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人工种子的研究历史与发展论文

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人工种子的研究历史与发展论文

传统的农业技术是用天然种子播种而获得丰收及再获得种子以备来年之用,而人造种子的出现则将改变这一传统的旧面貌,成为一项植物快速繁殖的新技术而被各国所重视。人造种子的研制从理论性地提出到某些植物人工种子的成功研制经历了相当长的历史,首先是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。经过许许多多的科学家的努力,直到1958年,美国植物学家用液体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。到1978年,有人提出人工种子的设想,立即得到许多国家的响应,现已有美、法、日等国均在开展此项研究,在欧洲的尤里卡高技术计划中,人工种子占有显著地位。我国在七·五期间己开展此项研究。

人工种子 人工种子又称人造种子,这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。人工种子技术确实有着诱人的前景: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。 人工种子是有体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三个部分组成(图3-3)。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。 由于季节性的关系,人工种子要应用于生产还需解决贮藏问题。但用海藻酸钠炮制的人工种子,含水量大,常温下易萌发,也易失水干缩,贮藏难度很大,利用液体石腊法、低温法、干燥法、塑料和铝箔包装法等进行贮藏,均不够理想。原因是所取的体细胞胚正处于旺盛生长状态,一般来说,成熟体细胞胚培养5~6天就可长成具根芽的小植株。采用上述各种方法贮藏,也很难抑制包制在胶球中的胚的萌发。 我们根据天然种子形成过程中生理生化的特性,在胡萝卜悬浮细胞培养中,采用调控培养法获得了具高活力的静止状态的胚。所谓静止状态,即控制了体细胞胚胚根的生长。这种胚在贮藏中无需采用特殊的条件抑制其萌发。静止状态胚比正常培养的胚粗短、含水量少、干物质及活性物质积累多,因此具有耐脱水和抗逆力强之特点,可贮存较长时间。如果此法能用于其他植物的体细胞胚培养,也许可为人工种子的贮藏开辟一条新途径。 目前,科学工作者已制成模式性人工种子的植物十余种,但距离实际应用还有很大距离。主要有三大难题有待克服:①许多重要植物还不能培养出大量的高质量的体细胞胚。②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。③人工种子的贮藏有待进一步完善。希望可以帮到你

人工种子(artificial seed) 是人为制造的种子,它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。植物组织培养可以诱导植物组织产生胚状体,这种结构与来自正常有性生殖的合子胚十分相似。将胚状体包裹在含有营养成分和保护功能的膜内,就可以做成人工种子,在适宜条件下,这种人工种子与天然种子一样,可以发芽出苗。人工种子是在植物的快速繁殖技术上发展起来的,它的主要优点是:繁殖速度很快,可以用发酵罐大量生产,生产成本比试管苗低,且体积小,易于运输等。人工种子的前景十分诱人。------------------------------------------------人工种子(artificial seeds,synthetic seeds)的概念最早是由Murashige(1978)提出的,是指通过组织培养技术,将植物的体细胞诱导成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。人工种子首先应该具备一个发育良好的体细胞胚(即具有能够发育成完整植株能力的胚);为了使胚能够存在并发芽,需要有人工胚乳,内含胚状体健康发芽时所需的营养成分、防病虫物质、植物激素;还需要能起保护作用以保护水分不致丧失和防止外部物理冲击的人工种皮。通过人工的方法把以上3个部分组装起来,便创造出一种与天然种子相类似的结构——人工种子。由于人工种子是通过无性繁殖产生的,与天然种子相较,人工种子可以工厂化生产和贮存;可以减少具有杂种一代优势的作物的育种程序;可以快速繁殖结实率低或难以用种子繁殖、育性欠佳的作物;可以快速推广优良种质资源;人工种子还具有节约种源、土地,不受季节限制的优点。因此,受到许多国家的重视,我国已将人工种子的研究列入了863高新技术发展计划。Kitto等(1981)用聚氧乙烯包裹胡萝卜胚状体首次制成了人工种子。经过20余年的研究,人工种子的研究取得了很大进展,除了胡萝卜、苜蓿、芹菜、水稻、玉米、甘薯、棉花、西洋参、小麦、烟草、大麦、油菜、百合、莴苣、马铃薯等农作物种子外,花卉和林木人工种子如长寿花、水塔花、白云杉、黄连、刺五加、橡胶树、柑桔、云杉、檀香、黑云杉、桑树、杨树等都有成功生产的报道。1. 人工种子的制备方法与技术要求人工种子制备包括胚状体的诱导与同步化、人工种子的包埋、人工胚乳的制作、人工种皮的制作、人工种子贮藏等步骤内容。 胚状体的诱导与同步化生产高质量的胚状体是制作人工种子的关键。从目前的研究结果来看,并不是所有的植物种子都开发出了胚状体培养发生技术。不同植物的体细胞的培养亦有难易。在生产人工种子时,要求胚状体具有可观的成株率,甚至超过天然种子。胚状体的诱导:胚状体可从悬浮培养的单细胞得到,也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。胚状体一般在培养物的表面产生,其形状与合子胚类似,但胚状体却是无性繁殖的产物。实际操作中,一般在试管中诱导出愈伤组织,并在含生长素的培养液中悬浮培养,然后置于含生长素的发酵罐中,使细胞迅速扩增,再将细胞移入无生长素的发酵罐中诱导出大量胚状体。胚状体同步化处理或分选:胚状体的同步化是指促使所有培养的细胞或发育中的细胞团块进入同一个分裂时期。只有同步化了细胞才可能成批地产出成熟胚胎。常用的方法有:化学方法:饥饿法——将培养基中的一些重要成分反复去除和添加;阻断法——在培养初期加如DNA合成抑制剂,如5-氨基脲嘧啶,阻断细胞分裂的G1期。物理方法:低温处理法、过滤筛选法、渗透压分离法、密度梯度离心法(体胚不同的发育阶段密度有差异)等到胚状体胎成熟以后,就可以进行人工种子的包埋了。其中过滤筛选法较实用、快速。 人工种子的包埋人工种子的包埋关系到人工种子萌发、贮藏和生产应用等重要环节。Redenbaugh于1984年首次筛选出透水性好的海藻酸钠作为胚状体和不定芽的包埋剂。包埋方法主要有将胚状体或小植株悬浮在一种粘滞的流体胶中直接播入土壤的液胶包埋法;将体细胞胚经干燥后用聚氧乙烯等聚合物进行包埋的干燥包裹法;以及通过离子交换或温度突变形成凝胶包裹材料的水凝胶法,Redenbaugh等用此法包裹单个苜蓿体细胞胚制成了人工种子,离体成株率达86%。组合包埋法以及流体播种、液胶包埋、琼脂、铝胶囊等新颖包埋法也开始被应用,George等用硅胶包埋谷子体细胞胚,葫发率达82%,且4℃贮藏14天后仍能自行裂开、顺利萌发。对胚状体包裹要求做到:首先,不影响胚状体萌发,并提供其萌发与成苗所需的养分和能量,即起到胚乳的作用;其次,使胚状体经得起生产、贮存、运输及种植过程中的碰撞,并利于播种,即起到种皮的保护作用;最后,针对植物种类和土壤等条件,满足对人工种子的特殊需要。目前研究中的人工种子普遍采用水凝胶法,以海藻酸钙作为包埋剂,它具有对胚状体无毒害作用、价格低廉等优点。但由于海藻酸钙对水溶剂有很好的通透性,使得包埋其中的营养物质、激素、抗生素等(即人工胚乳成分) 容易渗透出来,造成营养泄露;另外,由于没有真正意义上的“人工种皮”的包裹保护,一些病原微生物容易侵入胚状体,对种子造成破坏,因而目前绝大多数人工种子都只能在无菌条件下才能达到较高萌发率。 人工胚乳的制作为了满足包裹要求,要有针对性地在包裹剂中加入大量养分、无机盐、有机碳源、植物生长调节剂,以及抗菌素和有益菌类。选用无毒、透气和吸水性强的木薯淀粉与海藻酸钠(1/2MS培养基配制)混合制作的胚乳可改善单一海藻酸钠人工胚乳的透气性、吸水性和发芽率,人工胚乳中加入GA3有利于人工种子的发芽,加入CaCl2有利于向培养物供氧,提高人工种子发芽率和耐贮藏性,加扩活性炭可改善营养固定和缓释,提高人工种子在土壤中的成苗率。 人工种皮的制作人工种皮既要求允许内外气体交换畅通,以保持胚状体的活力,又要能防止水分及营养成分的渗漏和起保护作用。一般采取双层种皮结构,内种皮通透性较高,外种皮硬,透性小,起保护作用。现已筛选出海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶等可作内种皮应用,某些纤维素衍生物与海藻酸钠制成复合改性的包埋基质可明显改善人工种皮的透气性,海藻酸钠中加入多糖、树胶等可减慢凝胶的脱水速度,提高干化体细胞胚的活力。外层种皮可选用半疏水性聚合膜,以降低海藻酸钙的亲水性,对人工胚乳起固定作用。另外可在膜上添加毒性小的防腐剂或溶菌酶,以防止微生物的侵入。Ling-FongTay用壳聚糖作为外种皮制作的油菜人工种子萌发率达100%,但在有菌条件下萌发率仍不高。美国杜邦公司生产的由乙烯、乙酸和丙烯酸三种物质聚合的Elvax材料是目前认为较好的一种人工种皮材料。人们仍在积极寻找其他的包埋方式和包埋材料,以完善现有人工种皮的制作技术。 人工种子的贮藏贮藏是人工种子的主要难点之一,目前应用的有低温法、干燥法、抑制法、液体石蜡法等及上述方法的组合。干燥法和低温法组合是目前应用最多的,胡萝卜愈伤组织在15℃相对湿度25%的条件下存放一年仍可再生。大豆体胚干化到原体积的40%~50%后再吸水,萌发率仍达到31%。干化增强人工种子幼苗的活力,可能与其超氧化物酶和过氧化物酶的活性显著提高,从而减轻低温贮藏对体胚的伤害有关。通过电镜观察和电导值与脱氢酶的比较,发现干化有助于体胚贮藏期间细胞结构、膜系统的保持和酶活性的提高,使体胚具有更好的耐贮性。富含胡萝卜体胚的悬浮培养液包埋于水溶性塑料薄膜内,形成的胶囊26℃干化4天后再吸水萌发仍可获得植株,高浓度的蔗糖、脯氨酸和ABA预处理体胚能提高干化耐受性,这可能与ABA等抑制体胚过早萌发、促进干物质积累有关。近年,液氮冻存体胚及包裹体胚的报道也越较多。防腐是人工种子贮藏和大面积田间应用的关键技术之一。Castillo制得的人工种子虽有较高的萌发率,但未能在有菌条件下成苗,其主要原因是人工种子易感染病菌而腐烂。在甘薯人工种皮中加400~500mg/L的先锋霉素、多菌灵、安苄青霉素或羟基苯酸丙酯,均有不同程度的抑菌作用,萌发率可提高4%~10%。2. 人工种子技术存在的主要问题尽管目前人工种子技术的实验室研究工作已取得较大进展,并且已在繁殖遗传工程植物、减数分裂不稳定植物、稀有及珍贵植物的过程中,显示出超常的优势。但从总体来看,目前的人工种子还远不能像天然种子那样方便、实用和稳定。主要障碍在于人工种子的质量和成本:(1)许多重要的植物目前还不能靠组织培养快速产生大量的、出苗整齐一致的、高质量的胚状体或不定芽;人工种子的质量达不到植物正常生长、运输和贮藏的要求;人工种子的制种和播种技术尚需进一步研究。(2)目前多数人工种子的成本仍然高于试管苗和天然种子。虽然一些研究机构已经建立起大规模自动化生产线,能够生产出高质量、大小一致、发育同步的人工种子,但是它的成本仍高于天然种子。以苜蓿为例,目前生产1粒人工种子所需成本是美分,而1粒天然苜蓿种子的成本是美分,二者相差40多倍。因此,人工种子要真正进入商业市场并与自然种子竞争,必须降低生产成本。由于人工种子是由组织培养产生的,需要一定时间才能很好地适应外界环境,因此人工种子在播种到长成自养植株之前的管理也非常重要,在推广之前必须经过农业试验,并对栽培技术及农艺性状进行研究。由此可见,人工种子要想成为种植业的主导繁殖体,目前仍有相当的困难。3. 人工种子在园林绿化及水土保持方面的应用前景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;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的繁殖;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。因此,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。现在,我国处于经济高速发展时期,需要有大量的优良苗木种子供应,而我国现有的林木种子供应远远不能满足社会需求。人工种子可以工厂化地提供绿化种子,解决种子供应量不足的矛盾。随着人工种子技术的不断成熟完善,必将给我国的园林绿化方式带来革命性的变化。

