当前位置：文档之家 › 第九章 人工种子(2 学时)

第九章 人工种子(2 学时)

  • 格式：pdf
  • 大小：110.08 KB
  • 文档页数：4

下载文档原格式

  / 4

合集下载

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。

人工种子

人工种子

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；

人工种子.ppt

人工种子.ppt
● 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：

植物人工种子技术

植物人工种子技术

植物人工种子技术摘要：植物人工种子是指将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织,包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内,形成的在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。

完整的人工种子包括3部分:胚状体、人工胚乳、人工种皮。

植物人工种子技术主要包括体细胞胚的诱导与同步化、包埋方法、人工种皮制备、干化、贮藏及防腐等。

人工种子具有可工厂化大规模制备、贮藏和迅速推广优良种质资源等优点,应用前景十分广阔。

Abstract: artificial plant seed is refers to the plants cultured in vitro produced somatic embryos or can develop into a complete plant meristems, embedding in the presence of nutrients and has a protective casing, formed under suitable conditions to germination seed particle. The complete artificial seed consists of 3 parts: the embryo like body, the artificial endosperm, the artificial seed coat. Plant artificial seed technology mainly includes the induction and synchronization of somatic embryos, embedding methods, preparation, drying, storage and preservation, and so on. Artificial seeds can be used in large-scale production, storage and rapid extension of excellent germplasm resources and so on, the application prospect is very broad.关键词:植物人工种子;胚状体;人工种皮;应用前景一、植物人工种子的定义植物人工种子(Plant artificial seed)概念最早由Murashige(1978)提出,是指将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织(芽、愈伤组织、胚状体等)包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内形成的在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。

人工种子

人工种子
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）：
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）

人工种子

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。

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

人工种子河南教育学院生物科学系吴楠楠摘要俗话说民以食为天，人类的生存少不了粮食，当然，就缺少不了粮食的种子。

人工种子的出现，一改传统的农业生产，为人类提供了更大的效益。

结合众多学者在这方面的研究，本文阐述了人工种子的概念、制作的过程以及研究人工种子的意义，提出了人工种子应解决的问题，展望了人工种子的应用前景。

关键词人工种子人工胚乳现状展望Abstract As the saying goes, hunger breeds discontentment, human survival without food, of course, is not lack of grain seeds. The emergence of artificial seeds, changed the traditional agricultural production, provide more benefit for mankind. Based on lots of scholars in the research in this area, this paper expounds the concept, artificial seed production process as well as the research significance of artificial seeds, should be made to solve the problem of artificial seeds, the foreground of application of artificial seeds. Key words Artificial seed Artificial endosperm Status prospect一、人工种子的概念。

