标题：人工种子
基本信息
种子不仅是植物传种续代繁衍之本，而且也是人类衣食之源。植物人工种子的制作，是在组织培养基础上发展起来的一项生物技术。 
所谓人工种子，就是将组织培养产生的体细胞胚或不定芽包裹在能提供养分的胶囊里，再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜，造成一种类似于种子的结构。 
基本概念
广义 而言，人工种子是在胚状体或一块组织（顶芽、腋芽）、一个器官（小鳞茎等）之外加上必要的营养成分（人工胚乳）后，用具有一定通透性而无毒的材料将其包裹起来，形成的与天然种子相似的颗粒体 
狭义 的概念是指植物离体培养中产生的胚状体（包括体细胞胚和性细胞胚），包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
人造种子的研究现状
1978年Murashige提出人工种子[1]概念 
人工种子又称人造种子，是细胞工程中最年轻的一项新兴技术。最初是由英国科学家于1978年提出的。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。这一设想引起人们极大的兴趣。 
1986年Redenbaugh等成功地利用藻酸钠包埋单个体细胞胚，生产人工种子。 
胡萝卜、棉花、玉米、甘蓝、莴苣、苜蓿等人工种子制作获得成功。 
目前已有许多国家的植物基因公司和大学实验室从事这方面研究。欧共体将人工种子的研制列人“尤里卡”计划，我国也于1987年将其列入国家高新技术研究与发展计划(863计划)。经过20多年的努力，人工种子研究已取得了很大进展。 
人造种子的诱人前景
第一，它同微繁殖技术一样，培养条件可以人为控制，免遭大自然灾害性气候的不利因素，且具有省地省工可直接在田间播种等优点。 
第二，在人工种子制作中，可加入营养物质、植物生长调节剂、固氮菌、杀虫剂等，这是微繁殖难以达到的。 
第三，用于制作人工种子的体细胞胚，可利用生物反应器大规模培养，大大提高了效率。 
第四，一些难以得到天然种子的珍稀植物或脱毒苗、基因工程植株，均可利用人工种子技术加速用于生产。 
人造种子的新技术
由于体细胞诱导在植物种类上存在局限性，体细胞在群体上的变异、木本植物经过胚途径繁殖幼年期较长等问题，体细胞人工种子的应用有一定局限。 
人们开始设计利用其它离体培养的器官如微芽、微型变态器官等用于人工种子生产。如： 
1987年桑树腋芽包裹的人工种子 
莴苣不定芽，兰花原球茎、百合小鳞茎人工种子等。 
因此人工种子的涵义已经不仅仅局限于由人工种皮包被的体细胞胚的范畴。 
因此：人工种子的广义概念 ： 人工种子是在胚状体或一块组织（顶芽、腋芽）、一个器官（小鳞茎等）之外加上必要的营养成分（人工胚乳）后，用具有一定通透性而无毒的材料将其包裹起来，形成的与天然种子相似的颗粒体。
人造种子的结构
农业生产中使用的天然种子，一般都是由种被、胚乳和胚三部分构成。 
目前研制的人工种子的结构:体细胞胚、人工种皮、人工胚乳
广义的体细胞胚由组织培养中获得的体细胞即胚状体、愈伤组织、原球茎、不定芽、顶芽、腋芽、小鳞茎等繁殖体组成。
胶囊之外的包膜称之为人工种皮,有防止机械损伤及水分干燥等保护作用。包裹成功的人工种子既能通气、保持水分和营养,又能防止外部一定的机械冲击力。
人工胚乳一般由含有供应胚状体养分的胶囊组成,养分包括矿质元素、维生素、碳源以及激素等。
人工种子分类
根据Redenbaugh对人工种子的分类方法，可将人工种子分为三大类： 

人工种子与天然种子比较有其自身的特点?
（1）可对一些自然条件下不结实的或种子很昂贵的植物进行繁殖。 
（2）固定杂种优势，使Fl杂交种可多代利用，使优良的单株能快速繁殖成无性系品种，从而大大缩短育种年限。 
（3）节约粮食。因为人工种子作为播种材料，在一定程度上可取代部分粮食(种子与块根茎)。 
（4）在人工种子的包裹材料里加入各种生长调节物质、菌 肥、农药等，可人为地影响控制作物生长发育和抗性。 
( 5 )可以保存及快速繁殖脱病毒苗，克服某些植物由于长期营养繁殖所积累的病毒病等。 
( 6 )与试管苗相比成本低，运输方便(体积小)，可直接播种和机械化操作。 
人工种子的意义?
