新英格兰杂志中文版:什么是人工种子

人工种子又称人造种子，这是细胞工程中最年轻的一项新兴技术。最初是由英国科学家于1978年提出的。

人工种子是有体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三个部分组成。

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详细：

人工种子

人工种子又称人造种子，这是细胞工程中最年轻的一项新兴技术。最初是由英国科学家于1978年提出的。他认为利用体细胞胚发生的特征，把它包埋在胶囊中，可以形成具有种子的性能并直接在田间播种。这一设想引起人们极大的兴趣。人工种子技术确实有着诱人的前景：第一，它同微繁殖技术一样，培养条件可以人为控制，免遭大自然灾害性气候的不利因素，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，这是微繁殖难以达到的。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。

人工种子是有体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三个部分组成（图3-3）。体细胞胚是制作人工种子的起始材料。它既可由外植体的表皮细胞直接产生，也可由愈伤组织的表层细胞产生。人们还发现细胞培养中的单细胞，花粉中产生单倍体体细胞和原生质体培养在适当条件下均可获得体细胞胚。从理论上讲，产生体细胞胚是植物界的普遍现象，但目前已知能产生体细胞胚的植物只有200余种。由于这方面的奥秘还未完全揭开，科学工作者们只得花费巨大的劳动，进行大量的筛选才能获得体细胞胚、人工胚乳是包埋体细胞胚的胶状介质。美国的一个研究组花了近两年时间，从百余种材料中筛选到目前广泛使用的人工种子包埋介质海藻酸钠。这种物质在0.1M氯化钙溶液中可以迅速固化成透明的小胶球。海藻酸价格低廉，质地柔软无毒性，还可人为地在其中加入各种营养物质和生长调节剂，因此是一种，迄今为止已发现的比较理想的体细胞胚包埋剂。但这种物质作人工胚乳还存在一些缺点，如营养物质易泄漏，保水性差，而且胶球很易粘连等。为此，科学家又设想在胶球外包一层薄膜——人工种皮。美国科学家在1987年筛选出一种疏水性物质Elvax-4260（乙烯、乙烯基乙配和丙烯酸共聚物）但不够理想。人们正在寻找更理想的、既能透水透气又能防菌的人工种皮。

由于季节性的关系，人工种子要应用于生产还需解决贮藏问题。但用海藻酸钠炮制的人工种子，含水量大，常温下易萌发，也易失水干缩，贮藏难度很大，利用液体石腊法、低温法、干燥法、塑料和铝箔包装法等进行贮藏，均不够理想。原因是所取的体细胞胚正处于旺盛生长状态，一般来说，成熟体细胞胚培养5～6天就可长成具根芽的小植株。采用上述各种方法贮藏，也很难抑制包制在胶球中的胚的萌发。

我们根据天然种子形成过程中生理生化的特性，在胡萝卜悬浮细胞培养中，采用调控培养法获得了具高活力的静止状态的胚。所谓静止状态，即控制了体细胞胚胚根的生长。这种胚在贮藏中无需采用特殊的条件抑制其萌发。静止状态胚比正常培养的胚粗短、含水量少、干物质及活性物质积累多，因此具有耐脱水和抗逆力强之特点，可贮存较长时间。如果此法能用于其他植物的体细胞胚培养，也许可为人工种子的贮藏开辟一条新途径。

目前，科学工作者已制成模式性人工种子的植物十余种，但距离实际应用还有很大距离。主要有三大难题有待克服：①许多重要植物还不能培养出大量的高质量的体细胞胚。②现有的人工胚乳和种皮还不够理想，不能有效地防止微生物的腐蚀。③人工种子的贮藏有待进一步完善。