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人 工 种 子

人 工 种 子. 思 考 题. 用于制备人工种子的繁殖体主要有那些 ? 人工种子利用有何优点 ? 人工种子的应用前景如何 ? 需要解决那些问题 ? 为什么说微型变态器官是最有可能作为人工种子的繁殖体 ? 植物脱毒时如何进行外植体的处理？ 如何检测再生植株的脱毒效果？. Contents. 1. 人工种子. 2. 植物脱毒. 体细胞胚再生途径的应用：. 人工种子. （ Artificial seed ）. 研 究 简 史. 穆拉希吉 （ Murashige ） 1978 年 在第四届国际植物 组织培养大会 上首次提出研制人工种子的设想。

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人 工 种 子

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  1. 人 工 种 子

  2. 思 考 题 用于制备人工种子的繁殖体主要有那些? 人工种子利用有何优点? 人工种子的应用前景如何? 需要解决那些问题? 为什么说微型变态器官是最有可能作为人工种子的繁殖体? 植物脱毒时如何进行外植体的处理？ 如何检测再生植株的脱毒效果？

  3. Contents 1. 人工种子 2. 植物脱毒

  4. 体细胞胚再生途径的应用： 人工种子 （Artificial seed）

  5. 研 究 简 史 穆拉希吉 （Murashige）1978年在第四届国际植物 组织培养大会上首次提出研制人工种子的设想。 从20世纪80年代开始，美、日、法竞相掀起人工种 子研制的热潮。我国在1987年也将人工种子的研究 列入高技术发展计划（863计划）。

  6. 研 究 简 史 国外已研制成胡萝卜、苜蓿、芹菜、花椰菜、莴苣、 花旗松、天竺葵等植物的人工种子。我国继1988年 在国际上首次研制成功水稻人工种子后，研制成了 旱芹、花椰莱、杂交水稻等许多种作物的人工种子。 看一个视频： http://v.youku.com/v_show/id_XODYyMTM0OTI=.ht ml

  7. 定 义 • 人工种子（ Artificial seed）：又称合成种子(Synthetic seed)或 体细胞种子(Somatic seed)，是指将植物离体培养中产生的胚状 体或芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳(Artificial endosperm)和人工种皮(Artificial seed coat)中形成的类似种子 的颗粒。 • 单子叶植物种子结构

  8. •别名：合成种子、人造种子、无性种子、种子类似物•别名：合成种子、人造种子、无性种子、种子类似物 将植物离体培养中产生的胚状体（体胚）或者能发育成完整植株的分生组织（不定芽、小鳞茎、短枝、毛状根、愈伤组织等），包裹在有养分和具有保护功能的物质中形成的类似于天然植物种子的结构，并在适宜条件下发芽出苗的颗粒体。 单子叶植物：小麦颖果的结构 双子叶植物：蓖麻种子结构

  9. • 结构上从外向里包括三部分：（1）人工种皮外层，保护胚状体 中的水分免于丧失和防止外部力量冲击；（2）人工胚乳，含有 必需的营养成分和某些植物激素；（3）胚状体或芽。

  10. 半夏人工种子

  11. 人工种子的优点 • （1）便于运输和储藏（相对于试管苗）。 • （2）人工胚乳可根据不同植物的要求配制，通 过加入植物激素、有益微生物或抗病、抗虫成分 ，使人工种子优越于天然种子。 • • • • （3）可以固定杂种优势，加速良种繁育。 （4）可作为植物基因工程和遗传工程的载体。 （5）可保存珍贵稀有植物品种。 （6）大规模繁殖植物（尤其是没有种子和种子 昂贵的植物）