其一，在无性繁殖植物中，有可能建立一种高效快速的繁殖方法，它既能保持原有品种的种性，又可以使之具有实生苗的复壮效应； 
其二，可以对优异杂种不通过有性制种而快速获得大量种子，特别是对于那些制种困难的植物更具有主要的适用意义；
其三，对于一些不能正常产生种子的特殊植物材料如三倍体、非整倍体、工程植物等，有可能通过人工种子在短期内加大繁殖应用；
其四，与田间制种相比，可以节省制种用地，且不受季节限制，可以实现工厂化生产，同时还避免了种子携带病原菌的危险；
其五，与利用试管苗相比，可以避免移栽困难，且可以实现机械化操作，同时还便于储藏和运输。
人工种子的局限性
目前，绝大多数人工种子发芽需要无菌条件，所以，还不能实现广泛应用。另外，人工种子的制作费用过高，并且在应用上需要各个环节的配套，这些都限制了人工种子的推广。
来由
粮食生产受到多种主客观条件的制约，水、肥料、土壤、种子对粮食都有极大的影响，其中种子的优劣更是一个关键因素。多年来，科学家采用传统的“杂交”良种研究法，诚然，杂交产生的良种对提高粮食产量起过很大的作用，例如杂交水稻良种推广后可大面积增产，是一个成功的范例。但是培育的杂交品种往往只有一代或者几代具有优势。因此，杂交制种需要专门的“制种田”，这一缺陷很大程度上限制了其发展。
现状
目前一种新型的、像一粒粒小胶丸样的人造种子，正在雄心勃勃地带领着古老的种植业迈向新时代。它为解决日益因难的粮食问题带来了新曙光。现代遗传学研究证明，植物细胞具有全能性，每一个细胞都有可能生成一株完整的植株。1958年，美国科学家斯蒂伍德，将一棵胡萝卜根须上的细胞取下，经人工培养成了完整的胡萝卜植株并开花结果，这种方法是在玻璃试管中完成的，从此开创了“试管苗”的先河。但是，这种试管苗的培育环境是无菌而且要求营养丰富，把试管苗移种大田，条件的变化使其成活率非常低。目前的人造种子可有效解决上述难题。人造种子制作过程是先把植物幼苗的嫩茎切成极小的碎片，这些碎片叫胚状体，根据生物工程原理，每一碎片，经处理后可长出根、茎、叶成为一株幼苗。胚状体很娇嫩，为了适应环境必须给它穿上“外衣”，即给其包上一层如天然种子种皮一样的营养层和保护层，营养层是胚状体萌发及发育的营养物质，保护层是一种入土后能自行溶解的高分子材料。人造种子可以保证种子发芽整齐划一，对管理和收获的机械化非常有利。人造种子可以在制作的过程中用刺激细胞变异的方法，培养新品种或增强某种有用性获得高产优质的种子。人造种子还可加入天然种子没有的特殊成分，如加入固氮菌、杀虫剂和除草剂等物质。人造种子的使用可以节约大量的粮食，统计表明，我国每年种子的用量可达150亿公斤，几乎可供近1亿人一年的口粮。而人造种子一株植物的嫩芽就可制出百万粒种子，可节约大量的粮食。
好处和未来
人造种子的这种诱人之处，吸引了各国农业专家致力于这方面的研究。美国率先投入大量人力物力使其在人造蔬菜及玉米种子上获得成功，这些人造种子不久就可全面商业化生产。人造种子成本虽比天然种子要高60%，但由于内有生长激素和杀虫剂，后期管理成本大降足以抵消制作成本。法国、瑞士和德国等欧洲国家也不甘人后，相继开发了人造种子。我国也在积极研制，上海复旦大学已研制出芹菜、花椰菜的人造种子，并正向高难度的水稻种子进军。相信在不久的将来，人造种子工厂将大批生产各种优良种子，种植时只要从工厂得到各种优良种子即可，抛弃传统的作物在收获期留种的方法，这对解决粮食生产不足问题无疑会带来新的希望。
主要优点
1、通过组织培养的方法可以获得数量很多的胚状体（1L培养基中可产生10万个胚体），而且繁殖速度快，结构完整；
2、可根据不同植物对生长的要求配置不同成分的“种皮”；
3、在大量繁殖苗木和用于人工造林方面，人工种子比采用试管苗的繁殖方法更能降低成本，而且方便机械化播种，可节省劳动力；
4、体细胞胚是由无性繁殖体系产生的，因而可以固定杂种；
5、有时可以在人工种子中加入某些农药、菌肥、有益微生物、激素等；
6、胚状体发育的途径可以作为高等植物基因工程和遗传工程的桥梁。
7、解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。
人工种子的概念
