全能的细胞—植物胚状体的诱导

597苗木网2011年5月22日独家报道：   植物体是由一个个肉眼看不见的、称作细胞的微小结构
单元组成。植物细胞可分为生殖细胞和体细胞两大类。在自
然状态下，来自父本的生殖细胞(精子)和来自母本的生殖细
胞(卵子)通过受精作用形成合子细胞。合子经不同的发育阶
段形成天然种子的胚。胚、胚乳与种皮组成了种子。这种繁
殖后代的方式叫做有性繁殖。自古以来，我们所用的种子都
是通过有性繁殖而来的。随着科学的发展，科学家认识到，同
一植物个体的每一个细胞不管它来自哪一个组织和器官，它
所含有的基因组成应该是相同的，即都含有产生一个完整有
机体的全部基因。在适当的条件下，一个细胞就会形成一个
新的植物体，这就是细胞的全能性。胚状体的诱导是细胞全
能性的典型例证。胚状体是指在组织和细胞培养过程中，起
源于体细胞(非合子细胞)、经过多次分裂产生的一种与天然
种子胚相似的结构。它也具有胚芽、胚轴和胚根等完整结构，
有着与有性繁殖天然种子胚相似的形态发生过程，在适宜条
件下可以萌发长出真叶，胚根伸长形成根，最终长成小苗。由
于后代起源于体细胞，有别于有性繁殖过程，因此属于无性繁
殖。从发现胚状体以来，已在檀香、油棕、侧柏、火炬松、花旗
松、挪威云杉、刺五加等多种树木细胞组织培养中获得胚状
体。不同的植物材料都可以用来诱导胚状体，如表皮细胞、愈
伤组织、原生质体等。一般选用幼叶、叶柄、嫩叶、幼根等分生
能力强的组织，效果较好。
    在胚状体发生过程中，往往可以观察到一种现象，就是同
一时期有的胚状体很小，有的很大，主要是由于它们发育不同
步造成的。用这种胚状体制出的人工种子质量较差，出苗不
整齐。一般用渗透压控制等方法获得发育一致的胚状体。
    胚状体的发生与发育受很多条件的影响，其中一种叫做
生长调节剂的物质(2,4-D)起若非常重要的作用。一般单子
叶植物要求2,4-D浓度较高，双子叶植物则较低。此外还与
培养的温度、光照强度等条件有关。
      对天然种子胚乳的研究发现，胚乳中含有大R的蛋白质、
淀粉、脂肪、维生索及其他营养成分，为胚的发育提供营养。
人工种子维持正常的新陈代谢和生长发育所需的营养物质必
须山其人工胚乳提供。科学家仿照天然种子胚乳的成分，同
时加人适量的抗菌剂、农药、化肥、生长调节剂、有益微生物和
防腐剂，将它们混合制成胶囊丸，这样就造出了人工胚乳。虽
然人工胚乳的成分依植物种类而有差异，但都应满足以下要
求:①对胚状体无损伤、无毒性;②既能保护胚状体又要能使
胚状体正常萌发;③经得起贮藏、运输和种植过程中的一般
操作。
    种皮是种子的保护层，必须具有一定的强度以避免机械
损伤，既要有通气透水性，又要能防止水分和营养物质的丧
失。人工种皮通常由内膜和外膜组成。内膜是由海藻中获取
的多搪化合物褐藻酸钙形成，对胚状体无毒，又具凝聚作用，
易形成球状结构，可以维持适当的强度。在揭藻酸钙中加人
保水剂，还可以包封胚状体周围的营养液，是一种比较理想的
种皮内膜材料。为了保持褐藻酸钙内膜有一定强度，防止外
部机械冲击，防止水分和溶于水的小分子物质从内部孔隙中
渗透出来，并降低内膜的粘性，在内膜的外面再包裹一层胶囊
膜(外膜)。一般用E1vax4260(10%环己烷)喷涂形成外膜。
这层外膜既保证了人工种子维持一定的硬度，又具有防水渗
漏的功能，便于贮藏和运输。
    通过基因工程，人们可以得到各种各样的转基因植物。
但是由于其融合体的遗传物质完全异源，存在着育性差、结实
性低、甚至不育不结实的现象，而且不可避免地存在后代性状
分离的现象，严重制约着转基因植物在生产上的应用。而使
用人工种子技术，则可在短期内将少量转基因植株大量繁殖
以满足生产需要。人工种子技术成了基因工程和生产应用之
间的一座桥梁。
    虽然人工种子技术现在还未大范围应用于林业生产，但
随着科学技术的发展，人工种子技术在21世纪将在林业生产
和生态环境建设中发挥越来越重要的作用。
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