人工种子是什么技术?简述生物人工种子的概念

海云青飞 点评:人工种子技术并不是前途无量,相反,这样做反而会促使物种的退化。我有计划试验真正能促进种子进化的技术

2021-04-21


2010-08-18 23:31:10

标签: 科普连载 当代生物学 科普龙门阵 文化 杂谈 分类: 科坛杂记

龙门阵中的生命秘密:现代生物技术学前沿/孙二虎(连载7)

前途无量的人工种子技术

在粮食作物中,籽粒既是人类的主要食物,又是作物赖以传代生产的种子保障。种子的食用作用和种植作用一直是人类农业生产中的一个矛盾。因此,细胞的全能性的潜在应用价值,自然而然地受到农学家的重视

组织培养技术的发展,为植物的大规模繁殖开创了广阔的道路:一片嫩叶或者一小块嫩茎,包含着数以百万计的细胞,每一个细胞,都可以发育为一棵植株。另一方面,某些生育周期特别长、获得种子特别困难的珍贵物种,可以在短期类获得足够大量种植的小苗

人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织、细胞培养会议上由欧洲科学家谬拉希格首次提出来的

人工种子技术的核心,是通过植物组织培养技术获得具有一般种子的胚芽、胚根、胚轴等结构的植物体细胞“胚状体”,并且用适当方法将胚状体包裹起来,制成象天然种子那样的颗粒状包括体,以便以传统方式进行播种

不难理解,人工种子充分利用了快繁技术的优势,同时又吸收了对植物生长发育和农业生物技术研究的先进成果。具有比一般种子种植突出得多的经济优点:

  1. 繁殖速度快;
  2. 人工种子可以工业化生产;
  3. 不存在一般种子繁育中由于遗传变异导致的退化问题,并可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题;
  4. 具备天然种子不具备的功能,可通过转基因途径使种子具备某些特殊功能,如抗旱,耐盐碱等抗逆性,添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等,有利于幼苗茁壮成长,提高作物产量;
  5. 人工种子是通过人工的方法制造的,它的体积小(通常仅几毫米),故占用空间小、操作方便,非常便于贮藏和运输

人工种子概念已经提出,立即引起各国政府和科学界广泛注意和高度重视。欧洲列入尤里卡计划、日本和美国列入优先发展生物技术计划。我国也列入了“863”计划加以研究开发。据统计,全世界已有近100种植物的人工种子技术被科学家所报道,其中尤以模式植物的胡萝卜、芹菜等最完整。据报道,在美国已有大面积的人工种子芹菜上市

现在科学家已将人工种子的包裹物由“体细胞胚”扩大至前面说及的张颖清的“泛胚”,如植物的芽,断枝,愈伤组织小块,谷类作物的不定芽,小鳞茎,马铃薯的组培微型薯,等等。并且,随着农业生物技术,尤其是组织培养和细胞培养技术的发展,人工种子技术必将成为21世纪高科技种子业中的主导技术之一。目前,科学家正着眼于谷类作物,要用作物以及其它高应用价值的植物的人工种子研究。我国的科技工作者,也正寻求新的突破,以尽快恢复一度处于世界先进行列的地位

细胞悬浮培养:化整为零的生长

青霉素是人们熟知的抗菌素,自1928年被英国学者发现以来,青霉素的生产效率已提高数千倍,产品价格也由“贵比黄金”的奇货可居地位,变成“飞入寻常百姓家”的大众平常药品。与此同时,层出不穷的新的抗菌素又轮流登场,以极短的周期重复青霉素由昂贵到低廉的价格演变过程

但是,一些以动植物为来源的药物生产,却没有这么好的命运。恰恰相反,这类药物生产发展规模愈大愈快,药物的成本会愈高,致使价格不断上升,连锁性的恶果是药用动植物的濒危和灭绝,造成环境生态的严重破坏。以中国为例,传统的道地中药甘草在宁夏已濒临灭绝,野生人参已成多年罕见之物,中国主要皂苷原料植物薯蕷已成国际性药源争夺对象。尽管我国有悠久的药用植物种植历史,但仍远远不能满足现代化的制药生产的需要

社会需求永远是推动科学技术进步的主要动力。人们自然会想到,既然细胞是生命的基本构成单位,那么,动植物的细胞可否象微生物的细胞那样在发酵罐中进行“化整为零”的繁殖生长呢?

细胞工程学家已经找到这种理想的生产方式。这种技术被称为动植物细胞的“悬浮培养”

现在植物细胞悬浮培养已得到世界各国的广泛重视,例如被国际卫生组织列为治疗疟疾特效药物——青蒿素的生产,已从中国传统煎剂大踏步走向世界制药业的大规模生产。其中,中药青蒿的遗传改造研究,青蒿素高含量细胞株的制备和悬浮培养研究,以成为国际制药业的研发热点。另一个典型的事例是抗癌药物紫杉醇的研发和生产,近二十几年来,包括我国科学家在内的国际竞争一直处于白热化状态。由于紫杉醇的天然药源料材料为高大乔木红豆杉的树皮,西方的原料掠夺策略已导致第三世界国家红豆衫的生态灾难。目前我国关于紫杉醇生产,采取以小苗集约化种植和采收路线与细胞悬浮培养路线相结合生产战略,同时大力开展产紫杉醇微生物的选育和发酵研究,基本上控制了对我国天然或人工红豆衫的人为破坏。此外,许多传统中药的开发研究,已被全国多家科研单位纳入细胞悬浮培养的计划,并作为中药现代化的重要手段予以高度的重视

(待续)


海云青飞,生命进化规律破解者
宗教已经过时了,死了以后再活,这是要多低的智商才会相信这种鬼话
气功大师都是有意无意的骗子,成仙成佛只在传说中,静态永生 实是死亡的代名词
唯一有现实性的成道捷径只有 主动进化动态永生

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海云青飞 主要作品:《直立人归来》 - 《修行是最大的骗局》 - 《悟道进化生物学》 - 《悟道相对论》