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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。
什么是人工种子人工种子从外表看与普通种子相似，它也有胚、胚乳和种皮，播下去能发芽出苗，但它与普通种子有本质的不同。
人工种子是无性种子，它的主体是通过组织培养技术得到的无性胚，再采用特殊的技术和材料给这些无性胚穿上合适的衣服，配上合适的营养，即包上胚乳和种皮，就成了人工种子。
在人工种子制备中若与基因工程相结合，即在制备过程中按照需要导入外源基因，就能培育出抗虫、抗干旱的植物新品种。
一旦人工种子的生产实现机械化，就可以在工厂中快速生产出大量优良品种。
优良基因的人工种子科学家预言:21世纪将是一个种子的世界。
美国和日本等国的高技术研究项目和欧共体的尤里卡计划，都把人工种子列入研究内容。
我国在"863"高技术计划项目中，也包含了人工种子的研究内容。
实验证明，优良基因的人工种子，有别于传统的天然种子。
它的特性之一，在于获得优良基因后，除了可移人其他品种的长处，还可以使用多年。
随着人工种子的培育和发展，科学家们已先后给蔬菜品种增添了许多色彩。
如多色的马铃薯，粉红色的菜花，紫色的包心菜，它们不但有助于诱发食欲，还有强化营养，并有一定的食疗作用。
如袖珍蔬菜，有手指般的青瓜，拳头大的南瓜，像豆一样细小的蚕豆等。
又如“巨型番茄”，每株高10米，亩产可达3000公斤，相当于普通大棚的五六倍。
这种西红柿皮厚汁少，肉质甘甜，可保存一周左右。
还如一种“吉康菜”，微带苦味，含有丰富的钙及维生素B1, B2, C及少量维生素A,被誉为“减肥菜”，等等目前人工种子正在全球范围内受到重视。
据不完全统计，世界各地研究成功的人工种子已在100种以上，包括水稻、上豆、胡萝卜、甘蔗、山芋等。
在一些水源奇缺、上地贫瘠的地区，科学家还利用遗传工程技术培育出适应沙漠地区咸水生长的小麦、洋葱、西红柿、西瓜等当然，要使人工种子形成规模生产，将是一项跨世纪的生物工程。
半夏人工种子的研究张苏锋信阳师范学院学报(自然科学版)第11卷第3期1998年7月摘要以半夏株芽生长的茎尖作外植体诱导小块茎，筛选直径5mm的小块茎制作人工种子。
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==种子知识问答篇一：种子知识小问答等种子知识小问答等1 什么是人工种子人工种子(artificial seed)：通过组织培养技术，将植物的体细胞诱导成在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中，组成便于播种的类似种子的单位。
这个介质包括人工胚乳和人工种皮两部分，人工种子可使良种高度保纯，并快速繁殖蔬菜一代杂种及其他作物制种等，这项研究始于20世纪70年代后期，80年代研究逐步深化。
已在蔬菜如莴苣、芹菜等、水稻、棉花等作物上应用。
其制种技术包括胚状体诱导与形成，人工种皮的制作与装配两个主要步骤。
制人工种子对胚状体的要求是：形态应和天然胚相似，其发育须达子叶形成时期，萌发后能生长成具有完整茎、叶的正常幼苗；其基因型应等同于亲本；耐干燥且能长期保存。
要求人工种皮内应富含营养物质、激素、维生素、菌肥及化学药剂等．供胚状体萌发生长等需要。
还要求有一定的硬度，保护胚状体顺利萌发生长，免遭机械损伤，且有利于机械化播种。
人工种皮常用的材料是褐藻酸盐。
2 什么是太空良种是指普通种子经过太空处理之后，再到地面选育、试种，最终培育而成的高产、优质农作物新品种。
太空良种的产土过程是这样的：每次返回式卫星发射前，将普通植物种子放在返回式卫星舱内，随着卫星在距地球200-400千米的太空飞行，借助太空特殊的环境如强宇宙射线、高真空、微重力等条件对种子进行有益的变异处理，这引起种子返回地面后，再经过地面培育，就成了太空种子。
由于人空环境所具有的特殊性，因此，采用航天育种方沦培育种子是在地面上的其他育种方法所不能代替的。
