正文 第27章 植物學科猜想(1)(3 / 3)

1978年,英國科學家穆拉希吉在加拿大召開的第4屆國際植物組織、細胞培養會議上提出了“人工種子”的概念。他認為利用體細胞胚發生的特征,把它包埋在膠囊中,可以形成具有種子的性能並直接在田間播種。

人工種子的概念一經提出,立刻吸引了不少生物學家的注意。首先掌握人造種子技術的是美國人。經多年培育後,美國科學家們生產出了又大又嫩的雜種芹菜。遺憾的是這種芹菜好吃不好種,不但種子小、發芽慢,連雜交種子的獲得也十分困難,因此種子價格極高。為解決這個問題,研究人員先把芹菜幼苗的嫩莖切成極小的碎片,使之在特定條件下誘發形成有生根發芽能力的胚狀體,然後再用一種聚合物包裹作為人造種皮,做成了一種像小魚肝油丸一樣的膠囊種子。

繼美國之後,日本、加拿大、芬蘭、印度、韓國等國家也開展了人工種子研究工作。參與歐洲尤裏卡計劃的法國、瑞士、西班牙等國也製成了胡蘿卜、甜菜、苜蓿等植物的人工種子。我國繼1988年在國際上首次研製成功水稻人工種子後,近年來又研製成了旱芹、雜交水稻等許多種作物的人工種子,並培育出一批性狀穩定的種苗。

目前,人工種子製作技術已經擁有了良好的基礎,但除了水稻、生菜等少數幾種能較大麵積在田間播種以外,大多數仍隻是停留於實驗室中的工作。一旦要求這一技術由實驗室向商業化生產轉化,還有不少問題未得到解決。盡管如此,世界各國都對其投入了很大的科研力量,原因不僅僅是因為通過這一技術可以實現種子的工業化生產、節約糧食,它至少還有如下幾方麵的價值:其一,利用很小一點植物組織,就能培養產生大量的胚狀體,在苗木的快速繁殖、去病毒菌培養等方麵具有很大的開發價值;其二,這一技術實際上是作物的無性繁殖,可用於固定雜種優勢,強優勢組合一經獲得,便可多年利用,而不必通過諸如“三係配套”等複雜程序生產雜交種;其三,這一技術不僅證實了細胞具有再生植株的“全能性”,而且對研究細胞生長、分化過程中的遺傳、生理、生化和代謝無疑有著重要意義。

人們普遍認為,人工種子是十分理想的快速繁殖新方法,它的應用預示著農業繁殖體係的一場革命,在這方麵加緊研究帶來的突破已為時不遠了。

學科展望

人工種子技術目前主要有三大難題有待克服:首先,許多重要植物還不能培養出大量的高質量的體細胞胚。其次,現有的人工胚乳和種皮還不夠理想,不能有效地防止微生物的腐蝕。最後,人工種子的自動化生產、機械包裹以及儲藏技術還有待進一步完善。

未來的轉基因蔬菜

生物都是由細胞組成的,在細胞核裏有一種遺傳物質叫脫氧核糖核酸,它是由兩條螺旋形的長鏈組成,長鏈的一小片段,便是遺傳基本單位基因,基因上儲藏有遺傳信息,因此生物的性狀遺傳是由基因決定的。科學家將基因從一種生物的細胞中取出,在體外進行重新組合後,再轉移到另一種生物的活細胞中,即可創造出新的生物類型或培育出新品種,這就是轉基因技術。人們利用轉基因技術培育成的蔬菜新品種,被稱為轉基因蔬菜。

目前,世界上約有35億人感染乙型肝炎,而通常的防治方法是采用混合疫苗接種。但是,這種方法成本高,培養並提純疫苗費時費力。為此,德國的研究人員從實用角度考慮,選擇了種植簡單、儲存方便的胡蘿卜作為載體,將乙肝病毒的表麵蛋白基因注入胡蘿卜基因,同時通過一種催化劑提高胡蘿卜基因中乙肝病毒蛋白的濃度。研究人員介紹,這種轉基因胡蘿卜外表與普通胡蘿卜沒有差異,隻是在成熟之前需利用一種荷爾蒙激活其基因,使其釋放出更大量的肝炎疫苗成分。

轉基因西紅柿是全球第一種允許上市的轉基因蔬菜。早在1994年,美國就批準一種轉基因西紅柿上市,這種西紅柿的皮比較厚,便於人們運輸和儲藏。後來又有人培育出具有一定抗癌功能的轉基因西紅柿。最近,以色列研究人員培育出一種能散發檸檬香味和玫瑰芳香的轉基因西紅柿。這種轉基因西紅柿的揮發性萜類化合物含量很高。揮發性萜類化合物具有殺蟲、抗菌等特性,所以,轉基因西紅柿的保存期更長,無需殺蟲劑也能快速生長。研究小組認為,像西紅柿一樣能產生類胡蘿卜素的其他農作物和花卉,也能通過轉基因技術改變氣味和口感。