人工种子的研究历史和现状论文

种子,是植物生长的物质基础。人工种子,是现代科技发展的“产儿”。那么,人工种子和植物种子有相似的生命力吗?

是的,不仅如此,人工种子还具有普通种子所不具备的优越性。

所谓的人工种子,是利用组织培养方法,从植物的茎或叶等器官诱导产生胚状体或芽,外面包以胶囊,从而具备种子功能的“种子”。

具体来说,人工种子由三部分组成。最外层为人工种皮,具有通气,保护水分、养分和防止外部机械冲击的性能。中间为人工胚乳,含有胚状体发育所需要的营养物质及有益成分。最内侧为被包裹的胚状体或芽。从大小和结构上看,人工种子就像一颗颗圆形半透明的鱼卵。

为了了解人工种子的过程,我们不妨以芹菜为例,来说明这个问题吧!

首先,科技工作者把杂种芹菜幼苗的嫩茎切割成小片,在无菌条件下操作接种在培养基上,诱导形成淡黄色的似菜花形状的愈伤组织。

然后,再把愈伤组织转移到另一种培养基上。不久,细胞便开始分化,在愈伤组织表面形成最大的绿色元宝形的结构。这就是“胚状体”,人们也管它叫“体细胞胚”。

这样,运用这种“分隔术”,一株杂种芹菜苗就能得到几百个胚状体,每个胚状体相当于一粒杂种种子,在实验室里就可以长成一棵杂种芹菜苗。

不过,把它们种在土壤里可就难以活命。经过研究发现,是缺少一种起保护作用的种皮。

于是,科技工作者的“聚焦”指向了种皮。

给胚状体包上一层皮,可不像我们想象的那样简单。

试验是成功的基础,科技工作者克服困难,经过100多种物质的试验,终于制成了理想的人工种皮。

然而,这些胶丸本身似乎也在“自我烦恼”,常常像受热的鱼肝油丸一样粘连在一起,给播种带来麻烦。

于是,科学家又想出一个办法,给每粒胶丸种子穿上一件用聚合物做成的“外衣”,从而解决了播种粘连的问题。这种“外衣”接触土壤后,通过生物降解作用,便会自动脱落。

生产人工种子的公司想得可真周到啊!他们把微量的自生固氮和化学除草剂加到胶丸里,这样,人工种子又具了天然种子所不具备的优点。

现在,世界上已有100多种植物能成功地诱导形成胚状体而形成人工种子。

我国对人工种子的研究处于世界领先地位。在胡萝卜、芹菜、黄连、橡胶等十几种植物上进行了体细胞胚芽发生及人工种子的研制。其中,胡萝卜、芹菜、黄连的人工种子就是在有菌条件下也可萌发并长成植物。

值得说一下的是,1987年底我国复旦大学人工种子研究组,首次研制成功水稻等人工种子。

人工种子作为一项高新生物技术,是育种和增殖的一次大变革,也是育种技术体系中的一次大突破,有着许多优点:

第一,通过组织培养产生的胚状体数量多,繁殖快。用于快速繁育苗木、人工造林等方面,比用试管苗繁殖,还更加多快好省。

第二,在制作过程中有意地向人工胚乳加入植物生长调节剂,抗虫、抗病药剂,可以大大提高植物体的活力和耐受力。

第三,可用来固定杂种优势,加速良种繁育进程。

第四,利用胚状体的发生途径,以基因转导作为植物基因工程和遗传工程的桥梁。充满诱人的魅力。

相信,不久的将来,人工种子会越来越受人们的青睐。

传统的农业技术是用天然种子播种而获得丰收及再获得种子以备来年之用,而人造种子的出现则将改变这一传统的旧面貌,成为一项植物快速繁殖的新技术而被各国所重视。人造种子的研制从理论性地提出到某些植物人工种子的成功研制经历了相当长的历史,首先是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。经过许许多多的科学家的努力,直到1958年,美国植物学家用液体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。到1978年,有人提出人工种子的设想,立即得到许多国家的响应,现已有美、法、日等国均在开展此项研究,在欧洲的尤里卡高技术计划中,人工种子占有显著地位。我国在七·五期间己开展此项研究。

