全能的細(xì)胞—植物胚狀體的誘導(dǎo)

597苗木網(wǎng)2011年5月22日獨(dú)家報道：   植物體是由一個個肉眼看不見的、稱作細(xì)胞的微小結(jié)構(gòu)
單元組成。植物細(xì)胞可分為生殖細(xì)胞和體細(xì)胞兩大類。在自
然狀態(tài)下，來自父本的生殖細(xì)胞(精子)和來自母本的生殖細(xì)
胞(卵子)通過受精作用形成合子細(xì)胞。合子經(jīng)不同的發(fā)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(xué)的發(fā)展，科學(xué)家認(rèn)識到，同
一植物個體的每一個細(xì)胞不管它來自哪一個組織和器官，它
所含有的基因組成應(yīng)該是相同的，即都含有產(chǎn)生一個完整有
機(jī)體的全部基因。在適當(dāng)?shù)臈l件下，一個細(xì)胞就會形成一個
新的植物體，這就是細(xì)胞的全能性。胚狀體的誘導(dǎo)是細(xì)胞全
能性的典型例證。胚狀體是指在組織和細(xì)胞培養(yǎng)過程中，起
源于體細(xì)胞(非合子細(xì)胞)、經(jīng)過多次分裂產(chǎn)生的一種與天然
種子胚相似的結(jié)構(gòu)。它也具有胚芽、胚軸和胚根等完整結(jié)構(gòu)，
有著與有性繁殖天然種子胚相似的形態(tài)發(fā)生過程，在適宜條
件下可以萌發(fā)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(xì)胞，有別于有性繁殖過程，因此屬于無性繁
殖。從發(fā)現(xiàn)胚狀體以來，已在檀香、油棕、側(cè)柏、火炬松、花旗
松、挪威云杉、刺五加等多種樹木細(xì)胞組織培養(yǎng)中獲得胚狀
體。不同的植物材料都可以用來誘導(dǎo)胚狀體，如表皮細(xì)胞、愈
傷組織、原生質(zhì)體等。一般選用幼葉、葉柄、嫩葉、幼根等分生
能力強(qiáng)的組織，效果較好。
    在胚狀體發(fā)生過程中，往往可以觀察到一種現(xiàn)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(fā)育不同
步造成的。用這種胚狀體制出的人工種子質(zhì)量較差，出苗不
整齊。一般用滲透壓控制等方法獲得發(fā)育一致的胚狀體。
    胚狀體的發(fā)生與發(fā)育受很多條件的影響，其中一種叫做
生長調(diào)節(jié)劑的物質(zhì)(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(yǎng)的溫度、光照強(qiáng)度等條件有關(guān)。
      對天然種子胚乳的研究發(fā)現(xiàn)，胚乳中含有大R的蛋白質(zhì)、
淀粉、脂肪、維生索及其他營養(yǎng)成分，為胚的發(fā)育提供營養(yǎng)。
人工種子維持正常的新陳代謝和生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)必
須山其人工胚乳提供�？茖W(xué)家仿照天然種子胚乳的成分，同
時加人適量的抗菌劑、農(nóng)藥、化肥、生長調(diào)節(jié)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(yīng)滿足以下要
求:①對胚狀體無損傷、無毒性;②既能保護(hù)胚狀體又要能使
胚狀體正常萌發(fā);③經(jīng)得起貯藏、運(yùn)輸和種植過程中的一般
操作。
    種皮是種子的保護(hù)層，必須具有一定的強(qiáng)度以避免機(jī)械
損傷，既要有通氣透水性，又要能防止水分和營養(yǎng)物質(zhì)的喪
失。人工種皮通常由內(nèi)膜和外膜組成。內(nèi)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(jié)構(gòu)，可以維持適當(dāng)?shù)膹?qiáng)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(yǎng)液，是一種比較理想的
種皮內(nèi)膜材料。為了保持褐藻酸鈣內(nèi)膜有一定強(qiáng)度，防止外
部機(jī)械沖擊，防止水分和溶于水的小分子物質(zhì)從內(nèi)部孔隙中
滲透出來，并降低內(nèi)膜的粘性，在內(nèi)膜的外面再包裹一層膠囊
膜(外膜)。一般用E1vax4260(10%環(huán)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(yùn)輸。
    通過基因工程，人們可以得到各種各樣的轉(zhuǎn)基因植物。
但是由于其融合體的遺傳物質(zhì)完全異源，存在著育性差、結(jié)實(shí)
性低、甚至不育不結(jié)實(shí)的現(xiàn)象，而且不可避免地存在后代性狀
分離的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約著轉(zhuǎn)基因植物在生產(chǎn)上的應(yīng)用。而使
用人工種子技術(shù)，則可在短期內(nèi)將少量轉(zhuǎn)基因植株大量繁殖
以滿足生產(chǎn)需要。人工種子技術(shù)成了基因工程和生產(chǎn)應(yīng)用之
間的一座橋梁。
    雖然人工種子技術(shù)現(xiàn)在還未大范圍應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)，但
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工種子技術(shù)在21世紀(jì)將在林業(yè)生產(chǎn)
和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
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