太空良种具有有益的变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质，早熟、抗病力强等特点。
小幽默吹牛的境界甲乙丙在讨论谁的酒量最差。
第七章人工种子
第一节人工种子概念与发展状况
自从1978年Murashige提出人工种子概念以来，1986年Redenbaugh等成功地利用藻酸钠包埋单个体细胞胚，生产人工种子。
此后，他们成功地获得了胡萝卜、棉花、玉米、甘蓝、莴苣和苜蓿等的人工种子。
在我国，人工种子的研究已列入重点攻关项目，并已取得明显进展。
所谓人工种子（Artificial seed），是指将细胞培养中形成的体细胞胚或不定芽包埋在能提供养分（人工胚乳）的胶囊里，再在胶囊外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜（人工种皮），造成一种类似天然种子的结构。
人工种子可在一定条件下萌发生长，形成完整植株。
与天然种子比较，人工种子有其自身特点：①人工种子主要来源于体细胞胚，而体细胞胚是通过无性繁殖体系实现的，因而可以用于固定优良基因组合杂种优势，且稳定快；而优良基因组合杂种优势通过天然种子的有性繁殖，必然导致大量分离，难以稳定，使一些需要的特性丧失。
②由生物工程产生的转基因植株和植物组织与细胞培养筛选获得的突变体，通过体细胞胚发生制作人工种子迅速扩大繁殖，不受季节限制，可以大批量生产，提供充足种源，成本低，发芽速度和生长速度比较一致，体积小，运输方便，还可以直接播种和进行机械化操作等。
③在制作人工种子过程中，加入农药、菌肥、激素等可以提高农作物抗病虫害的能力，加速作物生长和发育。
人工种子涉及的问题较多，主要是：①要求高频率诱导体细胞胚发生，而且数量多、质量高；
②为使人工种子出苗整齐一致，必须使体细胞胚同步化；③人工种皮材料必须不损害体细胞胚，同时又有利于发芽和生长，并经得起加工、贮藏和运输；④人工胚乳必须保证体细胞胚正常发育和提供充足营养，同时能防腐和防干；⑤能够进行机械操作以便大量制种；⑥提高体细胞胚产生正常植株的转换率。
由此可见，体细胞胚发生频率的高低、胚的质量和体细胞胚发生同步化是生产人工种子的基础和关键。
第二节繁殖体种类
一、体细胞胚及其规模化生产
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，诱导胚性细胞形成；第二阶段，在较低生长素或无生长素的培养基中诱导体细胞胚形成。
二、微芽及其营养变态器官繁殖体的培养
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。
三、微型变态器官及其芽繁殖体的培养
需要经过不同的诱导程序获得。
第三节人工种子的研制
一、高质量和高产量体细胞胚诱导与同步化
人工种子必须以同步化、高质量和高产量的体细胞胚为基础。
体细胞胚一定要活力强，能够正常发育并完成全部发育过程，诱导出的体细胞胚可以单个剥离，而且再生频率高，在长期继代培养中体细胞胚的发生和发育能力不丧失，并在激素等条件下可以同步控制体细胞
胚胎发生。
胡萝卜等工艺基础较好的植物，体细胞胚产量较高，1L 培养基能分离出10万个体细胞胚。
根据有关研究，将体细胞胚诱导与同步化控制归纳如图5.11所示。
手工选择：无菌条件下逐个筛选。
过筛选择：胚性细胞悬浮培养液分别通过不
同孔径滤网过筛、培养、再过滤。
不连续密度梯度离心：通过Ficoll 不同浓度
产生不同密度梯度溶液，对不同比重细
胞进行筛选。
渗透压分选：基于体细胞胚不同发育阶段渗
透压明显变化，选择比较一致的同一发
育时期的体细胞胚。
植物胚性细胞分级仪筛选：根据不同发育阶
段体细胞胚比重不同，通过筛选液（一
般为2％蔗糖，进样速度15mL/min ，分
选液流速20mL/min ）经数分钟分级筛
选，以获得一定纯化的成熟胚。
低温处理同步化：冷处理或与营养饥饿相结
合，以增加细胞同步化。
饥饿法：除去悬浮细胞生长所需基本成分，
导致进入静止生长期，然后恢复营养，
以促进细胞同步化。
阻断和解除法：适当阻断细胞循环过程，使
培养细胞同步化，然后解除阻断，以控
制体细胞胚发育同步化。
有丝分裂阻止：利用秋水仙碱抑制细胞有丝
