人工种子
自古以来,农业生产需要花费大量的种子。特别是有些植物不结种子,或者种子昂贵,要得到快速繁殖,就受到极大的限制。为了解决大量繁殖种子的难题,科学家们进行了刻苦的研究,终于研制成功了人工种子。
人造种子又称人工种子,这是细胞工程中最年轻的一项新兴技术。这项技术从理论的提出到实施经历了相当长的历史。1902年,德国植物学家哈勃兰特根据细胞学说的理论,大胆预言植物身体上的每一个细胞在脱离母体后,只要给它合适的生活条件,都将能发育成跟原来植物体一模一样的植株。经过许许多多科学家的努力,1958年,美国植物学家用**悬浮培养法培养胡萝卜的体细胞,得到胚状体,它是具有分裂能力的细胞团,胚状体进而发育成了完整植株,并能开花结果,使得哈勃兰特的预言变成了现实。
1978年,英国科学家穆拉希吉在加拿大召开的第4届国际植物组织、细胞培养会议上提出了“人工种子”的概念。他认为利用体细胞胚发生的特征,把它包埋在胶囊中,可以形成具有种子的性能并直接在田间播种。
人工种子的概念一经提出,立刻吸引了不少生物学家们的注意。首先掌握人造种子技术的是美国人。经多年培育后,美国科学家们生产出了又大又嫩的杂种芹菜。遗憾的是这种芹菜好吃不好种,不但种子小、发芽慢,连杂交种子的获得也十分困难,因此种子价格极高。为解决这个问题,研究人员先把芹菜幼苗的嫩茎切成极小的碎片,使之在特定条件下诱发形成有生根发芽能力的胚状体,然后再用一种聚合物包裹作为人造种皮,做成了一种像小鱼肝油丸一样的胶囊种子。
继美国之后、日本、加拿大、芬兰、印度、韩国等国家也开展了人工种子研究工作。参与欧洲尤里卡计划的法国、瑞士、西班牙等国也制成了胡萝卜、甜菜、苜蓿等植物的人工种子。我国继1988年在国际上首次研制成功水稻人工种子后,近年来又研制成了旱芹、杂交水稻等许多种作物的人工种子,并培育出一批性状稳定的种苗。
目前,人工种子制作技术已经拥有了良好的基础,但除了水稻、生菜等少数几种能较大面积在田间播种以外,大多数仍只是停留于实验室中的工作。一旦要求这一技术由实验室向商业化生产转化,还有不少问题未得到解决。尽管如此,世界各国都对其投入了很大的科研力量,原因不仅仅是因为通过这一技术可以实现种子的工业化生产、节约粮食,它至少还有如下几方面的价值:其一,利用很小一点植物组织,就能培养产生大量的胚状体,在苗木的快速繁殖、去病毒菌培养等方面具有很大的开发价值;其二,这一技术实际上是作物的无性繁殖,可用于固定杂种优势,强优势组合一经获得,便可多年利用,而不必通过诸如“三系配套”等复杂程序生产杂交种;其三,这一技术不仅证实了细胞具有再生植株的“全能性”,而且对研究细胞生长、分化过程中的遗传、生理、生化和代谢无疑有着重要意义。
人们普遍认为,人工种子是十分理想的快速繁殖新方法,它的应用预示着农业繁殖体系的一场革命,在这方面加紧研究带来的突破已为时不远了。
人工种子技术目前主要有三大难题有待克服:首先,许多重要植物还不能培养出大量的高质量的体细胞胚。其次,现有的人工胚乳和种皮还不够理想,不能有效地防止微生物的腐蚀。最后,人工种子的自动化生产、机械包裹以及储藏技术还有待进一步完善。