人工种子.ppt

1、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）：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）、可取代天然种子

2、播种的颗粒体均为人工种子,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。,根据包被的需要程度，人工种子分为3类：1.裸露的或休眠的繁殖体 如：鸭毛草干燥胚状体在含水量13%时，有些还能成株；休眠的微鳞茎、微块茎不加包裹转株率也十分高，对种 子包裹要求不严格，可以直接种植。2.用种皮包裹的繁殖体 如：胡萝卜干燥胚，用一层聚氯乙烯膜包裹，胚重新水合后 能发芽。有些休眠的微鳞茎、原球茎需要增加特殊营养、农药，也可外裹一层种衣。3.水凝胶包埋，再包被人工种皮的繁殖

3、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、人工种子的特点 人工种子是种子行业的一次革命；是育种技术体系中的一个大突破。,与自然种子相比，人工种子具有以下突出的、不可取代的优点：1.不受自然环境影响，节省制种用地，工厂化大批量生产，一年四季可在室内进行生产。2.增殖快、周期短，加速良种的繁育过程，提高新品种利用效率。特别是对于发育周期长的林木、果树等。,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：固定杂种优势；三倍

4、体、同源多倍体、非整倍体等；突变材料；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。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。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

5、来有关报道的特点：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；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。,人工种子现已成为许多国家研究和开发的热点,第三节 制造人工种子的关键技术,一、人工种子繁殖体的诱导1.体细胞胚的发生途径2.微器官发生系统二、繁殖体的成熟与干燥三、人工体胚的包埋及人工种皮的装配 根据繁殖体的不同特点添加多种有益的附加成分，使其获得优异的性能1.人工体胚的包埋（水凝胶包裹材料及附加成分人工胚乳）这些成分起着保护自然种子的子叶或胚乳的作

6、用，2.装配人工种皮（外层种衣）在珠状人工种子的表面涂以胶囊膜。,一、人工种子繁殖体的诱导繁殖体：繁殖体质量优劣直接影响着未来产品的产量与品质；诱导条件：即外植体接种的培养基和激素水平会直接影响到 形态发生的途径、繁殖体的遗传背景及实用价值。形态发生途径一般分为两种:体细胞胚的发生途径微器官发生系统,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）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

7、要求的胚性愈伤组织。体胚发生的诱导 胚性愈伤组织-SH培养基诱导其内部小型或中小型细胞向体胚发生的方向转换。大量体胚发生的培养将经过诱导的胚性愈伤组织转入无激素的液体改良SH培养基振荡，培养于281的环境下。4周后可见大量体胚和成熟体胚的形成,同步化体胚的获得。筛选（35次）将同样大小或相近阶段的体胚集中在一起培养-逐步获得基本同步化的体胚。成熟体胚的后熟处理。蒸馏水洗净-4，无激素的1/2 SH培养基冷冻后熟处理-710天后，在同样的培养基上，使体胚长成小植株。,与微器官发生途径相比有以下不足：（1）诱导步骤多、所需生长素水平高，时间长 胚状体诱导需23个步骤 第一步，在培养基中需加入高水平

8、生长素2.4-D；第二步，必须除去高水平的生长素，进而培养获得体细胞胚。微器官诱导只需一个步骤。苜蓿在第二步中2.4-D的诱导浓度高 达11mg/L。胚状体诱导时间长，大都40d；微器官诱导时间短，25d。（2）转株率低，遗传变异性大，生理上存在不一致性。,几种植物体细胞胚诱导的培养条件,以胚状体为繁殖体的人工种子,微器官发生系统 目前在快速繁殖的实践中，普遍采用微器官发生系统。优点：转株率高。若干代不会出现明显变异，出苗整齐一致。所以在快速繁殖中有很大应用价值；在繁殖体中可以去除病毒等病原体。,微芽 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

9、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：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。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。,几种植物微器官形成的培养条件,以微器官为繁殖体的人工种子,不同繁殖体转株所需时间及转株率,二、繁殖体的成熟与干燥1.繁殖体的成熟 繁殖体必须同步增殖并达到成熟才可用于人工种子的制备。体细胞胚诱导成功后必须转入成熟培养基。,体细胞胚的成熟培养基组成有3个特点（针叶树）：A.在培养基中减少或去除激素-使早期发育的幼胚停止生长，从而使胚的同步性显著提高

10、。B.加入ABA ABA有助于营养成分的积累，胚中的脂肪、淀粉及 蛋白质均逐渐积累，与合子胚发育中的情况类似。C.加入PEG（聚乙二醇）显著减少胚中水分，而并不使胚细胞发生质壁分离。,2.繁殖体的干燥 国外对繁殖体的干燥进行了大量研究，但效果不一。有些种可显著提高转株率；有些种则有降低的趋势。,三、人工体胚的包埋及人工种皮的装配（人工种子的包裹材料及附加性能）在人工种子制备中，可根据繁殖体的不同特点添加多 种有益的附加成分，使其获得优异的性能。例如，大量元素营养成分：可促进种子萌发生长；微量元素营养成分：可克服土壤缺乏这种微量元素之不足；微量农药（杀虫、杀菌剂）：防止在种植、发芽过程中霉菌、细

11、菌 或害虫的侵染或危害。,不同类型繁殖体可附加的成分,1.人工体胚的包埋（水凝胶包裹材料及附加成分人工胚乳）不少学者认为藻酸钠可作为包埋介质的基本成分。Redenbaugh等（1986年）首先采用海藻酸钠作为人工种子 的包裹材料。优点：具一定硬度，可起到保护和支持作用；内含多种营养及附加成分，有助于人工种子萌发转株。,包埋方法（水凝胶珠状人工种子的制备方法）：（1）络合凝胶点滴法：将繁殖体与2%的海藻酸钠混合在一起，然后将海藻酸钠小滴（一滴含一个体胚）一一滴入适量的+2价 或+3价的金属盐溶液100m mol/L Ca(NO3)2或1%CaCl2、（50mMCaCl2）中，钠离子与钙离子发生离

12、子交换反应，点滴 在30min内完成能形成胶珠。胶珠为内含体胚、圆形、鱼肝油 丸大小、有一定硬度的成型雏形人工种子。（2）模型法：将繁殖体与海藻酸钠放在一定大小的池中，加入钙 盐使胶体络合。,2.装配人工种皮（外层种衣）种子的表面涂以胶囊膜。作用：避免胶囊粘在一起；阻止水分蒸发。对人工种皮的理想要求：有一定的密封性（使人工胚乳的各种成分不易流失）和适当的透 气性。有一定的坚硬度（加强人工种子的耐储力和抵抗机械力以便运输，加强对体胚的保护作用），且在人工种子吸水萌发时顺利发芽。本身对体胚和幼苗无毒，并最好兼具一定杀病、虫作用。装配过程简单易行，成本较低。,实验室人工种子制作,需进一步研究方面：a.保持繁殖体遗传稳定性的方法；b.提高繁殖体的质量和转株率；c.建立大规模同步生产的技术规程，降低成本；d.对人工胚乳及人工种衣包裹材料继续创新。,谢谢！,