細(xì)胞工程四體細(xì)胞胚及人工種子-資料下載頁
2025-09-11 21:31本頁面
【正文】 壤條件下的轉(zhuǎn)換。 八、人工種子的轉(zhuǎn)換試驗(yàn) （ 1） 、 無菌條件的轉(zhuǎn)換：其也稱離體條件的轉(zhuǎn)換 。 一般是將新制成的人工種子播種在 1/4MS培養(yǎng)基 ， 附加 %麥芽糖 、8g/L的瓊脂中 ， 培養(yǎng)后統(tǒng)計(jì)人工種子形成完整植株的數(shù)目 ，即人工種子的轉(zhuǎn)化率 。 （ 2） 、 無菌條件轉(zhuǎn)換率的高低主要取決于： （ a） 、 對提高體細(xì)胞胚質(zhì)量的培養(yǎng)基成分的研究； （ b） 、 改進(jìn)轉(zhuǎn)換條件的研究 。 如麥芽糖代替蔗糖 ， 有利于體細(xì)胞胚的萌發(fā)和轉(zhuǎn)換 。 ? 體細(xì)胞胚發(fā)育成植株，大致經(jīng)歷幾個(gè)階段： ? 發(fā)芽 根系的發(fā)育 芽分生組織的生長和發(fā)育 真葉的生長 芽和根的連接 正常植株生長 蘭花人工種子的生產(chǎn)及其獲得的小植株 （ 3）、土壤條件的轉(zhuǎn)換：也稱活體條件下的轉(zhuǎn)換。人工種子真正目的是直接播種于土壤，即在活體條件下，使轉(zhuǎn)換成功。 （ 4）土壤條件下轉(zhuǎn)換采用方法： a、無土培養(yǎng)試驗(yàn)：目前以蛭石或珍珠巖試驗(yàn)較多，附加低濃度無機(jī)鹽， 1/6的 MS培養(yǎng)基， %麥芽糖有利于轉(zhuǎn)換。 b、土壤試驗(yàn)：人工種子的土壤轉(zhuǎn)化試驗(yàn)報(bào)道較少。苜蓿人工種子的直接土壤轉(zhuǎn)化試驗(yàn)已達(dá) 20%，水稻不定芽研制的人工種子經(jīng)適當(dāng)?shù)剡^渡性培養(yǎng)，在土壤中的轉(zhuǎn)化率為 10%。 （ 5）、土壤條件的轉(zhuǎn)換人工種子轉(zhuǎn)化率低的主要限制因子 a、研究無機(jī)鹽在轉(zhuǎn)換中的重要性時(shí)表明，沒有硝酸鉀、硫酸鎂、氯化鈣時(shí)就不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換，缺乏磷酸銨，轉(zhuǎn)化率從 30%降至 5%。顯然這些無機(jī)鹽成分作為人工種子營養(yǎng)肥料是不可缺少的。 b、 ％（ W/V）的麥芽糖有利于提高轉(zhuǎn)化率。因此推測，碳源在人工種子轉(zhuǎn)換中也是限制因子。 因此，必須在人工種子中貯藏必需的養(yǎng)分或供給外源營養(yǎng)物質(zhì)。 ? 九、人工種子的儲藏與萌發(fā) ? 人工種子儲藏時(shí)間的長短和萌發(fā)率的高低對人工種子的應(yīng)用至關(guān)重要。人工種子的壽命，其最理想的狀態(tài)是能夠與真正的合子胚種子的壽命一樣長，只有這樣，才有利于人工種子的儲藏和萌發(fā)。 ? 此外，海藻酸鹽膠囊本身又抑制呼吸，更加縮短了體細(xì)胞胚的壽命。因此，儲藏和萌發(fā)是人工種子研制的主要難點(diǎn)之一。 ? 延長人工種子儲藏時(shí)間和提高其萌發(fā)率的主要方法包括低溫法、干燥法、抑制法、液體石蠟法等以及這些方法的組合。 ? 干燥法和低溫法是目前應(yīng)用最多的方法。 （ 1）低溫儲藏技術(shù) ? 低溫儲藏是指在不傷害植物繁殖體的前提下 ,通過降低溫度來降低繁殖體的呼吸作用 ,使之進(jìn)入休眠狀態(tài)。 ? 常用的溫度一般是 4℃ 。在此溫度下體細(xì)胞胚人工種子可以儲存 12 個(gè)月。 ? 如茶枝柑 ( C itrusreticu la ta 的人工種子 ,儲存 1個(gè)月仍具很高轉(zhuǎn)化率。泡桐 ( Pau low n ia elonga ta 的人工種子在儲藏 30 d或 60 d后體細(xì)胞胚的存活率分別是 67. 8%和 53. 5% ,萌發(fā)率分別是 43. 2%和 32. 4%。 ? 非體細(xì)胞胚人工種子可以在 4℃ 下儲藏更長的時(shí)間 ,Mandal等 ( 2022對 4 種羅勒屬 ( Ocim um )的植物腋芽進(jìn)行包被 ,可保存 60 d,并使植物耐寒性提高。 ? Datta 等 ( 1999 包被瀕危植物地寶蘭 ( Geodorum densif lorum )類原球體 ,儲藏 120 d后 ,生存能力與儲藏前相比無明顯變化。 ? 馬鈴薯芽尖在 MS培養(yǎng)基上培養(yǎng) 2 d后 ,用海藻酸鈉包被 ,儲藏 270 d、 360 d和 390 d 后在 MS培養(yǎng)基上的萌發(fā)率分別是 100%、 70. 8%和 25%。 ? 