农业生产中使用的天然种子,一般都是由种被、胚乳和胚3部分构成。种皮通常在种子的外层起保护作用;胚乳含有大量的营养物质,是种苗萌发生长不可缺少的营养来源;胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成,将来发成植株。农业生物技术的发展,通过组织培养技术,可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体,也叫作体细胞胚。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构,使其具备种子机能。所以,人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体,可以直接播种于田间。从广义上讲,人工种子技术包括体细胞胚生产、体细胞包裹、人工种子贮藏、人工种子制造机械等众多技术内容。从狭义范围讲,人工种子技术只包括体细胞胚生产和体细胞胚包裹(人工胚乳和人工种皮)技术。生产高质量的体细胞胚是人工种子制作的关键。从目前的研究结果来看,还并不是所有的植物种均开发出了体细胞胚培养发生技术。不同植物的体细胞的培养亦有难易。在生产人工种子时,要求体细胞胚具有与天然种子相比拟的成株率,甚至超过天然种子,这就是所说的高质量人工种子。体细胞胚的包裹是关系到人工种子萌发、贮藏和生产与应用等重要环节。对体细胞胚包裹要求做到:首先,不影响体细胞胚萌发,并提供其萌发与成苗所需的养分和能量,即起到胚乳的作用;其次,使体细胞胚经得起生产、贮存、运输及种植过程中的碰撞,并利于播种,即起到种皮的保护作用;最后,针对植物种类和土壤等条件,满足对人工种子的特殊需要。为了满足上述要求,要有针对性地在包裹剂中加入大量养分、无机盐、有机碳源、植物生长调节剂,以及农药、抗菌素和有益菌类。人工种子充分利用了快繁技术的优势,又吸收了对植物生长发育和农业生物技术研究的先进成果。具有以下5个优点:一是人工种子繁殖速度快。人工种子中的体细胞胚是通过组织培养法生产的,故能以很快的速度繁殖生产体细胞胚。以胡萝卜为例,用一个体积为12升的发酵罐在20天内生产的胡萝卜体细胞胚可制作1000万粒人工种子,可供几万亩地种植,这就大大地节省了种子。此外,人工种子的包裹层是通过化学方法生产的,不存在生物生产的任何限制;二是可望获得整齐一致的植物苗,有利于农业生产的规范化、标准化和机械化管理。大量人工种子来源于同一植株的体细胞,不存在任何遗传变异问题;三是缩短育种周期、加速良种繁育速度。在新品种选育过程中,利用人工种子技术,只需有一株优良单株便可大量繁殖,这样将大大加速杂交一代杂种的应用速度,扩大应用规模和范围;四是人工种子还具备一些天然种子不具备的功能。人工种子的胚乳和种皮,构成了体细胞胚胶囊。在胶囊中可根据不同植物的需要配制最优的营养,还可加入某些农药、微生物、除草剂等防止病害、杂草发生。这样,就可使其具备天然种子不具备的功能,从而使其具有特殊的价值;五是人工种子便于贮藏和运输,适合机械化播种。
人工种子是通过人工的方法制造的,它的体积小(通常仅几毫米),故占用空间小、操作方便,非常便于贮藏和运输。人工种子的均匀度高,有利于机械化播种。随着农业生物技术,尤其是组织培养和细胞培养技术的发展,人工种子将成为新世纪高科技种子业中的主导技术之一,在农业生产中发挥重要作用。
人工种子培育的芹菜胚芽
市场上出现了许多用生物技术培育的新型蔬菜
以胡萝卜为例,用一个体积为12升的发酵罐在20天内生产的胡萝卜体细胞胚可制作1000万粒人工种子