人工种子 人工种子又称人造种子,这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。人工种子技术确实有着诱人的前景: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。 人工种子是有体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三个部分组成(图3-3)。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。 由于季节性的关系,人工种子要应用于生产还需解决贮藏问题。但用海藻酸钠炮制的人工种子,含水量大,常温下易萌发,也易失水干缩,贮藏难度很大,利用液体石腊法、低温法、干燥法、塑料和铝箔包装法等进行贮藏,均不够理想。原因是所取的体细胞胚正处于旺盛生长状态,一般来说,成熟体细胞胚培养5~6天就可长成具根芽的小植株。采用上述各种方法贮藏,也很难抑制包制在胶球中的胚的萌发。 我们根据天然种子形成过程中生理生化的特性,在胡萝卜悬浮细胞培养中,采用调控培养法获得了具高活力的静止状态的胚。所谓静止状态,即控制了体细胞胚胚根的生长。这种胚在贮藏中无需采用特殊的条件抑制其萌发。静止状态胚比正常培养的胚粗短、含水量少、干物质及活性物质积累多,因此具有耐脱水和抗逆力强之特点,可贮存较长时间。如果此法能用于其他植物的体细胞胚培养,也许可为人工种子的贮藏开辟一条新途径。 目前,科学工作者已制成模式性人工种子的植物十余种,但距离实际应用还有很大距离。主要有三大难题有待克服:①许多重要植物还不能培养出大量的高质量的体细胞胚。②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。③人工种子的贮藏有待进一步完善。希望可以帮到你

人工种子的研究论文

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设施费用昂贵,技术也不够成熟,农民对人工种子还比较陌生,对种子也不熟悉,不了解,自然没有什么兴趣,这些都限制了人工种子的推广。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。人工种皮的透水性和透空气性差异比较大,制造人工种皮的质量不能保证,导致胚不能正常发育,影响正常耕种。

