植物人工种子的研究概要

植物人工种子的研究

王健

甘肃农业大学草业学院,兰州(730070

摘要 :通过对人工种子的研究, 了解植物人工种子的的概念与发展状况、人工种子的构成及特点及人工种子的基本创作流程, 掌握植物人工种子繁殖的方法和技术, 进一步学习和研究人工种子在生产生活中的应用。

关键词 :人工种子胚状体人工胚乳

Abstract :Through the study on artificial seed, the compositions of concept and the state of development , artificial seed of understanding artificial seed of the plant and basic creation procedure of the characteristic and artificial seed, method and technology of grasping the artificial seed of plants and breeding , further study the application among the life and production of artificial seed.

Keywords :Artificial seed Body of embryo form Artificial endosperm

种子不仅是植物传宗接代的繁衍之本, 也是人类的衣食之源。可什么是种子?什么又是植物人工种子呢?在植物学上是指由胚珠发育而成的繁殖器官 [1]。种子的基本结构包括胚、胚乳、 (或熟时可缺少和种皮三部分 [2]。所谓人工种子,是指通过植物组织培养方法获得发育完全的个体,将其用适当方法保存起来用以代替天然种子传播 [3]。是在组织培养基础上发展起来的一项生物技术。自从 1978年Muralshige 提出人工种子的设想 [4], 1981年 Lawrence 等研究了芹菜和莴苣体细胞胚包裹的液胶包埋带技术 [5]以后, 便有了越来越多关于人工种子的报道, 如 Kitto 等报道了种皮包裹的芹菜丛胚人工种子 [6], Redenbaugh 报道了用水凝胶包裹苜蓿单胚的人工种子 [7], Gray 报道了鸭茅草和葡萄的干燥裸胚人工种子 [8]。自 1987

年桑树腋芽包裹的人工种子 [9]获得成功以来,双相继出现了以微器官为繁殖体的人工种子。如莴苣不定芽人工种子 [10],苹果微枝及百合小鳞茎人工种子 [11],以及茎包裹的人工种子 [12]等。我国也于 1987年将其列入国家高新技术研究与发展计划

(863计划 ,并且在胡萝卜、芹菜、苜蓿等植物中获得大量体细胞胚,人工种子在无菌条件下的萌发率已达 90%以上 [13]。

1 人工种子的构成及特点

人工种子一般由胚状体、人工胚乳、和人工种皮三部分组成(图 1 。

1状体这是由组织培养产生的具有胚芽、胚根双极性、类似天然种子胚的胚状结构, 具有萌发长成植株的能力 [14]。

2人工胚乳它包括胚状体生长所需要的多种营养,而且还添加了一定量的激素、抗生素、农药、除草剂以及有益微生物等腰三角形, 提供胚状体正常萌发生长期所需的各种条件。 3人工种皮这里包被在人工种子最外层由褐藻酸钙构成的具有防水透气的凝胶膜状物质,具有一定的机械抗压性 [15]。

图 1

人工种子的特点 :

1.具有良好发育的体细胞胚 , 并能发育成正常完整的植株。

2.具有人工胚乳,可提供胚发育所需的营养物质。

3.具有能直到保护作用的人工种皮 [16]。

2 人工种子的基本创作流程

2.1 胚状体的制备及同步生长

若想得到可观的胚状体, 我们可以通过对外植体的固体培养和悬浮培养以及花药、花粉的诱导培养来获得。由于这些胚状体一般情况下都会牌不同的胚胎发育时期, 不符合大量制备人工种子需要, 因此, 诱导胚状体同步化生长是制备人工种子最为核心的问题。一般情况下我们可以采取以下措施 :

(1 低温法在细胞培养的早期对培养物进行适当的低温处理若干小时后,再让培养物回复到正常温度中生长,这样可使得细胞同步分裂。

(2 分离法在悬浮培养细胞的适当时期, 用一定孔径的尼龙网或钢丝筛进行离心分离, 收取处于发育相同时期的胚胎细胞团, 使它们进行同步正常发充。 (3 抑制剂法在细胞培养初期加入 DNA 合成抑制剂, 使细胞生长基本都停顿在 G 1期。除去抑制剂后,细胞进入同步分裂阶段。

(4 通气法每天在细胞悬浮的培养基中通入氮气 1~2次, 每次只要几秒或稍长时间,这样可以明显的提高有丝分裂的进程 [17]。

2.2 人工胚乳的制备

人工胚乳的营养成分与进行细胞和组织培养时所需的营养成分基本相同, 我们还可以根据胚乳生长发育所需的加入一些大分子的碳水化合物, 用来防止养分的遗漏。如果可以, 我们还可以在培养基中加入适量的激素和抗生素等进行辅助作用。一般情况下,我们可以用 MS 培养基进行离体培养 [18]。

2.3 包埋剂的配制及包埋

一般我们在选择包埋剂时,要先用一些使用方便,无毒无污染,价格低廉, 透气性强, 保水作用机械性能好的材料, 到目前为止褐藻酸钠就最为适合。其次就是琼脂。进行包埋时,我们一般以 4%的褐藻酸钠和人工胚乳溶液混合调配, 再加入一定比例的胚状体,混合均匀后,逐渐滴入 2.0%~2.5%的氯化钙溶液中。这样经过 10~15

分钟的离子交换络合作用, 就形成了一个个具有一定刚性的圆形人工种子。然后把种子用无菌水进行漂洗 20分钟,使其反应中止,捞起晾干。几种适合做为人工种皮的材料 [19]

水凝胶络合剂

名称浓度(%, w/v 名称浓度(mmol/L 藻酸钠 0.5~5.0 钙盐 30~100

藻酸钠及明胶 2.0

5.0

钙盐 30~100

角叉藻聚糖及洋槐豆胶 0.2~0.8

0.4~1.0

Kcl 或 NHcl 500

Gelrite 0.25 (降温

在上述办法得到人工种子时 , 我们一定要注意时间的把握和包埋剂的浓度, 因为人工种皮的厚度会随着种子在溶剂中的时间长短面变化, 我们一般以 10~15

分钟为宜。因为如果种皮过厚,就不利于萌发,相反则不宜贮藏和运输。

2.4 人工种子的贮藏

一般在 4摄氏度左右的温度下保存, 随着时间的延长, 萌发率会呈现出下降的趋势,这可能和人工种子没有休眠有关。

3 人工种子的优点

1. 繁殖速度快。