细胞工程-第七章 人工种子

2.0-4.0
1.0
Step II, 28-56
0.2-0.5
0.5 0.52.0
ADE(40)
25
0.2-0.5
ADE(40)
茶树
体细 胞胚
不定 芽 体细 胞胚 不定 芽 原球 茎
Step I, 28
MS, 4%
0.5-1.0
1.0
0.5
GA(0.3), IAA(0.3-0.5) IAA(0.3) 1.0
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。
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。
3、包埋的方法 主要有液胶包埋法、干燥包埋法 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。
4、以海藻酸钠作包埋剂的操作程序是：
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。
表7.1 以体细胞胚为繁殖体的人工种子
物 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) 种 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
二、人工种子的结构
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: 体细胞胚 人工种皮 人工胚乳
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。
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。
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
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。
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1.5%的麦芽糖。
MS, 2%
0.1
§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。
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。
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。
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。
物
种
繁殖体 芽 芽 芽 小鳞茎 侧芽 芽 微芽 原球茎 原球茎 球茎
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
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)
橡胶树(Hevea brasiliensis)
西洋参(Panax quinquefolium) 刺五加(Acanthopanax senticosus) 黄连(Coptis chinensis)
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
香蕉(Musa acuminata)
杨树(Populus beijingy)
微芽
芽
无菌条件下发芽
无菌条件下发芽
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 体细 胞胚 微芽 体细 胞胚 桉树 微芽 培养程序 及培养天 数
Step I, 21
培养基 及蔗糖 浓度
MS, 3%
激素浓度（mg./L）
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。
2,4-D 2.0 NAA 1.0 Zeatin 1.0 BA Kin
其它成分 (mg/L)
LH(100) LH(100), 谷氨酰 胺(500)
芥菜 型油 菜
Step II, 21
MS, 3%
0.1
1.0
0.5
21
MS, 3%
0.05-0.2
5.0
Step I, 20
B5, 4-5% 改良H, 3% 改良H, 3%
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
第七章 人工种子
§源自文库. 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
Step II, 30
MS, 2-3%
1.0
0.5
25 Step I, 25
MS, 2-3% MS, 3% 1.0
1.0 0.2
1.0
华腺 萼木 兰花
Step II, 20
MS, 0.2-0.3%
0.2
1.0 IAA(0.3), GA(0.1) 椰子汁(10%)
25
MS, 2-3%
0.01
0.2
25
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。
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。
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。
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；
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。