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 倍体等，有可能通过人工种子在短期内加大繁殖应用； （4）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； （5）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 人工种皮的包被
一、繁殖体的预处理 二、繁殖体的包埋 三、人工种皮的研制
一、繁殖体的预处理
1 完整的人工种子构成 繁殖体，人工胚乳， 人工种皮。 2 几种繁殖体的预处理 体胚：进行脱水干燥 微型变态器官：不能过度脱水 芽繁殖体：不能脱水。
《人工种子的研制》课件
人工种子的应用前景
在农业生产上，人工种子可用于快速繁育良种，提高种植效率和产量，降 低生产成本。
在植物育种上，人工种子可用于筛选和培育具有优良性状的植物新品种， 加速育种进程。
在生态恢复和治理上，人工种子可用于快速恢复受损生态系统，提高生态 系统的稳定性和多样性。
02
人工种子的研制方法
人工种子的材料选择
人工种子在医药研究中的应用案例包括干细胞研究、组织工 程、再生医学等，以及在药物研发和临床试验中的应用。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
新型人工种子的研发和应用将不断涌现，如 具有抗逆性、高产性等优良性状的人工种子 ，将有助于提高农业生产效益和生态环境的 保护。
人工智能和大数据等新技术的应用 将为人工种子的研发和应用提供新 的思路和方法，有助于推动人工种 子的进一步发展。
04
人工种子的挑战与展望
人工种子面临的主要挑战
技术难题
人工种子的研制涉及到复杂的生物技术，如组织培养、基因编辑等 ，技术难度大，需要突破的技术瓶颈多。
将目标细胞接种到种子表面或内部。
种子成型
通过特定的加工技术，如3D打印技术，将 混合物制成特定形状的种子。
培养与分化
在适宜的条件下进行细胞培养和分化，促使 种子发育成植株。
人工种子的性能测试
生物学性能
检测人工种子的细胞生长、分化及植株发育情况 ，评估其生物学性能。
生物相容性
评估人工种子在体内的安全性、无毒性和免疫原 性等方面的表现。
《人工种子的研制》 ppt课件
目录
• 人工种子的概念 • 人工种子的研制方法 • 人工种子的研究进展 • 人工种子的挑战与展望 • 人工种子的实际应用案例
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。
《人工种子》PPT课件
精选ppt
No Imag
11
二. 繁殖体培养技术
体细胞胚培养
微型变态器官培养
微芽繁殖体培养
精选ppt
12
体细胞胚规模化生产
作为人工种子繁殖体的体细胞胚，其基本要求是要具有 发育上的同步性，还必需满足如下标准特征：
• 其一，形态正常，具有完整的胚结构；
• 其二，与母体植物的基因型基本相同，特别是在重要经济性状和 农艺性状上没有变异；
▪ 根据繁殖体的类型可分为两类：
一类是体细胞胚人工种子； 另一类是非体细胞胚人工种子
据报道，目前已对26个科，36个属的植物进行了人工种子研究。 其研究范围显示出两大特点：
• 一是重要经济作物和粮食作物的人工种子报道日益增多；
• 二是以微器官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、小块茎等。
• 其三，具有较好的成熟性，能耐一定程度的脱水。
精选ppt
13
▪ 其次，作为实用化的体细 胞胚种子还必需满足一定 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， 将其转入二分之一MS无机盐附加 9%蔗糖浓度的培养基中诱导加入休 眠，获得了良好效果。
精选ppt
2
根据包被的程度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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
● 70年代，应用体胚作为一种播种作物的潜在的繁殖系统的 概念逐步形成。
近年来有关报道的特点： ①重要的经济作物、粮食作物及经济林木人工种子的报道日益
增多； ②以微器官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；小块茎等（表10）。
从目前发展趋势看，人工种子实用技术更可能会在用微器 官为繁殖体的植物中首先建立。
3.保持品种的优良种性
●胚状体由无性繁殖系生产，可保持原品种的遗传特性； ●对于通过正常有性繁殖会改变其遗传结构的杂种品种或材料,
应用价值更大。 例如： ①固定杂种优势；
②三倍体、同源多倍体、非整倍体等； ③突变材料； ④育性不佳的作物（品种）。
4. 可在营养物质里加入植物生长调节剂、有用微生物、抗病 虫药剂等，促进植物生长发育，增强的抗性。