农业生产中使用的天然种子,一般都是由种被、胚乳和胚3部分构成。种皮通常在种子的外层起保护作用;胚乳含有大量的营养物质,是种苗萌发生长不可缺少的营养来源;胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成,将来发成植株。农业生物技术的发展,通过组织培养技术,可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体,也叫作体细胞胚。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构,使其具备种子机能。所以,人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体,可以直接播种于田间。从广义上讲,人工种子技术包括体细胞胚生产、体细胞包裹、人工种子贮藏、人工种子制造机械等众多技术内容。从狭义范围讲,人工种子技术只包括体细胞胚生产和体细胞胚包裹(人工胚乳和人工种皮)技术。生产高质量的体细胞胚是人工种子制作的关键。从目前的研究结果来看,还并不是所有的植物种均开发出了体细胞胚培养发生技术。不同植物的体细胞的培养亦有难易。在生产人工种子时,要求体细胞胚具有与天然种子相比拟的成株率,甚至超过天然种子,这就是所说的高质量人工种子。体细胞胚的包裹是关系到人工种子萌发、贮藏和生产与应用等重要环节。对体细胞胚包裹要求做到:首先,不影响体细胞胚萌发,并提供其萌发与成苗所需的养分和能量,即起到胚乳的作用;其次,使体细胞胚经得起生产、贮存、运输及种植过程中的碰撞,并利于播种,即起到种皮的保护作用;最后,针对植物种类和土壤等条件,满足对人工种子的特殊需要。为了满足上述要求,要有针对性地在包裹剂中加人大量养分、无机盐、有机碳源、植物生长调节剂,以及农药、抗菌素和有益菌类。人工种子充分利用了快繁技术的优势,又吸收了对植物生长发育和农业生物技术研究的先进成果。具有以下5个优点:一是人工种子繁殖速度快。人工种子中的体细胞胚是通过组织培养法生产的,故能以很快的速度繁殖生产体细胞胚。以胡萝卜为例,用一个体积为12升的发酵罐在20天内生产的胡萝卜体细胞胚可制作1000万粒人工种子,可供几万亩地种植,这就大大地节省了种子。此外,人工种子的包裹层是通过化学方法生产的,不存在生物生产的任何限制;二是可望获得整齐一致的植物苗,有利于农业生产的规范化、标准化和机械化管理。大量人工种子来源于同一植株的体细胞,不存在任何遗传变异问题;三是缩短育种周期、加速良种繁育速度。在新品种选育过程中,利用人工种子技术,只需有一株优良单株便可大量繁殖,这样将大大加速杂交一代杂种的应用速度,扩大应用规模和范围;四是人工种子还具备一些天然种子不具备的功能。人工种子的胚乳和种皮,构成了体细胞胚胶囊。在胶囊中可根据不同植物的需要配制最优的营养,还可加入某些农药、微生物、除草剂等防止病害、杂草发生。这样,就可使其具备天然种子不具备的功能,从而使其具有特殊的价值;五是人工种子便于贮藏和运输,适合机械化播种。
人工种子是通过人工的方法制造的,它的体积小(通常仅几毫米),故占用空间小、操作方便,非常便于贮藏和运输。人工种子的均匀度高,有利于机械化播种。随着农业生物技术,尤其是组织培养和细胞培养技术的发展,人工种子将成为新世纪高科技种子业中的主导技术之一,在农业生产中发挥重要作用。
所谓人工种子,就是将组织培养产生的体细胞胚和性细胞胚包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,形成一种类似于种子的结构。
以植物组织培养的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,通过人工薄膜包装得到的种子。
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、激素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。
人工种子又称合成种子或体细胞种子,指通过组织培养技术,将植物的体细胞诱导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。
人工种子(artificial seeds)又称合成种子(synthetic seeds)或体细胞种子(somatic seeds)。是将植物离体培养产生的体细胚包埋在含有营养成分和保护功能的物质中,在适宜的条件下发芽出苗。人工种子的概念首先是1978年由Murashige在第四届国际植物组织细胞培养大会上提出的。他认为随着组织培养技术的不断发展,可以用少量的外植体同步培养出众多的胚状体,这些胚状体被包埋在某种胶囊内使其具有种子的功能,可以直接用于田间播种。