人工种子（artificial seeds)又称合成种子（synthetic seeds)或体细胞种子（somatic seeds)。是将植物离体培养产生的体细胚包埋在含有营养成分和保护功能的物质中，  人工种子的结构示意图在适宜的条件下发芽出苗。人工种子的概念首先是1978年由Murashige在第四届国际植物组织细胞培养大会上提出的。他认为随着组织培养技术的不断发展，可以用少量的外植体同步培养出众多的胚状体，这些胚状体被包埋在某种胶囊内使其具有种子的功能，可以直接用于田间播种。
日本学者Kamada1985年首先将人工种子的概念延伸，认为使用适当的方法包埋组织培养所获得的具有发育成完整植株的分生组织（芽，愈伤组织，胚状体和生长点等），可取代天然种子播种的颗粒体均为人工种子。
中国科学家陈正华等（1998）将人工种子的概念进一步扩展为：任何一种繁殖体。无论是涂膜胶囊中包埋的，裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整植株的均可称之为人工种子。
人工种子的概念：人工种子又称合成种子或体细胞种子，指通过组织培养技术，将植物的体细胞诱导在形态上和生理上均与合子胚相似的体细胞胚，然后将它包埋于有一定营养成分和保护功能的介质中，组成便于播种的类似种子的单位。
人工种子的制作
种子能发育出新的植物体，首先是因为它有一个具有生活力的胚。科学工作者能够采用高科技手段，将其某些植物细胞在试管中培育成胚状体，再用富含营养物质和其他必要成分的凝胶物将胚状体包裹起来，制成人工种子。当条件适宜时，胚状体就像真正的种子那样萌发成幼苗。
体细胞胚是制作人工种子的起始材料。它既可由外植体的表皮细胞直接产生，也可由愈伤组织的表层细胞产生。人们还发现细胞培养中的单细胞，花粉中产生单倍体体细胞和原生质体培养在适当条件下均可获得体细胞胚。从理论上讲，产生体细胞胚是植物界的普遍现象，但目前已知能产生体细胞胚的植物只有200余种。由于这方面的奥秘还未完全揭开，科学工作者们只得花费巨大的劳动，进行大量的筛选才能获得体细胞胚、人工胚乳是包埋体细胞胚的胶状介质。美国的一个研究组花了近两年时间，从百余种材料中筛选到目前广泛使用的人工种子包埋介质海藻酸钠。这种物质在0.1M氯化钙溶液中可以迅速固化成透明的小胶球。海藻酸价格低廉，质地柔软无毒性，还可人为地在其中加入各种营养物质和生长调节剂，因此是一种，迄今为止已发现的比较理想的体细胞胚包埋剂。但这种物质作人工胚乳还存在一些缺点，如营养物质易泄漏，保水性差，而且胶球很易粘连等。为此，科学家又设想在胶球外包一层薄膜——人工种皮。美国科学家在1987年筛选出一种疏水性物质Elvax-4260（乙烯、乙烯基乙配和丙烯酸共聚物）但不够理想。人们正在寻找更理想的、既能透水透气又能防菌的人工种皮。
人工种子的优点
与天然种子相比，人工种子可能有很多优点。比如，生产人工种子不受季节限制，可能更快地培养出新品种来还可以在凝胶包裹物里加入天然种子可能没有的有利成分，使人工种子具有更加好的营养供应和抵抗疾病的能力，从而获得更加茁壮生长的可能性。
天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十几年才繁殖一次。而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。
再者人工种子大小一致 ,落种均匀 ,出苗整齐。[2]
对于杂交后因性状分离而不能制种的作物品种 ,可以通过人工种子发展成品种。[2]
对于自然条件下不能结实和能结实而种子寿命短的植物 ,可以通过人工种子得以快速大量地繁殖。[2]
试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。
人工种子发展和应用前景
(1)人工种子与试管苗相比，具有所用培养基量少、体积小、繁殖快、发芽成苗快、运输及保存方便的特点；
(2)人工种子技术适用于难以保存的种质资源、遗传性状不稳定或育性不佳的珍稀林木繁殖； 
(3)人工种子可以克服营养繁殖造成的病毒积累，可以快速繁殖脱毒苗。 
结论：人工种子在快速繁殖苗木和人工造林方面，具有很大的应用前景。