不同繁殖体的比较
• 体细胞胚
– 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。
大量的、同步化的、健康体胚的制备过程：（以苜蓿为例）
①胚性愈伤组织的获得
大量的体胚由愈伤组织内的细胞演变而来，所以要先培养合乎质量 要求的胚性愈伤组织。
5.利用基因转移的方式，使其具有某些性状。 6. 而且种子外形均匀一致，播种时下种均匀，出苗整齐。 7.体积小，便于贮存和运输。
第二节 人工种子的发展趋势
人工种子的生产是以离体大规模繁殖为基础。
●Steward（1958）和Reiner（1958）几乎同时分别首次成 功地研制了胡萝卜的体胚（Somatic embryo，简称SE） 发生的过程，并证明了植物细胞具有全能性。
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。
根据包被的需要程度，人工种子分为3类：
1.裸露的或休眠的繁殖体
如：①鸭毛草干燥胚状体在含水量13%时，有些还能成株； ②休眠的微鳞茎、微块茎不加包裹转株率也十分高，对种 子包裹要求不严格，可以直接种植。
2，4-D 11
2 0.1 2～4 0.5～EA
BA
4.5
1
人工种子现已成为许多国家研究和开发的热点
第三节 制造人工种子的关键技术
一、人工种子繁殖体的诱导
1.体细胞胚的发生途径 2.微器官发生系统
二、繁殖体的成熟与干燥
三、人工体胚的包埋及人工种皮的装配
根据繁殖体的不同特点添加多种有益的附加成分，使其获得优异的性能
1.人工体胚的包埋 （水凝胶包裹材料及附加成分——人工胚乳） 这些成分起着保 护自然种子的子叶或胚乳的作用，
⑤成熟体胚的后熟处理。
蒸馏水洗净----4℃，无激素的1/2 SH培养基冷冻后熟 处理---7～10天后，在同样的培养基上，使体胚长成 小植株。
与微器官发生途径相比有以下不足：
（1）诱导步骤多、所需生长素水平高，时间长 ①胚状体诱导需2～3个步骤 第一步，在培养基中需加入高水平生长素2.4-D； 第二步，必须除去高水平的生长素，进而培养获得体细胞胚。 微器官诱导只需一个步骤。苜蓿在第二步中2.4-D的诱导浓度高 达11mg/L。 ②胚状体诱导时间长，大都＞40d；微器官诱导时间短，25d±。
②体胚发生的诱导
胚性愈伤组织---SH培养基诱导其内部小型或中小型细胞向体胚发生的 方向转换。
③大量体胚发生的培养
将经过诱导的胚性愈伤组织转入无激素的液体改良SH培养基振荡， 培养 于28±1℃的环境下。 4周后可见大量体胚和成熟体胚的形成
④同步化体胚的获得。
筛选（3～5次）将同样大小或相近阶段的体胚集中在 一起培养------逐步获得基本同步化的体胚。
（2）转株率低，遗传变异性大，生理上存在不一致性。
植物 名称 苜蓿
芥菜型
油菜 桉树
茶树
华腺 萼木
培养基和蔗 糖浓度
SH,2%～ SH3,2%%～
3%
SH,2%～ 3%
MS,3%
MS，3% B5，4%～
5% 改良H，
3% MS，4% MS,2%～
3% MS，3% MS，0.2～
0.3%
几种植物体细胞胚诱导的培养条件
二、人工种子的特点
●人工种子是种子行业的一次革命； ●是育种技术体系中的一个大突破。
与自然种子相比，人工种子具有以下突出的、不可取代的
优点：
1.不受自然环境影响，节省制种用地，工厂化大批量生产 ，一年四季可在室内进行生产。
2. 增殖快、周期短，加速良种的繁育过程，提高新品种利 用效率。 特别是对于发育周期长的林木、果树等。
Artificial Seeds
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）：
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） 、可取代天然种子播种的颗粒体均为人工种子
2.装配人工种皮（外层种衣） 在珠状人工种子的表面涂以胶囊膜。
一、人工种子繁殖体的诱导
繁殖体：繁殖体质量优劣直接影响着未来产品的产量与品质； 诱导条件：即外植体接种的培养基和激素水平会直接影响到
形态发生的途径、繁殖体的遗传背景及实用价值。 形态发生途径一般分为两种:
体细胞胚的发生途径 微器官发生系统
2.用种皮包裹的繁殖体
如：胡萝卜干燥胚，用一层聚氯乙烯膜包裹，胚重新水合后 能发芽。有些休眠的微鳞茎、原球茎需要增加特殊营养、 农药，也可外裹一层种衣。
3.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。
近年来有关报道的特点： ①重要的经济作物、粮食作物及经济林木人工种子的报道日益
增多； ②以微器官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；小块茎等（表10）。
从目前发展趋势看，人工种子实用技术更可能会在用微器 官为繁殖体的植物中首先建立。