收稿日期:2007-10-25基金项目:深圳市科技和信息局基金资助项目作者简介:王丹(1982-),女,辽宁本溪人,硕士研究生,从事植物生物技术研究。注:雷江丽为通讯作者。大花美人蕉茎尖组织培养技术研究王 丹1,2,雷江丽2,吴燕民3,吕 慧2,郁继华1(1.甘肃农业大学 农学院,甘肃 兰州 730070;2.深圳市园林科学研究所,广东 深圳 518003;3.中国农业科学院 生物技术研究所,北京 100081)摘 要:以大花美人蕉(Canna×generalis)根茎茎尖为外植体进行组织培养技术研究,筛选出芽诱导适宜的培养基为MS + 6-BA (单位下同)+ TDZ ;MS + 6-BA + TDZ + NAA 培养基能较好地诱导分化出丛生芽, 继代增殖培养中与MS + 6-BA + TDZ + NAA 培养基交替使用可减少畸形芽,增殖系数达;适宜的生根培养基为MS + 6-BA + NAA ,生根率达,且植株生长健壮,移栽易成活。关键词:大花美人蕉;茎尖;组织培养中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2008)01-0033-04Research on Shoot-tip Culture of Canna×generalisWANG Dan1,2, LEI Jiang-li2, WU Yan-min3, LÜ Hui2, YU Ji-hua1( of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu China; Institute of LandscapeGardening, Shenzhen 518003, Guangdong China; Research Institute, Chinese Academy of AgriculturalSciences, Beijing 100081, China)Abstract: The paper mainly studied on tissue culture of Canna×generalis with the stem tips asexplants. The results showed that the bud inoculation medium was MS + 6-BA ; the best of clump shoot induction and differentiation medium was MS + 6-BA +TDZ + NAA ; using MS + 6-BA + TDZ + NAA asproliferation medium, an optimal proliferation rate was obtained. When the two kinds of mediumused alternatively, the effect was better. The optimum rooting medium was MS + 6-BA +NAA , the rate of rooting could reach , and cultured in this medium, the plant grewwell and easy to words: Canna×generalis; shoot-tip; tissue culture大花美人蕉(Canna×generalis)属美人蕉科(Cannaceae)美人蕉属(Canna)的园艺杂交种[1],是多年生喜光宿根草本花卉,原产美洲热带和非洲等地。其枝叶茂盛、花朵艳丽、姿态优美、花期长,在深圳地区几乎全年开花,是配置大型花坛的优良品种。大花美人蕉不仅观赏价值高,而且能吸收硫、氯、氟、汞等有害物质,具有净化空气、保护环境的作用,因此,世界许多城市的园林绿化中都广泛应用。美人蕉传统的繁殖方式主要采用分切地下根茎的方法,繁殖速度慢、增殖效率低,而且连续营养繁殖造成病毒积累致使病毒病在各地相当普遍,严重影响其观赏价值。利用茎尖组织培养进行脱毒试管苗快繁,是目前大力繁殖与推广美人蕉的主要手段。关于美人蕉组织培养的研究报道较少[2,3],本研究探索其组织培养高效的再生体系,以期为品种提纯复壮及遗传转化、性状改良奠定基础。2008,37(1): Plant Science第·34· 37 卷1 材料与方法 材料供试材料为目前城市绿化中普遍应用的大花美人蕉‘President’品种。 外植体选择与处理选择生长健壮、无病虫害的优良母株,挖取带芽胞的根茎,去除表面老皮并用肥皂水清洗。用75%乙醇棉擦拭,然后采用不同的消毒剂及处理时间(升汞10min、2%次氯酸钠10min、2%次氯酸钠20min、2%次氯酸钠 + 升汞5min、2%次氯酸钠 + 升汞10min),封闭式振摇灭菌。无菌水冲洗5 次,置于超净工作台上备用。接种前,剥去外部叶片,露出生长点,立即切取茎尖进行接种。 培养方法及培养条件试验于2006 年10 月在深圳市园林科学研究所组培室进行。诱导、增殖和生根培养基均选用MS为基本培养基,在不同培养阶段附加不同种类、不同浓度配比的植物生长调节剂(表2~表4),蔗糖3%,pH 。培养温度(28±2)℃,光照强度2 500 lx,光照周期为14h/d,相对湿度70%~80%。每处理接种30 瓶。定期观察试管苗生长与分化情况。2 结果与分析 不同消毒处理方式对外植体无菌化的影响因供试外植体取自美人蕉地下根茎,表面污染物较多,不易消毒,且不同植物及外植体的成熟度对消毒剂的反应不同,故本试验选用升汞和次氯酸钠进行灭菌效果比较,以筛选合适的消毒剂及消毒处理时间。由表1 可知,2%次氯酸钠20min 处理的无菌化效果较好,但茎尖褐化较严重,说明灭菌时间过长对去老皮后的幼嫩根茎影响较大。升汞10min 处理与2%次氯酸钠 + 升汞 10min处理,无菌化效果差异不大,但2%次氯酸钠 + 升汞 10min 处理有轻微药害。因此,后续实验选用升汞处理10min 进行外植体消毒。 不同生长调节剂配比对芽诱导的影响以MS 为基本培养基,附加不同浓度6-BA、NAA、2,4-D、KT、TDZ 等(表2),以筛选出较适宜美人蕉茎尖诱导分化的配方。因美人蕉根茎具有休眠特性,芽诱导分化较难。TDZ 具有很强的促进细胞分裂活性,~μmol/L 即可有效促进分化[4],因此,本实验对TDZ 的诱导效果进行初步探索。试验表明,在不添加任何生长调节剂的MS 基本培养基(1 号)上,茎尖接种10d 后开始生长,叶片展开后,生长停止;15d 后转接到新的MS 培养基上无明显生长,随后叶片逐渐变黄、萎蔫,说明基本培养基中添加生长调节剂是美人蕉离体培养的必要条件。在仅添加6-BA 的2、3、4 号培养基中,高浓度的2 号培养基分化率为,明显好于3、4号培养基,说明美人蕉启动芽诱导分化需要高浓度的细胞分裂素(表2)。11~16 号培养基添加物为不同生长调节剂与TDZ 组合(表2)。仅添加TDZ 的培养基分化率为0,而多种生长调节剂配合使用分化效果更好[5]。其中15 号培养基的侧芽分化率最高,达,且每个茎尖可增殖2~3 个侧芽,但个别茎尖经多次转接后有畸形芽;与2 号培养基相比,分化率明显提高,说明添加低浓度TDZ 可促进芽诱导分化(表2)(图版-a)。5、6、7 号培养基为生根培养基,探讨NAA 对美人蕉茎尖生长和生根的影响。试验结果初步说明美人蕉在6-BA/NAA 小于2/ 时生根率可达50%以上(表2)。8、9、10 号培养基,探讨美人蕉脱分化,诱导愈伤组织,但结果均不理想。因此,建立高效的美表1 不同消毒剂及处理时间对外植体无菌化的影响处 理 接种数污染数污染率(%) 药害情况升汞10min 30 5 基本无药害2%次氯酸钠10min 30 12 无药害2%次氯酸钠20min 30 4 20%有轻微药害2%次氯酸钠+升汞5min 30 10 3%有轻微药害2%次氯酸钠+升汞10min 30 5 7%有药害第1 期 王丹,等:大花美人蕉茎尖组织培养技术研究 ·35·人蕉遗传转化再生体系还需进一步探索愈伤组织诱导途径。 芽继代增殖为了探讨优化的芽继代增殖培养基配方,按表3 设计6-BA、NAA、TDZ 的正交实验,以15 号培养基上分化出的丛生芽为接种材料,进行继代增殖培养(图版-b)。由表3 可见,除17、18 号培养基外,低浓度TDZ()的分化促进作用较高浓度()的效果好,说明高活性的TDZ 浓度过高反而抑制分化。当 时, NAA 促分化作用显著优于。在TDZ、NAA 浓度相同的情况下,随着6-BA 浓度的升高,分化率提高。但随着继代次数的增多,含高浓度6-BA的27 号培养基分化率略有下降,甚至有个别畸形芽产生,说明高浓度细胞分裂素对短期的分化有促进作用[9],但继代数次后,芽已经萌动,自身具有分化能力,需适当降低6-BA 浓度进行壮苗,以避免畸形芽产生。因此,在增殖过程中交替使用分化增殖系数较高的19 号培养基和27 号培养基,既可保证较高的芽分化率,又可使继代苗生长健壮,减少畸形芽。 生根诱导增殖芽3~5cm 长时,转接到生根培养基上培养约10d 后,可见到根生成(图版-c)。接种20d 后统计生根结果(表4)。从表4可见,所用培养基上都有根生成,说明美人蕉生根较容易;结合生根率和生长势,我们认为MS + 6-BA + NAA 培养基较适宜美人蕉生根。表2 不同植物生长调节剂组合的比较植物生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA 2,4-D KT TDZ分化率(%) 生根率(%) 备注1 0 0 0 0 02 9 0 0 0 0 参考[2]3 5 0 0 0 0 参考[3]4 3 0 0 0 0 2 1 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 08 0 0 4 0 09 0 0 2 1 0 参考[6]10 0 0 2 0 参考[7]11 0 0 0 0 012 0 0 0 参考[8]13 0 0 0 0 0 1 0 8 0 0 0 5 0 0 表3 不同生长调节剂配比对芽继代繁殖的影响生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA TDZ接种数分化率(%)增值系数 生长势17 30 ++18 30 ++19 30 ++20 30 ++21 30 ++22 30 ++23 30 ++24 30 +25 30 ++26 30 +27 30 ++28 30 +注:++ 表示生长势强;+表示生长势弱。同列中不同字母表示差异显著(P<=,表4 同。表4 不同的生长调节剂配比对组培苗生根的影响生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA接种数生根苗数生根率(%)植株生长势29 0 30 19 +30 0 30 21 ++31 30 20 +++32 30 16 ++注:+++ 表示生长势强;++表示生长势中等;+表示生长势弱。第·36· 37 卷3 结 论美人蕉根茎生长在土壤中,无菌化操作较困难。灭菌试验表明,升汞震荡灭菌10min 效果较好,采回的外植体应尽快处理接种,放置时间过长伤口处易染菌,导致接种后褐化较严重。MS + 6-BA + ZDT + NAA 培养基能较好地诱导分化丛生芽,MS + 6-BA + TDZ NAA 为较好的增殖培养基,在增殖培养过程中这两种配方交替使用效果更好;短时间使用高浓度生长调节剂对增殖有促进作用,但长时间使用高浓度生长调节剂会使组培苗质量下降。在试验中还发现,转接次数多的茎尖较转接次数少的分化率大,建议在接种后的10~20d 内及时转接。选用MS + 6-BA + NAA 为生根培养基,生根率较高,根系粗壮、根毛密集,植株生长健壮(图版-d),且移栽成活率较高。参考文献:[1] Segeren W, et al. The genus Canna in Northern South America[J]. Acta Bot Neerl., 1971,20(6): 663-680.[2] 刘文萍,等. 美人蕉茎尖组织培养及快繁技术[J]. 北方园艺, 2001(6): 32.[3] 丁爱萍,等. 美人蕉组织培养及快速繁殖技术[J]. 园林科技, 2006(1): 11-12.[4] Singh N D, et al. The effect of TDZ on organogenesis and somatic embryogenesis in pigeonpea (Cajanus cajan L. Millsp)[J].Plant Science, 2003,164(3): 341-347.[5] 王关林,等. 高活性细胞激动素TDZ 在植物组织培养中的应用[J]. 植物学通报, 1997,14(3): 47-53.[6] 宣朴,等. 生姜茎尖组培快繁技术研究[J]. 西南农业学报, 2004,17(4): 484-486.[7] Kromer K, et al. In vitro cultures of meristem tips of Canna indica L.[J]. Acta Horticulturace, 1985,167: 279-286.[8] Vendrame W A, et al. In vitro propagation and plantlet regeneration from Doritaenopsis Purple Gem 'Ching Hua' flowerexplants[J]. HortScience, 2007,42(5): 1 256-1 258.[9] 刘敏. 花卉组织培养与工厂化生产[M]. 北京: 地质出版社, 2002: 101-102.