  12. 种子导弹

  13. 一、为什么要进行人工种子研究？ 人工种子不仅能像天然种子一样可以贮存、运输、播种、萌发和成长为正常植株 人工种子技术有着诱人的前景

  14. 第一，培养条件可以人为控制，免遭大自然灾害性气候的影响，且具有省地、省工、可直接在田间播种等优点第一，培养条件可以人为控制，免遭大自然灾害性气候的影响，且具有省地、省工、可直接在田间播种等优点 第二，在人工种子制作中，可加入营养物质、植物生长调节剂、固氮菌、杀虫剂等，使长成的植株具备优良特性

  15. 第三，用于制作人工种子的体细胞胚，可利用生物反应器大规模培养，大大提高了效率第三，用于制作人工种子的体细胞胚，可利用生物反应器大规模培养，大大提高了效率 第四，一些难以得到天然种子的珍稀植物或脱毒苗、基因工程植株，均可利用人工种子技术加速用于生产

  16. 1生产不受自然条件的限制和土地的制约 • 天然种子在农业生产上受季节限制 • 一般1年只能繁殖1-2次 • 人工种子可在实验室内大量生产，不受限制 • 一个体积为12L的发酵罐在二十天内可生产1000万粒人工种子

  17. 2快捷高效的繁殖方式，缩短育种时间 一个新的水稻品种用常规方法培育需要七到八年时间 而用人工种子与常规育种结合良种繁育技术减少了移栽驯化过程，只需三四年时间

  18. 3人为赋予种子多种优良品质 在人工种子的制作过程中，可以加入某些农药、有益微生物或生长调节物质，人为地控制植物的生长发育，播种后生长出来的植物就有一定的抗逆性 通过转基因技术，使离体培养的“胚”具有优良特性

  19. 4固定杂种优势 天然种子是有性繁殖获得的，在遗传上具有因减数分裂引起的遗传重组分离现象 杂种优势只能体现在F1代，而F2代便参差不齐了 人工种子属于无性繁殖范畴，可以保持杂种优势 对于一些自然繁殖困难的名贵品种，也可通过人工种子进行快速大量繁殖

  20. 表1 以体细胞胚为繁殖体的人工种子

  21. 表2 以器官为繁殖体的人工种子

  22. 植物 种类 繁殖体类型 培养程序及培养天数 培养基及蔗糖浓度 激素浓度（mg./L） 其它成分(mg/L) 2,4-D NAA Zeatin BA Kin 芥菜型油菜 体细 胞胚 Step I, 21 MS, 3% 2.0 1.0 1.0 LH(100) Step II, 21 MS, 3% 0.1 1.0 0.5 LH(100), 谷氨酰胺(500) 微芽 21 MS, 3% 0.05-0.2 5.0 桉树 体细 胞胚 Step I, 20 B5, 4-5% 2.0-4.0 1.0 Step II, 28-56 改良H, 3% 0.2-0.5 0.5 ADE(40) 微芽 25 改良H, 3% 0.2-0.5 0.5-2.0 ADE(40) 茶树 体细 胞胚 Step I, 28 MS, 4% 0.5-1.0 1.0 0.5 Step II, 30 MS, 2-3% 1.0 0.5 GA(0.3), IAA(0.3-0.5) 不定芽 25 MS, 2-3% 1.0 1.0 IAA(0.3) 华腺 萼木 体细 胞胚 Step I, 25 MS, 3% 1.0 0.2 1.0 Step II, 20 MS, 0.2-0.3% 0.2 1.0 不定芽 25 MS, 2-3% 0.01 0.2 IAA(0.3), GA(0.1) 兰花 原球茎 25 MS, 2% 0.1 椰子汁(10%) 表3 部分植物繁殖体诱导培养条件

  23. 人工种子长出的芹菜味道非常鲜美

  24. 黄连 黄连

  25. 西洋参

  26. 莴苣

  27. 甘薯

  28. 橡胶树

  29. 苜蓿

  30. 檀香

  31. 植物人工种子技术内容

  32. 二、体细胞胚的诱导

  33. 1.体细胞胚的概念 • 由孢子体或配子体的细胞通过无性繁殖产生的一种类似于合子胚的结构 • 主要指在组织和细胞培养过程中，起源于非合子细胞（体细胞）并经过多次分裂产生的一种与胚相似的结构

