| 单词 | 人-种子 |
| 释义 | 【人-种子】 拼译：synthetic seed 植物人工种子是将组织培养过程中产生的体细胞胚包裹在具有营养和保护功能的介质中所形成的颗粒体。广义地讲，人工种子则是植物繁殖中有利用价值的体细胞胚。人工种子的实际形式(如有无种皮、是否休眠等)视应用目的而定。人工种子技术的本质是将体细胞胚模仿天然种子进行植物克隆系的快速繁殖。该生物技术的开发不仅可使未来人工种子生产工厂化，解决生产上大量用种问题，而且还可用于品种改良及种质保存等。 1978年，莫诺什哥(T．Murashige)最早提出用体细胞胚生产人工种子。1984年，莱德伯克(K．Redenbaugh)等第一次将体细胞胚包裹在藻酸盐凝胶中，制做出人工种子。此后，人工种子技术引起植物组织培养学家们的广泛研究。1985年，凯特和杰克(S．LKitto & J．Janick)报导了用水溶性树脂作人工种皮，此人工种子可进行干燥。1987年，哥瑞(D．J．Gray)等直接用干燥的体细胞胚作人工种子。1987年哥瑞报导，全世界已从150多种农作物上获得了体细胞胚，但某些重要农作物的体细胞胚至今尚未得到，其原因是大多数作物的体细胞胚质量不高。致使人工种子的研究集中在苜蓿、芹菜、胡萝卜、葡萄等少数作物上。迄今关于人工种子技术的研究仍处在初级阶段。在实现人工种子生产工厂化之前，尚有许多基本问题需要解决。体细胞胚是人工种子的主要部分，获得发育一致且成熟的体细胞胚是生产高质量人工种子的基础。首先，细胞和组织培养过程中体细胞胚发育不同步会严重影响人工种子在生产中的应用。1991年哥瑞总结出两种调节体细胞胚发育同步化的方法：一种是用物理方法分离出大小一致的胚胎发生组织，进而发育成较同步的体细胞胚；另一种是用植物生长调节剂调控体细胞胚发育同步化。1981年，奥克(K．A．Walker)等用网筛分离出直径234至864μm的胚胎发生组织，它们产生了发育比较一致的体细胞胚。1983年，埃米特(P．V．Ammirato)用外源ABA调节胡萝卜的体细胞胚发育同步化。其次，体细胞胚的遗传变异也影响其质量。1982年矣万斯(D．A．Evans)等发现，经常更新培养物可减少体细胞胚的变异。其它有关减少遗传变异的方法也有报导。再次，体细胞胚在发育过程中没有休眠期，但它像合子胚一样也需要一段时间的休眠。1987至1989年哥瑞的研究表明，降低正在生长的葡萄体细胞胚的水分含量可导致其休眠。其方法是将体细胞胚置于在固体培养基上，它们吸水膨胀、萌发、成苗率达34%，而没经干燥处理的体细胞胚仅为5%。1990年桑那特(T．Senaratna)等以苜蓿为材料，选用发育良好、结构正常的体细胞胚，在脱水之前用ABA处理，结果90%以上的体细胞胚能长成幼苗，储存一年后仍有60%的成苗率。1991年哥瑞认为，较高的成苗率说明脱水促进了体细胞胚的成熟和萌发。此外，某些植物的体细胞胚尽管发育良好，但萌发率很低，需用打破休眠的方法处理。1987年哥瑞等用低温处理体细胞胚，结果促进其萌发。1988年派特(W．A．Parrott)等报导，大豆的体细胞胚经脱水处理后萌发率达100%，而未经脱水处理的对照萌发率非常低。人工种子由体细胞胚和包裹在其外部的介质构成。此介质类似于天然种子的种皮和胚乳，它不仅对其内部的体细胞胚起保护作用，便于生产上的各种操作，而且含有各种营养物质、植物生长调节剂和抗生素等物质，以便于人工种子的存活和萌发。1984～1986年莱德伯克等用主要成分为藻酸钙的水凝胶包裹体细胞胚，生产出苜蓿和芹菜的人工种子。1987年富吉(J．A．Fujii)等报导，苜蓿的体细胞胚先用1μM的ABA处理再用水凝胶包裹，在生长箱内成苗率为48%，而未经ABA处理的成苗率仅为6%。迄今为止，以水凝胶包裹体细胞胚生产的人工种子储藏期都不超过30天。此类人工种子适合先在温室内生长一段时间，然后再移植到大田的作物。该方法生产的苜蓿、胡萝卜、芹菜和菜花的人工种子均已成功地种植在土壤中，但成苗率很低，作为大田应用的人工种子，其形式应符合大田常规种植的要求。因此，大田作物的人工种子应像天然种子一样，干燥休眠的体细胞胚包裹在干燥的和较硬的介质中。1985年，凯特等人将干燥的胡萝卜体细胞胚包埋在水溶性塑料树脂(WSR-N750)中，硬化成晶片，每个晶片内约含600个体细胞胚，经脱水干燥24h后，仅有6%的晶片含有一个存活的体细胞胚。另外，科学家们提出了其他一些方法，如1986年舒尔斯(J．R．Schultheis)等人提出的液体条播法。关于人工种子的研究尚有许多基本问题没有解决。发育良好、结构健全的成熟体细胞胚难以获得，是影响人工种子技术进一步发展的主要障碍。如何改善包裹体细胞胚的介质的性能也是人工种子技术急需解决的问题。应用植物生理生化技术结合现代分子生物学技术深入系统地研究种子发育的机理以及培养条件下后期体细胞胚的发育规律，必将推动未来人工种子技术的发展。显然，探索获得高质量体细胞胚的细胞和组织培养技术，仍将是人工种子技术领域的热点和关键。尽管人工调控体细胞胚的成熟和促进其萌发的技术已取得一些进展，但人工种子在土壤中的萌发率太低尚需进一步研究。继续探索具有天然种皮和胚乳生物学特性的新型介质也具有重要意义。另外，某些植物(如观赏植物和蔬菜等)价值较高，但技术上要求较低，用人工种子技术进行繁殖前景广阔。【参考文献】：1 Evans D A，Gamborg O L．plant Cell Rep．，1982，1：1042 Ammirato P V．Bio-Technology，1983，1：683 Redenbaugh K，et al．In Vitro．1984，20：256～2574 Kitto S L，Janick J J．Amer．Soc．Hort Sci．，1985，110：277～2825 Fujii J A，et al．Trends Biotechnol，1987，5：3356 Gray D J．HortScience，1987，22：7967 Gray D J，Conger B V，Songstad D D．In Vitro Cellular & Developmental Biology，1 987，23：29～338 Gray D J，Purohit A．Critical Reviews in Plant Sciences，1991，10：33～61(山东农业大学张宪省教授撰) |
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