植物组织培养及其应用研究概况在世界各国科学家的不断努力下,近几十年来,植物组织培养技术迅速发展。利用组织培养,不仅可以大量生产优良无性系,获得人类需要的多种代谢物质,还可获得单倍体、三倍体、多倍体及非整倍体。通过细胞融合可以打破种属间的界限,克服远缘杂交不亲合性,在植物新品种的培育和种性的改良中发挥了巨大作用。组织培养的植物细胞是在细胞水平上分析研究的理想材料,从植物快繁、花药培养发展到细胞器培养、原生质融合以及DNA重组技术等,植物组织培养技术广泛应用于植物科学的各个领域及农业、林业、工业、医药等多种行业,已经成为当代生物科学中最有生命力的一门学科。1 植物组织培养的基本概念、原理和试验步骤1.1概念植物组织培养是在无菌条件下,将离体的植物器官(根尖、茎尖等)、组织(形成层、花药组织等)、细胞(体细胞、生殖细胞等)、胚胎(成熟或未成熟的胚)、原生质体等在人工配制的培养基上培养,给予适宜的培养条件,诱发其产生愈伤组织或潜伏芽或长成完整的植株的技术。1.2原理 植物组织培养的依据是植物细胞的“全能性”及植物的“再生作用”。1902年,德国著名植物学家 G.Haberlandt根据细胞学理论提出了一个观点,“高等植物的器官和组织可以不断分割,直至单个细胞,即植物体细胞,体细胞在适当的条件下具有不断分裂、繁殖并发育成完整植株的潜力”。1943年,美国人White在烟草愈伤组织中偶然发现形成一个芽,证实了G.Haberlandt的论点。 不同植物所需要的生长条件不同,所用的培养基也有所不同。较常用的基础培养基有MT、MS、 SH、N6、White等。在组织培养中,愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。通过在基础培养基里添加一定浓度的外源激素,可以诱导出愈伤组织、胚状体、不定芽、根等器官,最终获得再生植株或次生物质。 用于植物组织培养的材料称为外植体,其主要形式有器官、胚胎、单细胞、原生质体等。根据外植体的不同,所需要的培养基种类、培养条件、外源激素的种类及比例等均不同。植物组织培养中,影响培养力的因素是多方面的,诱导愈伤组织成败的关键在于培养条件,植物激素是诱导愈伤组织和绿苗分化的关键因素。最常用的诱导愈伤组织的生长素是IAA、NAA和2,4一D,所需浓度为O.01~10 mg/L。最常用的细胞分裂素是KT和ABA,使用浓度为O.1~10 mg/L。KT的主要作用是促进细胞分裂和愈伤组织分化。ABA对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用。各类植物激素的生理作用虽有相对专一性,但是植物的各种生理效应是不同种类激素之间相互作用的综合表现。1.3试验步骤1.3.1选择和配制培养基 培养基是植物组织培养中的“血液”,血液的成分及其供应状况直接关系到培养物的生长与分化,因此了解培养基的成分、特点及其配制至关重要。1.3.2灭茵灭菌是组织培养中的重要工作之一,通常采用物理的或化学的灭菌方法。培养基用常压或高压蒸煮等湿热灭菌、器械采用灼烧灭菌、玻璃器皿及耐热用具采用干热灭菌、不耐热的物质采用过滤灭菌、植物材料表面用消毒剂灭菌、物体表面用药剂喷雾灭菌、接种室等空间采用紫外线或熏蒸灭菌。1.3.3接种将已消毒好的根、茎、叶等离体器官,经切割或剪裁成小段或小块放入培养基,整个接种过程要在无菌条件下进行。 .4培养把培养材料放在有一定光照和温度等条件的培养室里,使之生长、分裂和分化,形成愈伤组织或进一步分化成再生植株。1.3.5试管苗驯化移栽 试管苗是在特殊环境条件下生长的幼苗,与自然生长的幼苗有很大差异,只有通过驯化,使之适应自然环境后才能移栽。2 植物组织培养的应用2.1植物快速繁殖和无病毒种苗生产植物快速繁殖技术始于20世纪60年代,法国的Morel用茎尖培养的方法大量繁殖兰花获得成功,从此揭开了植物快速繁殖技术研究和应用的序幕。目前,通过离体培养获得小植株并且具有快速繁殖潜力的植物已有100多科1 000种以上,有的已经发展成为工业化生产的商品。世界上80%~85%的兰花是通过组织培养进行脱毒和快速繁殖的。培养的植物种类也由观赏植物逐渐发展到园艺植物、大田作物、经济植物和药用植物等。在我国,同类的研究始于20世纪70年代。马铃薯无毒种薯和甘蔗种苗已在生产上大面积种植,30余种植物已进行规模化生产或中间试验。利用组织培养进行植物快速繁殖及无病毒种苗生产,不仅能够挽救珍惜濒危物种,而且能够解决植物野生资源缺乏的问题。2.2植物花药培养和单倍体育种 将植物花药培养成单倍体植株,再经过染色体加倍,能很快得到纯合的二倍体,这样将大大缩短育种年限。到目前为止,世界上通过花粉和花药培养已获得了几百种植物的单倍体植株。印度科学家应用这种方法培育的水稻品系,比对照产量提高15%~49%。韩国先后育成了5个优质、抗病、抗倒伏的水稻品种。我国自20世纪70年代开始该领域的研究,已经培育了40余种由花粉或花药发育成的单倍体植株,其中有10余种为我国首创。玉米获得了100多个纯合的自交系;橡胶获得了二倍体和三倍体植株。仅“九五”期间就育成高产、优质、抗逆、抗病的农作物新品种44个,种植面积超过660万 hm2。2.3植物胚胎培养杂交育种中,杂种胚常常败育,因此将早期生长的胚取出,应用组织培养方法,就有可能培育出杂交植物。已经有100篇以上幼胚培养成为植株的报道。国内外科学家应用植物胚胎培养技术获得了多种远缘杂交的重组体、栽培种和杂交品种。2.4植物愈伤组织或细胞悬浮培养利用植物愈伤组织或细胞悬浮培养可以生产用于预防和治疗疾病的植物次生代谢产物。近年来,这一领域的发展极为迅速,已经研究了400多种植物,从培养细胞中分离到600多种次级代谢产物,其中60多种在含量上超过或等于原植物,20种以上干重超过原植物的1 9,6。例如,从薯芋愈伤组织和悬浮细胞生产的diosgenin用于合成甾体药物。最近抗癌药物紫杉醇一红豆杉细胞培养物,可用75t发酵罐培养,已达到商业化生产水平。另外,达到商品化水平的还有紫草、人参、黄连、老鹳草等;长春花、毛地黄、烟草等已实现工业化生产;牙签草、红花等20多种植物正在向商品化过渡。2.5细胞融合与原生质体培养自1960年英国学者Cocking首次利用纤维素酶从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功以来,到1990年已有100种以上植物的原生质体能再生植株。我国获得了30余个品种的原生质体再生植株,其中包括难度较大的重要粮食作物和经济作物,如大豆、水稻、玉米、小麦、谷子、高梁、棉花等。在木本植物、药用植物、蔬菜和真菌原生质体培养方面的进展也十分迅速。国外已先后获得了种内及种间的体细胞杂种植株。植物原生质体培养还可应用于外源基因转移、无性系变异及突变体筛选等研究,因而越来越受到人们的重视。2.6植物细胞突变体筛选植物细胞突变体的筛选最早始于1959年,G. Melchers在金鱼草悬浮细胞培养中获得了温度突变体。1970年,P.S.Carlson,H.Binding和Y.M. Heimer等分别分离出烟草营养缺陷型细胞、矮牵牛抗链霉素细胞系及烟草抗苏氨酸细胞系。迄今为止,已经在不少于15个科45个种的植物细胞培养中筛选出100个以上的植物细胞突变体或变异体。其中包括抗病细胞突变体,如玉米抗小斑病突变体和小麦抗赤霉病、根腐病突变体;抗氨基酸及其类似物细胞突变体,如甘蓝型油菜抗HYP突变体[263;抗逆境胁迫细胞突变体,如水稻耐盐突变体和小麦抗盐突变体;抗除草剂细胞突变体及营养缺陷型细胞突变体,如玉米抗除草剂变异体;株高突变体的筛选,如水稻矮秆变异体。2.7植物体细胞胚胎和人工种子1958年,Reinert在胡萝卜的组织培养中最先发现了体细胞胚胎(胚状体)。据不完全统计,能大量产生胚状体的植物有43科92属100多种。一些重要作物如水稻、小麦、玉米、珍珠谷等,也能通过离体培养产生胚状体。这些胚状体用褐藻酸钠等包埋,再加上人工种皮,就形成了人工种子。人工种子的优点是:繁殖快速,成苗率极高;不受气候影响,四季皆可工厂化生产。上世纪80年代初,美、日、法等国家相继开展了人工种子的研究,我国也于“七五”期间开展了此项研究,并于1987年列入了国家“863”高技术研究发展计划。2.8 植物组织细胞培养物的超低温保存与种质库建立植物细胞全能性的发现和证实,为植物种质资源的长期保存开辟了一条新途径。采用液氮超低温保存技术,能保持很高的存活率,并且能再生出新植株和保持原来的遗传特性。如建立茎尖分生组织培养物的超低温保存种质库,不仅可以防止种质的遗传变异和退化,而且可以长期保存无病毒的原种。2.9 植物组织培养与转基因技术的应用 我国第一个T—DNA插入突变体库的构建和研究为我国水稻功能基因组学研究奠定了良好的技术和材料基础,为确保我国拥有一批有自主知识产权的基因资源做出了积极贡献。由中国水稻研究所农业部水稻生物学重点开放实验室和中科院上海植物生理研究所合作,通过建立大规模、高效的农杆菌介导的转基因技术体系,将玉米转座子Ac—Ds等外源基因导入水稻未成熟胚和种子诱导的愈伤组织,获得了1.2万个独立的T—DNA插入株系,并构建了水稻突变体的数据库。 3 展望植物组织培养研究与应用是20世纪科技进步的重大成果之一,为研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好的实验材料和有效途径。植物组织培养方法不断提高的同时,也相应拓宽了其应用范围。由于组织培养在人工控制的条件下进行,容易掌握花芽分化和开花成因;通过胚胎培养,能够得到杂种或自交种;通过分离单倍体细胞,能培育纯合的二倍体优良品系;提高育种多样性的同时缩短了育种时间;通过突变体筛选,提高植物的品质,增强抗逆境胁迫能力,扩大植物的生长范围;将体细胞冷藏在低温下,建立基因库,达到保存物种的目的;获得药用价值高和工业生产所需要的次生产物,加快药物生产的时间并且减少了单纯依靠天然植物的被动性。植物组织培养技术已经渗透到科研、生产和生活各个领域,必将日臻完善。黑龙江农业科学2006,(3)

人工智能的发展历程研究论文

目前,人工智能集计算机学科、神经生物学、语言学等多种学科于一体,引起了众多学科的日益关注,已发展成为一门具有广泛应用的交叉学科。以下是我精心整理的浅谈人工智能发展的大学期末论文的相关资料,希望对你有帮助!