日本学者Kamada1985年首先将人工种子的概念延伸,认为使用适当的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),可取代天然种子播种的颗粒体均为人工种子。
中国科学家陈正华等(1998)将人工种子的概念进一步扩展为:任何一种繁殖体。无论是涂膜胶囊中包埋的,裸露的或经过干燥的,只要能够发育成完整植株的均可称之为人工种子。
由于体细胞诱导在植物种类上存在局限性,体细胞在群体上的变异、木本植物经过胚途径繁殖幼年期较长等问题,体细胞人工种子的应用有一定局限。
人们开始设计利用其它离体培养的器官如微芽、微型变态器官等用于人工种子生产。如:
1987年桑树腋芽包裹的人工种子
莴苣不定芽,兰花原球茎、百合小鳞茎人工种子等。
因此人工种子的涵义已经不仅仅局限于由人工种皮包被的体细胞胚的范畴。
人工种子是指通过组织培养手段,育成具有完整个体结构的胚状体,然后在其表面包上一层有机化合物作为保护胚状体并提供营养物质的种皮,继而获得可代替种子的人工培养物。目前,已获得人工种子的植物有胡萝卜、芹菜、苜蓿、水稻、番茄、莴苣、花椰菜、玉米、西洋参、山茶等,现除人工种子的包囊材料及包囊方法外,还有苜蓿、芹菜、圆白菜和莴苣等培养分裂组织的方法在美国或日本获得了专利。
人工种子的生产一年四季皆可进行,需用的空间小,也无需占用很多土地,而且胚状体在培养过程中又具有繁殖速度快、数量多等特性,因此,人工种子在农业生产上具有广泛的应用潜力。日本的麒麟公司和美国生物投资、植物遗传公司在这方面进行了很好的尝试。他们利用人工种子大量繁殖了栽培芹菜、莴苣F-1代杂种和水稻新品种,1克愈伤组织培养6个月后,芹菜能形成1000万个胚状体、莴苣能形成10万个、水稻能形成250个。
人工种子的生产要达到全面实用化阶段,首先必须获得大量同步化的胚状体,其次必须掌握胚状体遗传变异的抑制技术,另外还必须改进胚状体的包囊材料和包埋方法,最后还必须研究提高人工种子成苗率的技术。袁隆平培育中国杂交水稻
中国科学家袁隆平1964年首先开始进行水稻杂交研究。为了培育不育系,袁隆平在水稻扬花季节,在稻田里寻找到一棵不育株,在短短几年之内先后用了上千个品种,做了3000多个组合,但由于材料亲缘关系太近,因而未能把不育特性保持下来。1970年,袁隆平和他的助手李必湖来到海南岛寻找野生稻。同年10月23日,李必湖在一片沼泽地里,偶然发现了一株梦寐以求的雄花败育的野生稻?简称“野败”)。他们把它栽在试验田里,精心培育,又进行人工授粉,终于获得了一些种子,为三系的选育成功打开了第一个缺口。
1971年春,中国农业部把杂交水稻列入重大科研项目,“野败”分送南方10省市20多个科研单位进行研究,组织科研攻关。先后使用上千个品种,做了上万个杂交组合,与“野败”进行回交转育。1972年,江西萍乡市农科所颜龙安等育成了第一批水稻雄性不育系和保持系,解决了第二个难题。为了寻找“恢复系”,人们选用了国内外1000多个品种进行测交和筛选,找到了100多个有恢复能力的品种。张先程等先后在东南亚品种里找到了一批优势强、花药发达、花粉量大、恢复率在90%以上的恢复系。三系终于配套成功,育成了首批具有强大的优势和独具特点的杂交水稻。由于袁隆平对中国杂交水稻的巨大贡献,1981年6月6日,袁隆平等荣获中国第一个特等发明奖。袁隆平被称为“中国杂交水稻之父”。
萤火虫的基因植入玉米
美国科学家用“基因枪”把基因子弹射入玉米细胞内,获得了改变了遗传性状的玉米植株,这种植物能够把它们新获得的基因传给下一代。
在美国农业部和孟山都公司的研究项目中,科学家们转移了两个基因:一个基因是可以让玉米细胞在存在生长抑制剂的情况下生长。另一个基因是从萤火虫基因中获得的,它使玉米细胞发出很微弱的、肉眼看不见的光。
迪卡尔希公司的科学家转移了一个使玉米细胞能抗某种农药的基因。这项基因转移技术将使得能够把遗传技术应用于玉米,使科学家们能够较快地培育出新的抗病虫害和抗农药的玉米新品系。
科学家们从植物细胞具有“全能性”这个基本理论出发,在组织培养技术的基础上版发明了人工权种子技术。