分裂，以达同步化，但处理时间不宜过
长，避免引起不正常有丝分裂。
体细胞胚诱导与同步化控制
图5.11 体细胞胚诱导与同步化控制
二、 人工种子包埋
获得高质量和高产量且同步化的体细胞胚后，选择适合的材料进行包埋。
包埋时应注意以下几点：① 包埋材料必须对体细胞胚无损害和无毒性，确保体细胞胚正常胚萌发的能力；② 人工种子在研制、贮藏、运输和种植过程中具有耐久性；③ 人工种子的胶囊内必须含有植物生长和发育所需要的养分、水分和植物激素；④ 人工种子适合机械化播种。
包埋方法：主要是滴注与装膜。
藻酸盐所形成的胶囊是目前最好的凝胶包埋材料。
滴注是指将体细胞胚悬浮于含2%～3% 的藻酸钠溶液中，然后用塑料吸管吸住含体细胞胚的藻酸钠悬滴并置于0.1 mol/L CaCl 2溶液中，经离子间发生交换而形成胶囊。
胶囊的直径与吸管内径、吸注的速度、胶囊的大小、体细胞胚的大小和发芽能力有关。
胶囊中体细胞胚的位置一般应偏在一边，以利于体细胞胚萌发。
为保证体细胞胚萌发，聚合时间要适宜，聚合时间的长短与所用包埋试剂浓度密切相关。
当藻酸钠浓度控制在2%～3% 时，在CaCl 2中停留的时间不要超过10 min ，否则胶囊会太硬而影响体细胞胚萌发。
形成胶囊后转入无菌水中冲洗，最后在1/2 MS 培养基上做发芽和转换试验，或进一步包裹人工种皮（沈大棱，1991）。
装膜法制备人工种子是指将体细胞胚混合到温度较高的胶液中，然后滴注到一个有小凹坑的微滴板上，随着温度降低变为凝胶而形成胶丸（崔凯荣，戴若兰，2000）。
三、人工种皮的研制
美国杜邦公司生产的Elvax4260是目前一种较好的人工种皮材料，是由乙烯、乙酸和丙烯酸三种物质共聚的产物。
人工种皮的制作方法为：先将4 g 藻酸钙胶囊置于20 mL 含0.1 g 葡萄糖和含0.2 mL 甘油的氢氧化钠溶液中搅拌1 min ；然后在50 mL 环己烷中加入 10% 的Elvax4260；在40 C 条件下溶解5 g 硬脂酸、10 g 鲸醋醇和25 g 鲸醋取代物，另加295 mL 石油醚和155 mL 二氯甲烷；最后将藻酸钙胶囊置于上述混合液中浸泡10 s ，取出后用热风吹干。
如此重复4～5次，最后用石油醚冲洗干净，经尼龙布过滤后在空气中风干即可（崔凯荣，戴若兰，2000）。
第四节人工种子转换试验
转换（Transformation）是指人工种子在一定条件下萌发、生长和形成完整植株的过程。
转换的方法可分为无菌条件下的转换和土壤条件下的转换。
一、无菌条件下的转换
无菌条件下的转换也称离体条件下的转换，一般是将新制成的人工种子播种在1/4 MS 培养基上，附加1.5% 麦芽糖（麦芽糖代替蔗糖有利于体细胞胚的萌发和转换）和8 g/L的琼脂。
培养后统计人工种子形成完整植株的数量，即人工种子的转化率。
无菌条件转换率的高低主要取决于诱导高质量体细胞胚发生和同步化的培养基成分与转换条件。
体细胞胚发育成植株，一般经历以下几个阶段：①发芽；②根系的发育；③芽分生组织的生长和发育；
④真叶的生长；⑤芽和根的连接；⑥正常植株的生长等。
二、土壤条件下的转换
土壤条件下的转换也称活体条件下的转换。
人工种子的最终目的是直接播种于土壤，使其正常萌发并实现植株的正常生长发育。
因此，在土壤条件下转换成功才具有更大的意义。
目前，人工种子土壤条件下的转换率低，可能与转换试验中为人工种子萌发提供营养的无机盐种类密切相关。
此外，碳源也可能是人工种子土壤条件下转换率的一个限制因子。
因此，必须在人工种子中贮藏必需的养分或供给外源营养物质。
第五节人工种子应用前景
尽管人工种子目前转换率很低并存在很多问题，如某些有价值又不易获得种子或自然增殖率极低的植物，目前并未显示出很好的体细胞胚发生能力或胚的活力很差；或虽已诱导出体细胞胚，但难以控制大量体细胞胚同步化；或不适合贮藏、运输和机械化播种，而且人工种子的成本远高于自然种子等，但随着人工种子研制技术的逐步完善，人工种子的应用会不断得到发展。
尤其是要想使人工种子技术得到更好的应用，首先应考虑该植物的价值，其次要考虑那些很难获得种子和自然增殖率极低的植物，如多年生名贵药材、高质量的木材和橡胶树以及珍稀濒危植物等。