人工智能发展现状与未来发展

一、人工智能概述

人工智能自诞生几十年来, 在崎岖的道路上取得了可喜的进展。目前,人工智能集计算机学科、神经生物学、语言学等多种学科于一体,引起了众多学科的日益关注,已发展成为一门具有广泛应用的交叉学科。人工智能虽然取得了快速的发展,但像许多新兴学科一样,人工智能至今尚无统一的定义。人工智能的发展引起了学术界的关注,尽管学术界有各种不同的说法和定义,但就其本质而言,人工智能是研究、设计和应用智能系统,来模拟人类智能活动的新学科。人工智能的目的就是利用各种自动化机械或者智能机器,来模仿、延伸和扩展人类的智能思维,从而实现计算机网络管理的人性化。

二、人工智能的研究历史

(一)1956年-1970年

人工智能诞生于一次历史性的聚会。为使计算机变得更“聪明”,或者说是计算机具有智能,1965年夏季,在美国达特莫斯大学举行了一次为期两个月的夏季学术研讨会。10位来自美国神经学、心理学、数学、信息科学和计算机科学方面的杰出科学家,在一起共同学习和探讨了用机器模拟人类智能的有关问题,并提议正式采用了“人工智能AI”这一术语。从而,一个以研究如何用机器来模拟人类智能的新兴学科——人工智能诞生了。

(二)1971年-80年代末

在科学上,前进的道路从来就不是平坦的,成功和失败、顺利和挫折总会交织在一起。人工智能也是如此,自它诞生至发展一段时间后,就遇到了不少的问题。在这种困难的环境下,仍有一大批人工智能的学者潜心研究。他们在总结前一段研究工作经验、教训的同时,从费根鲍姆“以知识为中心”开展人工智能研究的观点中找到了新的出路。

(三)20世纪80年代至今

人工智能逐步向多技术、多方法的综合集成与多领域、多学科的综合发展。其他学科的学者陆续将本学科的理论与方法向人工智能渗透,从而导致人工智能出现研究多学科交叉的现象。各学科对人工智能的渗透反映了目前人工智能发展的一种趋势,其渗透的结果现在还不是很明显,还需要时间的考验。目前,人工智能技术正在向大型分布式多专家协同系统、大型分布式人工智能、广义知识表达、并行推理、综合知识库、多种专家系统开发工具、大型分布式人工智能开发环境和分布式环境下的多智能协同系统等方向发展。

三、人工智能应用领域

目前 , 人工智能在许多领域都得到了应用,其应用领域如下:

(一)在企业管理中的应用

刘玉然在《谈谈人工智能在企业管理中的应用》中提到要把人工智能应用于企业管理中,认为要做的工作就是弄清楚人的智能和人工智能的关系,从企业的发展目标出发,深入了解人工智能的内涵,搭建人工智能的应用平台,研究并开发企业智能化软件,这样一来,人工智能就能在企业决策中起到关键的作用。

(二)在医学领域中的应用

人工智能在国外发展很快,在医学方面取得了很大的成就。国外最早将人工智能成功应用于医疗诊断的是MYCIN专家系统。美国及其他发达国家的科学家已成功研制出了用于人类血管治疗的微型机器人,此外,在不久的将来,就会制造出能够在毛细血管里自由活动的机器人。20世纪80年代初,我国已成功将人工智能应用于医学,且在这方面有了新的突破,例如许多高等院校和研究机构共同开发了基于人工智能的医学计算机专家系统,并成功地应用于临床。

(三)在矿业中的应用

第一个将人工智能专家系统应用于矿业的是美国的专家系统PROSPECTOR,该系统用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等等,为矿业的开采带来了方便。1980年以来,美国的矿业公司在人工智能上加大了投资,其中矿山局匹兹堡研究中心与其它单位合作开发了用于煤矿开发的专家系统。

(四)在技术研究中的应用

人工智能在技术研究中的应用,首先是应用于超声无损检测与无损评价领域。在超声无损检测与无损评价领域,目前主要广泛采用专家系统对超声损伤中缺陷的性质,大小和形状进行判断和归类。此应用节省了许多人力,另外这些技术的应用,使得无损检测的定位、定性和定量的可靠性有了大幅度提高,为无损评价奠定了良好的判定基础。

(五)在电子技术方面的应用

人工智能在电子技术领域的应用由来已久。随着网络的迅速发展,网络问题日益突出,网络技术的安全成了我们关心的重点。因此在传统技术的基础上进行网络安全技术的改进,,大力发展挖掘技术、免疫技术,及开发智能机器,人工智能技术在这方面为我们提供了可能性。

四、人工智能的发展现状

国外发展现状。目前,人工智能技术在发达国家发展很快。尤其是在美国,发展更为迅速。在人工智能技术领域十分活跃的IBM公司,在智能电脑方面有了新的突破,成功地生产了具有人脑千分之一智力的电脑,而且正在开发功能更为强大的超级电脑。据其内部消息透露,预计该超级电脑研制成后,其智力水平将大致与人脑相当。除了IBM公司外,其他公司也加紧了这方面的研究,估计在未来几年内其成果更为惊人。

国内发展现状。二十一世纪是信息化时代,作为现代信息技术的精髓,人工智能技术必然成为新世纪科学技术的前沿和焦点。在我国,很长一段时间,专家们都把研制具有人行为特征的类人性机器人作为奋斗目标。机器人的发展水平不仅与计算机科技水平相关,而且与一个国家工业的各方面的发展水平密切相关。中国科技大学在国家基金的支持下,经过十年攻关和钻研,于2000年,成功地研制出我国第一台类人性机器人。

五、未来发展

人工智能的研究一旦取得突破性进展,将会对信息时代产生重大影响,对人类文明产生重大影响。科学发展到今天,一方面是高度分化,学科在不断细分,新学科、新领域不断产生; 另一方面是学科的高度融合,更多地呈现交叉和综合的趋势,新兴学科和交叉学科不断涌现。大学科交叉的这种普遍趋势,在人工智能学科方面表现尤其突出。由脑科学、认知科学、人工智能等共同研究智能的本质和机理,形成交叉学科智能科学。学科交叉将催生更多的研究成果,对于人工智能学科整体而言,要有所突破,需要多个学科合作协同,在交叉学科研究中实现创新。

人工智能一直处于计算机技术的前沿,其研究的领域和方向在很大程度上将决定了计算机技术的发展方向。今天,已经有很多人工智能产品融入了我们的日常生活。将来,人工智能技术的发展将会给我们的学习、生活、工作带来更大的影响。

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自从计算机诞生以来,计算机的发展十分迅猛快速,而且计算机的运算速度已经超过了人脑的运算速度。目前对于计算机科学的研究已经出现了很多的分支,其中的人工智能在整个计算机科学领域中也是一个十分热门的课题。以下是我整理分享的人工智能发展的结课论文的相关资料,欢迎阅读!

