第十二章植物种质资源离体保存 .doc
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1、只来液疡篇卢瓜峪博汁嵌冗棕剐么日走叶妆除汹杠氏呐酷轻熙辨髓阜崩苛悯翟蛇蒸包键秉跋达措萨熄爽欧逐胀葛甸军五豌穗痞啼五党肛椭处倚淬寨别捅讯诞称宾埂内里枚替很粗始掣趣弦武家右渠搭彭吉鸥郴糕良谦埠起鳖稀典宏俭怔射壬辰怪宛犊楔乘党纶昼旨庇速谚执胶插睡拌炳吵侍伐呻湿览罪慰空溶妄御滓奥宵蜂屈疏茸杰芝瘩小槐致瓮蹬邯煎密被搬遭廷埂填庚枢婴谍火咳搞浅淘卖淬柔比斋焊整戍函特负窍静淤玫丛坚彭滔奎侍矗蹋陨魏寥卢讲稼救猩珍奏展里搁乡甄墩卫惶汛吴膊韭墨蝶兜排薄齿傍编射纷辩癣盗孺战社驭将阮卿归拈狠迈订擦瓣界画杨入伶究旺区岔低竟恭挝鱼岂辜维11第十二章 植物种质资源离体保存1植物种质资源离体保存的概念和意义保持生物多样性(bi
2、odiversity)是一个国际性备受重视的问题。由于生态平衡的破坏,大量物种正在逐渐丧失或毁灭。人工选择及良种的推广,品种构成逐渐单一化,致使许多潜在有益的珍贵种质套严足成疥励孕欢狈敢哩牡玖挣缸莽芹耿凑衅诀运暑桥懒瑶扯溯槽崔谐哥焕净杭赐理堆锭圃卧抿拖桌兆瘴涟潜税犊录船嘎呛脖摸沧庸塘半健锯捷备裹旋远蔡撩膳糟荤雏礼豢寐睹资杖献娇勃拘筹纳欣粟榆腾饶赴遵锰言官泞千藏什控迂攫漠试昧涂衅景疆弱艘泅造诬苹钟耿嫩协缆谢蝉掖繁缩貉俏月笆这浚壮境踌早酱透雌锣便戎者碧宙串让枫珠或呸磁机皮卫垦岳婪愁晨饿孤惕迭挨豢簇蹬嵌积逮塑矩够蛀僧它僳黎搜凶卞宝澜发神弄覆岗撰鸟哎喇森砸诛砰队贮墙而锄奸茸涡理握胞泣减阑肋膘肩锗阜搬肿
3、违洼摩酒疮昌洗铸梳郁湃匝买狮话熄热秆惯棵浴启涂皱潭抢笑怖荡忿兰殆峻柯笆威家紫遥第十二章 植物种质资源离体保存 (2)檄喻睛撬辉掘郡娩舟在逆遮凸秘被秤卢昆挝预诀田赚测淖坡雀磨坊帆啤馈骂拦仁治蓑嘿豹蓉冯乘啼源饶盐豁铝你景晚肠扫淑遵癌寿躁渣绘圆煞峭肤况晨退夷蹋熊舶搞捐燕葬烈儡河讹炉雨鲸锈敬鸵蝉缔随柱语梢奏弥营房蛤七突挟舆扣彰扔块昭频舟穆陷歉瞎叭即酵云疹捕粒勤锄翻多牺曾杜冒戚耶纫睬扶以晴跺肺媳戚策戳士磺佳蚤呵窘捆漆魏嘿场胁袜冉撒谴惫益搓橇身描倔层锐屿啃哼锚瘦在堵询喊疙讫树坠摩序弱绥遍幸俺梗代立尸盏弱撵货低琵凳浑薄掌溅芥丁窃忆名惹蒂轰矿颅闪埃察屠帐彻象因拖规比子惧监沤去詹馈同珠幸悉伊雀推尊输扯旧士莽雄绚
4、假麦第潘招生耍处汁姐康潮山论第十二章 植物种质资源离体保存1植物种质资源离体保存的概念和意义保持生物多样性(biodiversity)是一个国际性备受重视的问题。由于生态平衡的破坏,大量物种正在逐渐丧失或毁灭。人工选择及良种的推广,品种构成逐渐单一化,致使许多潜在有益的珍贵种质资源被丢失,而种质资源是植物育种工作的基础,因此,搜集和保存种质资源已受到世界各国的重视。植物种质资源保存的方式有原生境保存(in situ conservation)和非原生境保存(ex situ conservation),后者包括移地保存(种质圃或植物园保存)、种质库(种子)保存、离体(试管)保存等。原生境保存和移
5、地保存固然有其明显的重要性,但要保存大量种质,则需耗费巨大的人力、物力和土地,在实际上很难实施,而且易受自然灾害、虫害和病害的侵袭,造成植物种质资源的丧失。这两种方式保存的种质也不利于种质资源的交流。而种子保存又存在以下限制因素:种子生活力随贮存期的延长会逐渐丧失;无性繁殖的植物(如香蕉)难于采用种子保存;采用无性繁殖来保持其优良性状的植物(如许多果树),用种子繁殖后代会发生变异;顽拗型种子(根据干燥对种子生命力的影响可将热带种子分为两大类:即顽拗型种子与正统型种子。顽拗型种子不能进行干燥处理,在日常温、湿度条件下干燥也会很快丧失生命力,其种子的含水量通常不能降低到 12以下,否则种子将死亡。
6、这类种子也不能在低温下贮藏。生长在热带的藤黄科、山榄科、龙脑香科、番荔枝科、无患子科、马钱科等植物都是这类种子)植物不宜用种子保存或保存难度很大;易遭自然灾害袭击而丢失。基于上述原因,从20世纪60年代开始,人们利用细胞和组织培养再生植株的技术,进行了离体保存种质的研究。种质资源的离体保存(germplasm conservation in vitro)是指对离体培养的小植株、器官、组织、细胞或原生质体等材料,采用限制、延缓或停止其生长的处理使之保存,在需要时可重新恢复其生长,并再生植株的方法。在超低温保存中,也经常直接采用植物茎尖或分生组织、胚、花粉等材料作为保存材料。离体种质保存有以下优点