人工种子由体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三个部分组成。人造种子有许多优点。
(1)它解决了有些作物品种繁殖能力差,结籽困难或发芽率低等问题;有利于保持杂种一代高产优势,防止第二代退化;使像无籽西瓜一类的不育良种得以迅速推广等。
(2)人工种子可以工业化生产,提高农业的自动化程序。
(3)随着包膜技术的改进,人造种皮中可以添加各种附加成分,如固氮细菌、防病虫药剂、除草剂和肥料等,因此有利于培育壮苗、健苗,使作物稳产高产。同时,不管哪种作物都可以做成大小一致的种子,有利于农业机械通用化。
(4)节约粮食。以胡萝卜为例,一个12升的发酵罐在20天内生产的体细胞胚可制成1000万粒人工种子,可供种植600多万平方米耕地。中国每年全国农作物用种量150多亿千克,如果用人工种子等于增加上亿亩耕地。
(1)人工种子与试管苗相比,具有所用培养基量少、体积小、繁殖快、发芽成苗快、运输内及保存方便的特点;
(2)人工种子技容术适用于难以保存的种质资源、遗传性状不稳定或育性不佳的珍稀林木繁殖;
(3)人工种子可以克服营养繁殖造成的病毒积累,可以快速繁殖脱毒苗。
结论:人工种子在快速繁殖苗木和人工造林方面,具有很大的应用前景。
1.在无性copy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;
2.可以对优异杂种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;
3.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、工程植物等,有可能通过人工种子在短期内加大繁殖应用;
4.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;
5.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。
人工种子技术是在细胞和组织培养基础上发展起来的一项新兴版生物技术。
人工种子权又称人造种子,包括培养物、人工胚乳、人工种皮三个部分。1978年Murashige首次提出了人工种子的概念:利用植物组织培养中具有体细胞胚发生的特点,把胚状体包裹在胶囊内形成球状结构,使其具有种子的机能并可直接播种于大田。
我国的人工种子的研究工作从1986年开始,首先在水稻和胡萝卜上获得成功。
到目前为止,制成人工种子的植物有胡萝卜、芹菜、苜蓿、番木瓜、橡胶等近20种植物。人工种子在生产上能否得到应用,与其制造成本的高低有关。我国的人工种子技术目前与实践应用还有一段距离,成本仍然较昂贵。
A、人工种子不受季节、气候和地域的限制,A正确;
B、人工种子的培育通过植物组织培专养,属于无性繁属殖,能保持亲本的遗传性状,B正确;
C、人工种子成本不高,可以快速实现工厂化生产,C错误;
D、人工种子的制备需要植物组织培养技术,可以向人工种皮中加入营养物质、激素和无机盐等成分,D错误.
故选:CD.
人工种子的概念:copy
将组织培养产生的体细胞胚和性细胞胚包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,形成一种类似于种子的结构。
以植物组织培养的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,通过人工薄膜包装得到的种子。
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、激素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。
制作过程:
种子能发育出新的植物体,首先是因为它有一个具有生活力的胚。科学工作者能够采用高科技手段,将其某些植物细胞在试管中培育成胚状体,再用富含营养物质和其他必要成分的凝胶物将胚状体包裹起来,制成人工种子。当条件适宜时,胚状体就像真正的种子那样萌发成幼苗。
种子不仅是植物传种续代繁衍之本,而且也是人类衣食之源。植物人工种子的制作,是在组织培养基础上发展起来的一项生物技术。