浅谈人工智能技术的发展

摘要:自从计算机诞生以来,计算机的发展十分迅猛快速,而且计算机的运算速度已经超过了人脑的运算速度。目前对于计算机科学的研究已经出现了很多的分支,其中的人工智能在整个计算机科学领域中也是一个十分热门的课题。本文从人工智能的概念开始,对人工智能的发展进行讲述,并从哲学的角度对人工智能能否超过人的智能这个问题进行了分析。

关键词:人工智能 发展 智能

1、人工智能的概念

人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机科学的一个分支,它探究智能的实质,并以制造一种能以人类智能相类似的方式做出反应的智能机器为目的。人工智能的产生和发展首先是一场思维科学的革命,它的产生和发展一定程度上依赖于思维科学的革命,同时它也对人类的 思维方式 和 方法 产生了深刻的变革。人工智能是与哲学关系最为紧密的科学话题,它集合了来自认知心理学、语言学、神经科学、逻辑学、数学、计算机科学、机器人学、经济学、社会学等等学科的研究成果。过去的半个多世纪以来人工智能在人类认识自身及改造世界的道路上扮演了重要角色。一直以来,对人工智能研究存在两种态度:强人工智能和弱人工智能,前者认为AI可以达到具备思维理解的程度,可以具有真正的智能;后者认为研究AI只是通过它来探索人类认知,其智能只是模仿的不完全的智能。

2、人工智能的发展

对于人工智能的研究一共可以分为五个阶段。

第一个阶段是人工智能的兴起与冷落,这个时间是在20世纪的50年代。这个阶段是人工智能的起始阶段,人工智能的概念首次被提出,并相继涌现出一批科技成果,例如机器定理证明、 跳棋 程序、LISP语言等。由于人工智能处于起始阶段,很多地方都存在着缺陷,在加上对自然语言的翻译失败等诸多原因,人工智能的发展一度陷入低谷。同时在这一个阶段的人工智能研究有一个十分明显的特点:对问题求解的方法过度重视,而忽视了知识重要性。

第二个阶段从20世纪的60年代末到70年代。专家系统的出现将人工智能的研究再一次推向高潮。其中比较著名的专家系统有DENDAL化学质谱分析系统、MTCIN疾病诊断和治疗系统、Hearsay-11语言理解系统等。这些专家系统的出现标志着人工智能已经进入了实际运用的阶段。

第三个阶段是20世纪80年代。这个阶段伴随着第五代计算机的研制,人工智能的研究也取得了极大的进展。日本为了能够使推理的速度达到数值运算的速度那么快,于1982年开始了“第五代计算机研制计划”。这个计划虽然最终结果是以失败结束,但是它却带来了人工智能研究的又一轮热潮。

第四个阶段是20世纪的80年代末。1987年是神经网络这一新兴科学诞生的年份。1987年,美国召开了第一次神经网络国际会议,并向世人宣告了这一新兴科学的诞生。此后,世界各国在神经网络上的投资也开始逐渐的增加。

第五个阶段是20世纪90年代后。 网络技术 的出现和发展,为人工智能的研究提供了新的方向。人工智能的研究已经从曾经的单个智能主体研究开始转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。在这个阶段人工智能不仅仅对基于同一目标的分布式问题求解进行研究,同时还对多个智能主体的多目标问题求解进行研究,让人工智能有更多的实际用途。

3、人工智能可否超过人的智能

那么人工智能可否超过人的智能呢?关于这个问题可以从下面几个方面来分析:

首先,从哲学量变会引起质变的角度来说,人工智能的不断发展必定会产生质的飞跃。大家都知道,人工智能从最初的简单模拟功能,到现在能进行推理分析 (比如计算机战胜了 国际象棋 世界冠军),这本身就是巨大的量变。在一部科幻电影中,父亲把儿子生前的记忆输人芯片,装在机器人中,这个机器人就与他的儿子死去时具有相同的思维和记忆,虽然他不会长大。从技术的角度来说,科幻电影中的东西在不久的将来也可以成为现实。到那个时候,真的就很难辨别是人还是机器了。

第二,有的人会说,人工智能不会超过人的智能,因为人工智能是人制造出来的,所以不可能超过人的智能。对于这个观点,我们这样想一想,起重机也是人造出来的,它的力量不是超过人类很多吗?汽车也是人制造出来的,它的速度不也远超过人类的速度吗?从科学技术的角度来说,智能和力气、速度一样,也是人的某个方面的特性,为什么人工智能就不能超过人类的智能呢?

第三,还有的人认为,人工智能是人制造的,必有其致命的弱点,所以人的智能胜于人工智能。我认为这一点也不成立,因为人与机器人比较,也可以说有致命弱点,比如说人如果没有空气的话,就不能生存,就好比是机器人没有电一样。再比如,人体在超过一定的温度或压力的环境下,不能生存,在这一点上,机器人却可以远胜于人类。因此,在弱点比较方面,我认为人工智能的机器人并不比人差,在某些方面还远胜于人类。

第四,随着科学技术的发展,人工智能不单需要 逻辑思维 与模仿。科学家对人类大脑和精神系统研究得越多,他们越加肯定情感是智能的一部分,而不是与智能相分离的,因此人工智能领域的下一个突破可能不仅在于赋予它情感能力。

4、结束语

人工智能一直处于计算机技术的前沿,其研究的理论和发现在很大程度上将决定计算机技术、控制科学与技术的发展方向。今天,已经有很多人工智能研究的成果进入人们的日常生活。将来,人工智能技术的发展将会给人们的生活、工作和 教育 等带来更大的影响。

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电子信息发展历史论文

电子信息工程导论论文【1】通过这几周XXX老师给我们讲授电子信息工程的导论课,我基本上对电子信息工程这个专业有了一定的了解。同时,也听说咱们学院的师哥师姐曾经参加电子设计大赛获得过骄人的成绩,心里有种自豪感,也想朝这方面发展。进行电子设计必须有很强的专业知识和动手能力,我虽然是学电子信息工程的,但是,目前对专业知识一窍不通。听老师和师哥师姐说,这些都得自己学。顿时,我产生了很大的疑惑,专业课为什么得到大二大三学那,对于我们大一的来说,基本上就没有什么专业课,我感觉学校的分配专业课学习时间不恰当。像《信号与系统》、《电路分析》、《电子技术基础》、《C语言》、《Java基础设计》、《电子CAD》、《高频电子技术》、《电子测量技术》、《通信技术》、《单片机技术》、《数字信号处理(DSP)技术》、《单片机原理及应用》,《ARM嵌入式系统》,《传感器技术与工程应用》等课程安排的不太好。就《单片机》来说,是大三才开的课程,就是我们想参加电子设计大赛的,不至于要等到大三以后再参加吧。对于大一大二的来说,那只有去挤时间自学啊!所以啊,我看咱们学院应该适当调整一下专业课的分布,让同学们提前接触一下专业知识,有更多的动手实验机会,学的专业更加扎实。当然,有的专业课需要有像《高等数学》等课程的基础知识做铺垫,安排在大一是更有效率的,咱们学院这块做的还不错啊!大一的公共必修课较多,大二大三基本上就是专业课了!这方面课程的安排我多少能理解一点,毕竟我感觉自己学习能力比较强,也希望自己能在这方面有所作为!当今世界,信息技术是衡量一个国家现代化水平的重要标志。我国把信息技术列为21世纪发展战略计划的首位。然而,信息技术的发展是需要电子信息工程作为强大支柱的。因此,电子信息工程专业也是现在热门的专业。现在,电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面,像电话管理中心怎么处理各种电话信号,手机是怎样传递我们的声音甚至图像的,我们周围的网络怎样传递数据等,甚至信息化时代军队的信息传递中如何保密等都要涉及电子信息工程的应用技术。我们可以通过一些基础知识的学习认识这些东西,并能够应用更先进的技术进行新产品的研究和使用。电子信息工程专业就是这样一个集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。就目前的形势来说,电子信息工程是前沿学科,现代社会的各个领域及人们日常生活等都与电子信息技术有着紧密的联系。全国各地从事电子技术产品的生产、开发、销售和应用的企事业单位很多。随着改革步伐的加快,这样的企事业单位会越来越多,因此需要一大批具有能综合运用所学知识和技能,能适应现代电子技术发展,能从事企事业单位与本专业相关的产品及设备的生产、安装调试、运行维护、销售及售后服务、新产品技术开发等应用型的技术人才和管理人才。电子信息工程专业的培养要求主要是学生需学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的基本理论和基本知识,受到电子与信息工程实践的基本训练,包括理论学习,生产实习和室内实验。同时具备良好的科学素质,具备设计、开发、应用和集成电子设备和信息系统的基本能力,并具有较强的知识更新能力和广泛的科学适应能力。电子信息工程专业主要学习的是基本电路知识,并掌握用计算机等处理信息的方法。当然,对高等数学的基本功和物理学电路方面的理解力要求也很高。我们要学习许多电路知识、电子技术、信号与系统、计算机控制原理、通信原理等基本课程。学习电子信息工程专业个人还要有动手设计能力。学完基础课程,我们就要开始学习一些电路实验,自己设计拼接一些电路并结合计算机进行实验,这对动手操作和使用工具的能力要求也非常高。比如,自己连接传感器的电路,用计算机设置小的通信系统,还要看懂一些大公司的电子和信息处理设备,要理解手机信号、有线电视是如何传输的等。如果有机会在老师指导下参与大的工程设计,对我们能力的培养当然帮助会更大。所以,要喜欢钻研思考,并善于开动脑筋发现问题,才能把这个专业学好。我的理想是做一个电子信息工程(信号与信息的处理)专业的高级工程师

