種子技術
根據聯合國資料,世界人口將從目前2020年的78億增加至2050年的97億,並可在2100年達到110億的峰值。隨著全球人口持續增長,土地這一有限資源面臨的壓力也在增加,全球人均耕地面積持續下降:從1961年的人均約0.45公頃降至2016年的人均0.21公頃。
種子不但具有其食用價值。面對對糧食安全問題上升的憂慮,種子亦是影響單產最廉價卻最重要的要素之一。
種子育種技術
- 植物育種
植物育種的技術、操作和方法很多,但都離不開以下四個基本原則,這些都是根據染色體的異同和親合性而決定,從而選定育種的可行性與方法。而植物育種是從整個植株下手的,時期是在開花的季節。- 純系育種
將遺傳性質相近或相同而質量優良的純系選出來,使其代代自交相傳,原理是基於其所帶的基因相同的緣故。 - 雜交育種
從事植物育種的人,很早就懂得利用雜種優勢的原理來改良作物,這種方法和純系育種的原理相反。純系育種是靠自交分離而選擇,而雜交育種則是靠雜交混合來達到目的。 - 突變育種
突變是育種的方法之一,但它的用途亦不廣,原因是大部分突變都不是良性的。此種育種方式多被用於觀賞性而非食用性的植物。突變成因有兩種:一種是自然界的突變,其機率不高;另一種是人為的突變,多用化學處理或X光照射種子引起染色體突變,從而由眾多突變中選擇有用的加以應用,這種方法在大麥育種上曾產生良好成效。 - 多倍體育種
植物不同於動物的其中一個特性是有多倍體,一般多倍體植株都有增大趨勢,這在農藝作物上很有價值,所以實用例子很多。其中之一就是用3倍體不稔的原理來生產無子西瓜。在無子西瓜的育種過程中,以2倍體的西瓜與4倍體雜交,得到3倍體的種子。由於3倍體種苗結出來的西瓜因其染色體的倍數是單數,所以在細胞分裂時不能配對而無法結種子,遂形成現在的無子西瓜。
- 純系育種
- 生物技術
自從1953年發現DNA的結構以來,接二連三的其他發現,包括內切酶、質粒、Ti-Plasmid和T-DNA以及植物細胞的再生力等等,促成了1970年代生物技術的發展。到了1983年,第一個轉基因植物試驗成功,那是將豆類植物的基因轉移到煙草上,這是第一次植物基因可以跨「科」(從豆科到茄科)結合。後來動物的基因也成功地被轉移到植物上,這就是將螢火蟲的基因轉移到煙草上而使之發光。到目前為止,轉基因植物的種類與數目不下百餘種,從雙子葉植物到單子葉植物,從茄科到十字花科,從蔬菜到花果,從喬木到灌木等。
種子處理技術
- 種子披衣技術
由於穴盤育苗的方法逐漸被廣泛使用,需要利用自動播種機來進行播種,而使用這類機器的前題是:種子要足夠的重量或大小,才能單粒真空被吸取,種類披衣技術即可將種子經過處理來增加重量、大小或者減少種子互相糾成一團的性質。處理後之種子增加重量比例一般約2~50倍,但依披衣物質及處理之大小而異,如:生菜為30-35:1、甜菜為2:11。
另外,在披衣過程中加入各種農藥、肥料等物資,可減少過度使用農藥,間接減輕對環境的污染。目前種子披衣技術已被廣泛應用而其加工處理方法包括:粉衣和膜衣處理、造粒處理、種子團、種子帶、種子片等。 - 滲透處理
滲透處理乃將種子置於限定的水分條件下浸潤吸水,讓種子預先進行發芽前的生理代謝反應,但胚根因水分限制無法突破種皮,並將種子回乾至初始含水量使其回復保存力。經滲調處理的種子播種後,除了發芽迅速、整齊外,更可改善低活力種子品質,減輕種子的休眠性,促進種子於環境逆境下發芽等優點。 - 流體播種
流體播種是讓種子在實驗室內,給予最適當之發芽條件預先催芽,期能使種子克服苗床或田間之不利發芽條件,以促使田間萌芽快速整齊。 - 人工種子
人工種子是指以組織培養的方式進行大量無性增殖所得到的體胚,用適當方法將體胚包裹起來,代替天然種子進行繁殖的一種結構。
人工種子技術包括:體胚生產、提供發育所需營養的人工胚乳、包裹體胚之保護性外殼、人工種皮以及人工種子藏、人工種子製造機械等技術。
種子儲存
溫度和濕度是影響種子壽命的關鍵,根據Association of Official Seed Analysts (AOSA) 指引,儲存種子的溫度(以華氏℉計算)與相對濕度(RH)的總和須少於100。
由於種子資源是有限的,設立種子庫可透過儲存種子來保存及維護生物多樣性。現時全球有過千個種子庫,擔當著保存、科學研究及災難應變等的重要角色。
全球規模最大的種子庫—英國皇家植物園邱園在1996年成立的千禧種子庫,直至2017年保存了超過37,600種野生植物的種子,超過全球野生植物品種的13%。
末日種子庫–位於挪威極地永久凍土之下的斯瓦爾巴種子庫,成立於2008年,充當全球所有種子庫的保險庫角色,有「末日種子庫」或糧食的「諾亞方舟」之稱,存放於攝氏零下18度以下缺氧環境的種子有效期更可達千年。