人工种子的概念最早是在1978年的国际园艺植物学术会议上由美国生物学家提出的。

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。

《细胞工程》课程说明书

[3]/new/xbgc/Course/Content.asp?M=2
[4] http://61.187.179.69/ec2006/C217/kcms-1.htm
四、教学信息
教学目标
通过本课程的学习使学生掌握细胞工程的基本操作技术、原理及研究对象的特点，为从事生物学相关领域的研究奠定良好的基础。
扩展专题2:科研论文介绍-研读及撰写（2学时）
第17周
课程总结、扩展与答疑（2学时）
答疑
教学方法
与手段
通过教材进行基本内容讲授，多媒体辅助，小组讨论等教学手段相结合。
学习方法
课上听讲，要点分析，分组讨论，课堂小结，课后复习、浏览教学网站、去开放实验室实践。
五、实践教学（独立设课另安排）
六、成绩考核
平时成绩
思考与作业练习见课件
第3周
第3章植物组织与器官培养（4学时）
3.1植物组织培养（2学时）
3.2植物胚胎培养
3.3毛状根培养（2学时）
思考与作业练习见课件
第4周
第4章人工种子与植物脱毒（2学时）
4.1人工种子
4.2植物脱毒
第5周
第5章植物细胞培养与次级代谢产物制备（2学时）
第6章原生质体培养与诱变（2学时）
第6周
第7章细胞融合与体细胞杂交（4学时）
7.1细胞融合（2学时）
第7周
7.2体细胞杂交（2学时）
第8章多倍体与单倍பைடு நூலகம்植物（4学时）
8.1多倍体植物（2学时）
思考与作业练习见课件
第8周
8.2单倍体与纯合二倍体植物（2学时）
视频文献拓展等参考课件
第9周
劳动周
第10周
第9章植物离体受精（2学时）
  1. 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. 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. 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)。
微型变态器官：需要经过不同的诱导程序。
2．不同繁殖体成苗率比较
植物
表 8.1 不同繁殖体成苗所需时间及成株率*
繁殖体类
百分
正常株数 百分比 非正常株数
型
比
茶树
体细胞胚 17
17
83
83
不定芽
77
77
13
13
华腺萼木 体细胞胚 47
53
42
47
不定芽
466
93
34
7
* 引自陈正华等（1998）。
成苗所需 天数 10～60 20～25 40～60 20～25
3
与常规离体繁殖技术相比，除了有离体繁殖所具备的所有优势外，在应用上还有更 多潜在的优点：
首先，人工种子可以贮藏，因而可以周年生产，避免了试管苗应用中由于季节性生 产而带来的诸多矛盾。
其次，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。
其三，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。
三、人工种皮的研制
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，以保证繁殖体维持生理活性的需要；此外，还应有一定的坚 硬度，以加强人工种子的耐储运性和适于机械化操作；但同时又要求其无毒无害，能保 证繁殖体顺利穿透发芽。
四、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。
第九章 人工种子（2 学时）
教学目的与要求：
了解植物人工种子的概念与发展概况；掌握植物人工种子繁殖体的培养技术；了解 不同繁殖体的人工种子特点与制备方法。
第一节 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）。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。
二、繁殖体的包埋
表 8.2 几种植养基及 浓度（％） 蔗糖浓度
激素及附加成分 浓度（mgL-1）
四会贡柑体细胞 3 胚
MT，4% GA(1), IBA(0.25)
唐菖蒲小球茎
4-5
MS，1.5% IBA(0.5),
热带兰花球茎
4
改良 MS
GA(0.1) NAA(1.0),
与试管苗技术和自然有性繁殖种子相比，人工种子具有以下突出的、甚至是不可取 代的优点：
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重要的实用意义；
第二节 繁殖体的类型及其生产
一、不同类型繁殖体比较
1
1．诱导培养方式 体细胞胚： 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。
微芽：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。
赤桉微芽
4
改良 SH
BA(0.2) NAA(0.2-0.5)
小麦体细胞胚
6
1/4MS
GA (1), 防腐剂
(200), IAA (0.2), 活性炭
成苗率 （％） 30-70（无 菌） 93（无菌）
95（无菌）
80-90（无 菌） 45（有菌）
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。
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，如可以适当干燥的体细胞胚（如鸭毛草的体细胞 胚）、休眠的微鳞茎和微块茎等，它们在不加包被的情况下也具有较高的成株率； 第二类为人工种皮包被的繁殖体，一些体细胞胚、原球茎等虽不能过度干燥，但只 需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； 第三类是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。
二、繁殖体的生产
作为种子使用的繁殖体，首先必须要有较高程度的一致性。这种一致性除了遗传学 上的一致性外，还包括生理上的一致性。
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
第三节 人工种子包被
一、繁殖体的预处理
2
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。
1、微器官人工种子可能最先用于无性繁殖植物 2、人工种子可用于天然种子繁殖后代群体变异大的植物 3、以体细胞胚为繁殖体应用的可能性及需要注意的问题
思考题 1．人工种子的概念和类型。 2．人工种子对繁殖体有什么特殊要求？ 3．目前人工种子生产中需要研究解决的主要技术问题。 4．目前人工种子最适于在哪些方面应用？
4
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、基因工程 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。