3.保持品种的优良种性
●胚状体由无性繁殖系生产，可保持原品种的遗传特性； ●对于通过正常有性繁殖会改变其遗传结构的杂种品种或材料,
应用价值更大。 例如： ①固定杂种优势；
②三倍体、同源多倍体、非整倍体等； ③突变材料； ④育性不佳的作物（品种）。
4. 可在营养物质里加入植物生长调节剂、有用微生物、抗病 虫药剂等，促进植物生长发育，增强的抗性。
不同繁殖体的比较
• 体细胞胚
– 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。
大量的、同步化的、健康体胚的制备过程：（以苜蓿为例）
①胚性愈伤组织的获得
大量的体胚由愈伤组织内的细胞演变而来，所以要先培养合乎质量 要求的胚性愈伤组织。
5.利用基因转移的方式，使其具有某些性状。 6. 而且种子外形均匀一致，播种时下种均匀，出苗整齐。 7.体积小，便于贮存和运输。
第二节 人工种子的发展趋势
人工种子的生产是以离体大规模繁殖为基础。
●Steward（1958）和Reiner（1958）几乎同时分别首次成 功地研制了胡萝卜的体胚（Somatic embryo，简称SE） 发生的过程，并证明了植物细胞具有全能性。
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。
根据包被的需要程度，人工种子分为3类：
1.裸露的或休眠的繁殖体
如：①鸭毛草干燥胚状体在含水量13%时，有些还能成株； ②休眠的微鳞茎、微块茎不加包裹转株率也十分高，对种 子包裹要求不严格，可以直接种植。
2，4-D 11
2 0.1 2～4 0.5～EA
BA
4.5
1
人工种子现已成为许多国家研究和开发的热点
第三节 制造人工种子的关键技术
一、人工种子繁殖体的诱导
1.体细胞胚的发生途径 2.微器官发生系统
二、繁殖体的成熟与干燥
三、人工体胚的包埋及人工种皮的装配
根据繁殖体的不同特点添加多种有益的附加成分，使其获得优异的性能
1.人工体胚的包埋 （水凝胶包裹材料及附加成分——人工胚乳） 这些成分起着保 护自然种子的子叶或胚乳的作用，
⑤成熟体胚的后熟处理。
蒸馏水洗净----4℃，无激素的1/2 SH培养基冷冻后熟 处理---7～10天后，在同样的培养基上，使体胚长成 小植株。
与微器官发生途径相比有以下不足：
（1）诱导步骤多、所需生长素水平高，时间长 ①胚状体诱导需2～3个步骤 第一步，在培养基中需加入高水平生长素2.4-D； 第二步，必须除去高水平的生长素，进而培养获得体细胞胚。 微器官诱导只需一个步骤。苜蓿在第二步中2.4-D的诱导浓度高 达11mg/L。 ②胚状体诱导时间长，大都＞40d；微器官诱导时间短，25d±。
②体胚发生的诱导
胚性愈伤组织---SH培养基诱导其内部小型或中小型细胞向体胚发生的 方向转换。
③大量体胚发生的培养
将经过诱导的胚性愈伤组织转入无激素的液体改良SH培养基振荡， 培养 于28±1℃的环境下。 4周后可见大量体胚和成熟体胚的形成
④同步化体胚的获得。
筛选（3～5次）将同样大小或相近阶段的体胚集中在 一起培养------逐步获得基本同步化的体胚。
（2）转株率低，遗传变异性大，生理上存在不一致性。
植物 名称 苜蓿
芥菜型
油菜 桉树
茶树
华腺 萼木
培养基和蔗 糖浓度
SH,2%～ SH3,2%%～
3%
SH,2%～ 3%
MS,3%
MS，3% B5，4%～
5% 改良H，
3% MS，4% MS,2%～
3% MS，3% MS，0.2～
0.3%
几种植物体细胞胚诱导的培养条件
二、人工种子的特点
●人工种子是种子行业的一次革命； ●是育种技术体系中的一个大突破。
与自然种子相比，人工种子具有以下突出的、不可取代的
优点：
1.不受自然环境影响，节省制种用地，工厂化大批量生产 ，一年四季可在室内进行生产。
2. 增殖快、周期短，加速良种的繁育过程，提高新品种利 用效率。 特别是对于发育周期长的林木、果树等。
Artificial Seeds
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）：
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） 、可取代天然种子播种的颗粒体均为人工种子
2.装配人工种皮（外层种衣） 在珠状人工种子的表面涂以胶囊膜。
一、人工种子繁殖体的诱导
繁殖体：繁殖体质量优劣直接影响着未来产品的产量与品质； 诱导条件：即外植体接种的培养基和激素水平会直接影响到
形态发生的途径、繁殖体的遗传背景及实用价值。 形态发生途径一般分为两种:
体细胞胚的发生途径 微器官发生系统
2.用种皮包裹的繁殖体
如：胡萝卜干燥胚，用一层聚氯乙烯膜包裹，胚重新水合后 能发芽。有些休眠的微鳞茎、原球茎需要增加特殊营养、 农药，也可外裹一层种衣。
3.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。