信息工程导论(论文)信息科学技术是当今社会起主导作用的科学技术,信息科学技术的兴起和发展在我国只有近10年,现在正以史无前例的高速向纵深发展,迎来了我国科学技术灿烂的春天。下面我将浅谈自己的专业——电子信息工程。一、对电子信息工程的认识电子信息工程专业是教育部根据21世纪信息时代的市场要求,于98年确立的电子与信息类较宽口径专业。本专业主要研究信息的获取与处理,电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。电子信息工程是前沿学科,现代社会的各个领域及人们日常生活等都与电子信息技术有着紧密的联系。全国各地从事电子技术产品的生产、开发、销售和应用的企事业单位很多。随着改革步伐的加快,这样的企事业单位会越来越多,因此需要一大批具有能综合运用所学知识和技能,能适应现代电子技术发展,能从事企事业单位与本专业相关的产品及设备的生产、安装调试、运行维护、销售及售后服务、新产品技术开发等应用型的技术人才和管理人才。所以开设电子信息工程专业是必不可少的。该专业的培养要求主要是学生需学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的基本理论和基本知识,受到电子与信息工程实践的基本训练,包括生产实习和室内实验。同时具备良好的科学素质,具备设计、开发、应用和集成电子设备和信息系统的基本能力,并具有较强的知识更新能力和广泛的科学适应能力。二、电子信息方面的前沿技术电子信息工程技术专业的重要领域有数字信息处理、电子和光信息技术、高频技术和通讯网络等。基于数字信息处理技术(数字技术)的重要性,电子计算机和电脑程序起了主导作用

一、选题选题是论文写作关键的第一步,直接关系论文的质量。常言说:“题好文一半”。对于临床护理人员来说,选择论文题目要注意以下几点:(1)要结合学习与工作实际,根据自己所熟悉的专业和研究兴趣,适当选择有理论和实践意义的课题;(2)选题宜小不宜大,只要在学术的某一领域或某一点上,有自己的一得之见,或成功的经验.或失败的教训,或新的观点和认识,言之有物,读之有益,就可以作为选题;(3)选题时要查看文献资料,既可了解别人对这个问题的研究达到什么程度,也可以借鉴人家对这个问题的研究成果。需要指出,选题与论文的标题既有关系又不是一回事。标题是在选题基础上拟定的,是选题的高度概括,但选题及写作不应受标题的限制,有时在写作过程中,选题未变,标题却几经修改变动。二、设计设计是在选题确定之后,进一步提出问题并计划出解决问题的初步方案,以便使科研和写作顺利进行。护理论文设计应包括以下几方面:(1)专业设计:是根据选题的需要及现有的技术条件所提出的研究方案;(2)统计学设计:是运用卫生统计学的方法所提出的统计学处理方案,这种设计对含有实验对比样本的护理论文的写作尤为重要;3)写作设计:是为拟定提纲与执笔写作所考虑的初步方案。总之,设计是护理科研和论文写作的蓝图,没有“蓝图”就无法工作。

蓝牙技术是一种近距离、低功耗的无线通信标准,它为设备提供了一种低成本的无线联网方式。本文介绍了蓝牙技术中的底层模块、协议以及应用模型,并将它与其他常用的无线连接技术做了比较,以说明它的优势所在。关键词:蓝牙;底层模块;协议;应用1、蓝牙简介早在1994年,Ericsson公司就在其内部提出了一项研究计划,旨在建立发展一种能简易使用并可在各种通讯设备上畅行无阻的新一代无线传输技术,建立一个实际的无线接口和相关软件标准。1998年,Ericsson公司公开了这项计划,并与Nokia、IBM、Toshiba和Intel四家公司组成了一个特别利益集团(SIG,Special Interest Group),以负责此项技术的开发。一年后的1999年7月,SIG正式提出了该技术协议的版,并将此项技术命名为蓝牙(Bluetooth)。据SIG官方说明,蓝牙这个名字来自十世纪丹麦的维京族国王Harald Bluetooth。这位国王曾以武力统一了丹麦和挪威,在斯堪的那维亚半岛建立了一个庞大的帝国。蓝牙技术解决了小型移动设备间的无线互连问题。它的硬件市场非常广阔,涵盖了局域网络中的各类数据及语音设备。该技术的本质目的不是成为另一种无线局域网(WLAN)技术,而是成为一种替代传输电缆的新型无线解决方案。从1999年的版,到后来的版、版、版,蓝牙技术不断地在技术上完善自身,力图吸取通用电缆在成本、安全和承载能力等方面的优势。在Bluetooth国王叱咤北欧的千年之后,新兴的蓝牙技术正在以其的种种优势,在全球的无线连接市场中开拓比Bluetooth国王大上千倍万倍的疆土。2、蓝牙协议概述蓝牙体系结构中的协议模型可分为以下5层:(1) 物理层:蓝牙协议的无线接口层;(2) 核心协议:基带协议(Baseband)、链路管理协议(LMP)、逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)等。基带协议可以提供同步面向连接(SCO)业务和非同步连接(ACL)业务。一般地,SCO用于分组数据业务,其特点是可靠,但有延时;而ACL用于话音传送,其特点是实时性好。但可靠性比SCO差。链路管理协议(LMP)负责建立和解除主、从设备单元之间的连接,另外还控制主、从设备单元的工作模式。L2CAP是第三层的控制和适配协议,L2CAP向RFCOMM和SDP等层提供面向连接和无连接业务。基带数据业务可以越过LMP而直接通过L2CAP向高层协议传送数据。从某种意义上说,L2CAP和LMP都相当于OSI第二层即链路层的协议;(3) 射频通信协议:RFCOMM,它可以仿真串行电缆接口协议。通过RFCOMM,蓝牙可以在无线环境下实现对高层协议如PPP、TCP/IP、WAP等的支持。RFCOMM可以支持AT命令集,从而可以实现移动电话和传真机及调制解调器之间的无线连接;(4) 电话传送控制协议:TCS二进制协议、AT命令集等;(5) 应用协议(可选协议):PPP(点对点协议)、UDP/TCP/IP、OBEX、vCard/vCarl、FAX、PAN等。3、蓝牙底层模块蓝牙底层模块是蓝牙技术的核心,是任何蓝牙设备都必须包括的部分。射频为了保证系统所需频带是全球各地均能容易地获得的,蓝牙系统工作在大多数国家的工业、科学、医疗(ISM)频率——即。由于ISM频带的开放性,使用其中任一频段都会遇到不可预测的工扰——比如说,家用的无线电话、微波炉都可能成为干扰源。为此,蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定。蓝牙将其工作的~的频带分为79个1MHz带宽的子信道,在接收或发送一个分组数据后,即跳至另一频点,因而加强了数据传输的稳定性。跳频技术除了为蓝牙技术提供了稳定性保障以外,还在物理层为其安全性提供了保障。在跳频通信中,数据信号被窄带载波信号调制,而这些窄带载波信号则做为时间的函数不断从一个频率跳到另一频率。蓝牙标准采用的是每秒跳跃1600次的跳频序列。收发双方都知道的跳频码决定了射频载波的频率以及跳频的顺序。为正确地进行信号接收,接收器必须设置成与发送方一样的跳频码,并在恰当的时间和正确的频率点监听载波信号。只有正确同步时,才能维持一个逻辑信道。其他没有同步的接收器收到的信号仅是持续时间极短的脉冲噪声,这就使得窃听变得十分困难。

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