由于人工種子沒有像自然種子一樣在儲藏前進(jìn)入休眠狀態(tài) ,隨著低溫儲存時(shí)間的加長 ,包被體系內(nèi)的含氧量降低 ,人工種子萌發(fā)率會(huì)下降 ? （ 2）液體石蠟儲藏技術(shù) ? 液體石蠟作為經(jīng)濟(jì)、無毒穩(wěn)定的液體物質(zhì) ,常被用來儲藏細(xì)菌、真菌和植物愈傷組織。美國已有報(bào)道 ,把人工種子放在液體石蠟中 ,保存時(shí)間可達(dá) 6 個(gè)月以上。 ? 李修慶等 (1990) 研究胡蘿卜人工種子的結(jié)果表明 :人工種子在液體石蠟中短時(shí)間保存 ( 1 個(gè)月 )能較正常的生長 ,但時(shí)間一長 (79 d) ,人工種子苗的生長則明顯比對照組差 。并發(fā)現(xiàn)液體石蠟對幼苗的呼吸和光合作用有一定的阻礙作用。 ? 在常溫下液體石蠟不能通過抑制發(fā)芽來儲藏人工種子。干燥后的人工種子 ,在 2℃ 的液體石蠟中 , 2個(gè)月后只有 2%萌發(fā)。 ? 陳德富等 ( 1990 ) 對根芹 ( A piumg raveolens )體細(xì)胞胚人工種子的研究也得到同樣結(jié)果。 ? （ 3） 超低溫儲藏技術(shù) ? 超低溫一般是指 80℃ 以下的低溫 , 如超低溫冰箱 ( 80～ 150℃ ) 、液氮 ( 196℃ )等。 ? 在此溫度下 ,植物活細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝和生命活動(dòng)幾乎完全停止。所以 ,植物繁殖體在超低溫過程中不會(huì)引起遺傳性狀的改變 ,也不會(huì)丟失形態(tài)發(fā)生的潛能。 ? 目前應(yīng)用于人工種子超低溫保存的方法主要是預(yù)培養(yǎng) 2干燥法 ,即人工種子經(jīng)一定的預(yù)處理 ,并進(jìn)行干燥 ,然后浸入液氮保存。 ? 脫落酸 (ABA)是一種植物逆境激素 ,可以誘導(dǎo)產(chǎn)生蛋白質(zhì)、多胺、脯氨酸和淀粉等物質(zhì)的增加 ,使體細(xì)胞胚在干燥處理中受到保護(hù)。 ? Nieves等 ( 2022) 對甘蔗晚盾片期胚用 3. 8μmol/L的 ABA或 4. 7μmol/L的茉莉酸 ( jasmonic acid, JA)處理后進(jìn)行包被 ,并在干燥器中用無水硅酸進(jìn)行干燥處理 ,使其水含量降至 60%或 30%。結(jié)果發(fā)現(xiàn)存活的體細(xì)胞胚是由 ABA處理的胚 ,而用 JA處理不能達(dá)到此效果。 ? 對于非體細(xì)胞胚人工種子 , Khor 等 ( 1998 ) 對龍舌蘭原球莖用 10 5M 的 ABA 處理 ,經(jīng)干燥脫水與包埋 ,也可獲得極高的存活率。 ? （ 4）干燥法 ? 干化的人工種子更像天然種子，具有更長的儲藏壽命。 Gray等（ 1987）在 23℃ 條件下干化鴨茅體細(xì)胞胚 21天，萌發(fā)率達(dá)到 12％。 Hammatt等（ 1987）把大豆體細(xì)胞胚干化到原體積的 40%50%后再吸水，萌發(fā)率仍達(dá)到 31%。干化增強(qiáng)人工種子幼苗的活力，可能與其超氧化物酶和過氧化物酶的活性顯著提高，從而減輕低溫貯藏對體細(xì)胞胚的傷害有關(guān)。 人工種子的應(yīng)用目前存在的問題 （ 1） 許多有價(jià)值的基因作物 ， 特別是那些不易獲得種子和自然增殖率極低的植物 ， 目前尚未顯示出較好的體細(xì)胞胚發(fā)生能力 ， 或胚的生活力差； （ 2） 有些作物雖然可以誘導(dǎo)出體細(xì)胞胚 ， 但胚胎發(fā)生機(jī)制研究不夠 ， 而且同步化等技術(shù)尚未解決 ， 因而難以達(dá)到大量控制同步化的目的； （ 3） 人工種子的成本遠(yuǎn)高于自然種子； （ 4） 人工種子貯藏 、 運(yùn)輸和加工以及機(jī)械化播種 ， 尚未完全解決 ， 許多問題尚待進(jìn)一步研究和探索 。 十、 人工種子應(yīng)用前景 人工種子應(yīng)用應(yīng)該考慮哪些方面 要想人工種子技術(shù)得到應(yīng)用： （ 1）首先應(yīng)考慮該作物的價(jià)值； （ 2）要考慮那些很難獲得種子，而且自然增殖率極低的植物。 例如：多年生名貴藥材，高質(zhì)量的木材和橡膠樹或優(yōu)質(zhì)果樹以及珍惜瀕危植物等。 人工種子發(fā)展前景 （ 1）人工種子的發(fā)展前景是客觀的 （ 2）它將是農(nóng)業(yè)中一種革命性的繁殖系統(tǒng) （ 3）相信該技術(shù)會(huì)得到逐步完善，建立多種模式來研制人工種子，并逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
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