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597苗木網2011年5月22日獨家報道: 植物體是由一個個肉眼看不見的、稱作細胞的微小結構
單元組成。植物細胞可分為生殖細胞和體細胞兩大類。在自
然狀態下,來自父本的生殖細胞(精子)和來自母本的生殖細
胞(卵子)通過受精作用形成合子細胞。合子經不同的發育階
段形成天然種子的胚。胚、胚乳與種皮組成了種子。這種繁
殖后代的方式叫做有性繁殖。自古以來,我們所用的種子都
是通過有性繁殖而來的。隨著科學的發展,科學家認識到,同
一植物個體的每一個細胞不管它來自哪一個組織和器官,它
所含有的基因組成應該是相同的,即都含有產生一個完整有
機體的全部基因。在適當的條件下,一個細胞就會形成一個
新的植物體,這就是細胞的全能性。胚狀體的誘導是細胞全
能性的典型例證。胚狀體是指在組織和細胞培養過程中,起
源于體細胞(非合子細胞)、經過多次分裂產生的一種與天然
種子胚相似的結構。它也具有胚芽、胚軸和胚根等完整結構,
有著與有性繁殖天然種子胚相似的形態發生過程,在適宜條
件下可以萌發長出真葉,胚根伸長形成根,最終長成小苗。由
于后代起源于體細胞,有別于有性繁殖過程,因此屬于無性繁
殖。從發現胚狀體以來,已在檀香、油棕、側柏、火炬松、花旗
松、挪威云杉、刺五加等多種樹木細胞組織培養中獲得胚狀
體。不同的植物材料都可以用來誘導胚狀體,如表皮細胞、愈
傷組織、原生質體等。一般選用幼葉、葉柄、嫩葉、幼根等分生
能力強的組織,效果較好。
在胚狀體發生過程中,往往可以觀察到一種現象,就是同
一時期有的胚狀體很小,有的很大,主要是由于它們發育不同
步造成的。用這種胚狀體制出的人工種子質量較差,出苗不
整齊。一般用滲透壓控制等方法獲得發育一致的胚狀體。
胚狀體的發生與發育受很多條件的影響,其中一種叫做
生長調節劑的物質(2,4-D)起若非常重要的作用。一般單子
葉植物要求2,4-D濃度較高,雙子葉植物則較低。此外還與
培養的溫度、光照強度等條件有關。
對天然種子胚乳的研究發現,胚乳中含有大R的蛋白質、
淀粉、脂肪、維生索及其他營養成分,為胚的發育提供營養。
人工種子維持正常的新陳代謝和生長發育所需的營養物質必
須山其人工胚乳提供。科學家仿照天然種子胚乳的成分,同
時加人適量的抗菌劑、農藥、化肥、生長調節劑、有益微生物和
防腐劑,將它們混合制成膠囊丸,這樣就造出了人工胚乳。雖
然人工胚乳的成分依植物種類而有差異,但都應滿足以下要
求:①對胚狀體無損傷、無毒性;②既能保護胚狀體又要能使
胚狀體正常萌發;③經得起貯藏、運輸和種植過程中的一般
操作。
種皮是種子的保護層,必須具有一定的強度以避免機械
損傷,既要有通氣透水性,又要能防止水分和營養物質的喪
失。人工種皮通常由內膜和外膜組成。內膜是由海藻中獲取
的多搪化合物褐藻酸鈣形成,對胚狀體無毒,又具凝聚作用,
易形成球狀結構,可以維持適當的強度。在揭藻酸鈣中加人
保水劑,還可以包封胚狀體周圍的營養液,是一種比較理想的
種皮內膜材料。為了保持褐藻酸鈣內膜有一定強度,防止外
部機械沖擊,防止水分和溶于水的小分子物質從內部孔隙中
滲透出來,并降低內膜的粘性,在內膜的外面再包裹一層膠囊
膜(外膜)。一般用E1vax4260(10%環己烷)噴涂形成外膜。
這層外膜既保證了人工種子維持一定的硬度,又具有防水滲
漏的功能,便于貯藏和運輸。
通過基因工程,人們可以得到各種各樣的轉基因植物。
但是由于其融合體的遺傳物質完全異源,存在著育性差、結實
性低、甚至不育不結實的現象,而且不可避免地存在后代性狀
分離的現象,嚴重制約著轉基因植物在生產上的應用。而使
用人工種子技術,則可在短期內將少量轉基因植株大量繁殖
以滿足生產需要。人工種子技術成了基因工程和生產應用之
間的一座橋梁。
雖然人工種子技術現在還未大范圍應用于林業生產,但
隨著科學技術的發展,人工種子技術在21世紀將在林業生產
和生態環境建設中發揮越來越重要的作用。
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