白芨人工种子的制备(2)

人工种子是把植物组织培养出来的胚体或芽,包在含有营养物质并有保护功能的凝胶胶囊中,使其保持种子的机能,可直接用于播种,在适宜条件下能与自


人工种子是把植物组织培养出来的胚体或芽,包在含有营养物质并有保护功能的凝胶胶囊中,使其保持种子的机能,可直接用于播种,在适宜条件下能与自然种子一样发芽出苗。而人工种子的概念是由Murashige最先提出的,后来又由日本学者 Ka-mada[5]将其概念进行补充。一个完整的人工种子包括体胚、人工胚乳和人工种皮三大部分。故运用人工种子技术即可以丰富种子来源,又减轻稀有种子的来源匮乏的紧迫感,还可以较好地保存并增加种子基因库的丰富性。

人工胚乳的作用是为人工种胚生长发育提供营养物质及激素。根据外文文献提供的信息可知,用海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶及Gelrite[6]制作成植物的人工种子内种皮。其中海藻酸钠凝聚性好、无毒、使用便捷且低成本,是作为人工胚乳基质的最佳选择。但是海藻酸钠保水性差,易失水难保水,故通常需要加入保水剂才能有效地防止海藻酸钠失水现象,一般是在所有试剂配制好后最后一步再加入保水剂。依据文献信息可得,木薯淀粉具有无毒、透气且吸水性强,因此海藻酸钠与木薯淀粉混合搭配可以改善只有单一的海藻酸钠而制备成人工胚乳的透气性、吸水性和发芽率[7]。据悉学者张明生[8]等以海藻酸钠、氯化钙、壳聚糖为配方制备而成的人工种皮基质用以制作半夏人工种子,因此该技术所得的人工种子可以在低温条件下贮藏20天,促使其人工种子的萌发率和成苗率都达到过半以上的成功率。加入活性炭的目的是为了营养物质地固定和缓释,从而提高人工种子的萌发率;人工胚乳中加入6-BA是为了可以提高人工种子生根发芽的效率。人工胚乳中添加百菌清等农药是为了增强植物的抗逆性,防止人工种子根部腐烂,加入百菌清等农药是人工种子贮藏和田间播种的必须操作的关键步骤,可使人工种子拥有相对于非人工种子所没有的抗逆性,有利于人工种子在有机土壤中茁壮成长。学者Kumar[9]等在杂交稻体细胞胚人工种子中加入杀菌剂是为了防止外部环境的微生物对人工种子萌发所产生的不利影响,而对于无菌条件下人工种子地萌发和转化则毫无作用。综合以上文献提供的信息,本实验将以白芨幼芽为包埋体,深入探讨人工胚乳中各种成分对人工种子出芽率和成苗率的影响。

因为人工胚乳还存在一些有待解决的问题,目前有关于人工种子在土壤中萌发的试验报道较少,比如不能在有细菌的条件下很好的萌发。所以许多学者们又继续着手于研究有关于外种皮对人工胚乳的积极保护作用。据悉Ling[10]用壳聚糖制备油菜的人工种子的外种皮可提高人工种子萌发率达到百分之百的效率,不过在有菌条件下却影响人工种子的萌发率。然而人工种子的研究难点之一就是人工种皮,人工种皮相当于人工胚乳的外衣,即保护人工胚乳不受外部劣势环境的侵害,还要为人工胚乳提供充分的营养物质和一个舒适的生长空间。因此一个理想的人工种皮不但要具备有人工胚乳所有的优点,还要充分弥补人工胚乳有所欠缺的不足。 第一,人工种皮要具有强保水性以防止人工胚乳发生不慎失水的情况;第二,人工种皮要能固定支持人工胚乳,维持人工胚乳胶囊的形状,便于人工种子贮藏、运输和播种;第三,要具有一定的透气性以便能供给氧气给人工胚乳的呼吸和代谢,促进人工种子的发芽与生长; 第四,要防止人工胚乳营养成分和其它助剂外渗,导致营养流失;第五,播种于土壤里能被微生物降解,降解产物对植物和生态环境无不利影响[11-12]。

现在人工种子制备大多数都是采用手工包埋方法。人工种子的包埋方法主要有液胶包埋法、干燥包埋法和水凝胶法。而最常用的方法是水凝胶法,主要通过离子交换或温度突变而形成的凝胶来包埋试验材料,以达到模拟天然种子的效果。[13]将实验对象悬浮于海藻酸钠水溶液,用吸嘴汲取放入培养皿中,再滴入 CaCl2、壳聚糖和二氧化钛混合溶液后发生离子交换,表面结成硬壳又固定了人工种子的形状从而支持保护人工胚乳的稳定性,形成有规则性的胶囊体。而氯化钙在其中的作用是不仅供应氧气,以此提高人工种子出芽率和耐贮藏性,还可以与海藻酸钠通过离子交换凝聚而形成人工种子的胶囊体;壳聚糖能改变人工种皮的孔径和膜性能等。本实验对人工种子里用来保护人工胚乳的人工种皮进行改良研究试验是依据   Redenbaugh[14]等实验,用此法包埋获得单个苜蓿体细胞胚制的人工种子,其离体成株率可达到百分之八十以上,不仅大大地增加白芨人工种子的成苗率,还有利于提高白芨人工种子的产量,对白芨快速繁殖培育有重大影响意义。