  34. 2体细胞胚的特点 • 组织培养或细胞培养的产物 • 起源于体细胞（非合子细胞），区别于由卵和精子受精形成的合子胚 • 具有胚根、胚芽和胚轴的完整结构 • 发育过程与合子胚相同 • 原胚→心形胚→鱼雷形胚→具子叶的成熟胚

  35. 拟南芥植物野生型的胚胎发育阶段 鱼雷形胚 心形胚 原胚 成熟胚

  36. 芒果体胚发生由球型胚(A)，心型胚(B)，进入鱼雷胚(C)，萌芽(D)至植株再生(E)情形芒果体胚发生由球型胚(A)，心型胚(B)，进入鱼雷胚(C)，萌芽(D)至植株再生(E)情形

  37. 3体细胞胚来源 1958年，Reinert在胡萝卜的组织培养中最早发现了体细胞胚 至今已从43科，92属，100种以上植物中获得了体细胞胚 上海海洋大学 细胞工程 黄林彬 lbhuang@shou.edu.cn

  38. 3-1 从器官上发生 • 离体培养的器官在一定条件下可以从外植体上直接产生胚状体 • 器官外植体的表皮细胞 • 外植体内部的薄壁细胞 • 子叶和下胚轴：最容易诱导体细胞胚发生

  39. 3-2 从愈伤组织上发生 ① ② • 最常见的方式 • 离体器官——愈伤组织——胚状体 • 脱分化 分化 • 能产生胚状体的愈伤组织：胚性愈伤组织 • 多数来自callus的表面细胞：玉米、西洋参 • 少数来自callus的内部：猕猴桃

  40. 原胚 体胚 顶端细胞 原始细胞 基 细胞 胚柄 • 体胚原始细胞的特点 • 原生质较浓 • 细胞核显著增大、位于细胞质的中央

  41. 3-3 从游离的单细胞发生 体细胞 分离的原生质体 小孢子等 在胡萝卜上研究较多

  42. 体细胞胚 • 制作人工种子的核心 • 保证人工种子具有发芽力及转换为正常植株 • 体胚的诱导 • 获得高质量的体胚 • 要求体胚发育完整、生长健壮 • 在无菌试管培养条件下，有90%以上的体胚能正常萌发并转换为完整小植株

  43. 体胚转换过程

  44. 四、人工种子的包裹

  45. 1人工种子的基本要求 • ① 要有健壮的具有高转换率的体胚 • ② 对包裹材料的要求 • 对体胚无损伤、无毒性 • 经得起在储藏、运输和种植过程中的一般操作 • ③ 人工种子中应含有易释放的养分和发育调节剂 • ④ 价廉物美、适合农业机械化播种

  46. 用于生产人工种子的植物 • ①具有坚实组培工艺基础的作物（已具备能生产高质量体胚的实验体系） • 苜蓿、胡萝卜、香菜等 • ② 具有强大商业基础及工艺基础的作物 • 芹菜、莴苣、番茄、玉米等 • 一般来讲，农业、林业及园艺上大面积推广的优良作物品系、优质蔬菜、名贵药材等都可作为对象

  47. 2 人工胚乳 在自然种子中，作为合子胚发育而存在的营养仓库——胚乳 人工胚乳的目的也是要通过各种必需物质的组合为体胚创造出一个微小的含有胶质的营养成份环境，为体胚转换时提供物质营养

  48. 糖类 既可以作为繁殖体生长的碳源物质，叉可以改变包被体系中的渗透势，防止营养成分外泄，还能在人工种子低温储藏过程中起保护作用 目前用于人工胚乳中的糖类主要有蔗糖、麦芽糖、果糖和淀粉等 其中以蔗糖应用最为广泛，促进人工种子转化成苗的效果也相对较好

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