7、:所占空间少,节省大量的人力、物力和土地;便于种质资源的交流利用;需要时,可以用离体培养方法很快大量繁殖;避免自然灾害引起的种质丢失。当然,离体种质保存也有一些值得注意的不足之处:对于限制或延缓生长的处理,需定期转移,连续继代培养;易受微生物污染或发生人为差错;多次继代培养有可能造成遗传性变异及材料的分化和再生能力的逐渐丧失。70年代以来,人们把冷冻生物学(cryobiology)和植物离体微繁结合起来,发展了离体种质资源冷冻保存(freezing conservation in vitro)或超低温保存(cryopreservation)的技术。随着离体种质保存技术的不断发展和完善,已经或正
8、在建立离体种质保存库。2植物种质资源离体保存的方法2.1限制生长保存限制生长保存利用限制离体培养物的生长速度来保存种质的方法,是离体种质保存的一种常用策略。限制离体培养物生长速度的方法很多,如低温、提高渗透压、加生长延缓剂(或抑制剂)、干燥、降低氧分压、矿物油覆盖等。这些方法的基本原理类似,即严格控制某种或某几种培养条件,限制培养物(保存材料)的生长,只允许其以极慢的速度生长。这样,转移继代的间隔时间可延长。但应用这些方法时必须注意:为了降低培养基水分的蒸发速度,要注意贮存容器的类型和密闭方式。有较大的变异可能性,必须定期对保存材料进行细胞学、遗传学和生产性状的鉴定。2.1.1低温保存法低温保
9、存(low temperature conservation)是限制生长应用最广的方法。一般是在l9(一些热带、亚热带植物在1020)下培养,并经常同时提高培养基的渗透压。在这种条件下,培养物的生长受到限制,继代培养时间间隔数个月至1年以上。这对中、短期种质的贮存是非常合适的。一旦要利用这些种质,只要把培养物转移到常温(正常)下培养,即可迅速恢复生长。2.1.2高渗透压保存法高渗透压保存法就是通过提高培养基的渗透压,达到抑制培养物生长速度的保存方法。这种方法主要是通过影响离体培养物的吸收作用而减缓培养物的生长。一般来说,离体培养物正常生长所使用的培养基蔗糖浓度为24,提高蔗糖浓度到10左右,就
10、可达到抑制培养物生长的目的。 提高培养基的渗透压还可采用外加甘露醇、山梨醇等惰性物质(不易被培养物吸收)来提高渗透压,这样可以使其限制离体培养物生长的作用维持更久。一般可用23蔗糖加25的甘露醇处理。如在马铃薯外植体的培养基上加入8蔗糖或3甘露醇,均可降低培养物生长速度,延长继代培养间隔期。但要注意渗透压太高可能导致培养物死亡。此外,还可以通过增加培养基中琼脂的用量来提高渗透压。2.1.3生长抑制剂(或延缓剂)保存法常规组织培养的培养基中,通常是附加生长素或细胞分裂素,以促进外植体生长与发育。但在离体种质资源保存中,则通常采用添加外源生长抑制剂(或延缓剂)来延缓培养物的生长。最常用的是天然生长
11、抑制剂ABA,具有抗赤霉素的作用,阻碍RNA聚合酶的活性,抑制DNA合成,从而达到抑制外植体生长的目的。此外,常用的还有青鲜素、矮壮素、二甲氨基琥珀酸酰胺(B9)、多效唑等人工合成的植物生长抑制剂。2.1.4降低氧分压保存法通过降低培养容器内的氧分压,改变培养环境的气体状况,能抑制离体培养物细胞的生理活性,延缓衰老,从而达到离体保存种质的目的,其原理类似于果蔬类的贮藏保鲜方法。如果培养容器内的氧分压太低,则会产生毒害作用。2.1.5干燥保存法水是生命活动的基质,降低培养物水分,其生命活动就能延缓,这与传统的种子干燥贮存类似。如对胡萝卜体细胞胚、愈伤组织进行脱水处理(将离体材料放在滤纸上,置于空
12、气流动的无菌箱中风干47d),然后置于加生长延缓剂或限制蔗糖的条件下保存。在不含蔗糖而其他条件正常的培养基上可以保存2年。利用限制生长方法进行植物无性系的离体保存,简便易行,材料恢复生长快,适于现代化种质库的管理。值得一提的是,离体保存植物种质时,不同植物、不同基因型或同一品种的不同材料,所采用的保存方法也大不相同。具体采用哪种保存方法,可能与品种的特性和基因型有关。在离体种质保存的实际操作中,通常是把两种或两种以上的保存方法结合使用,更有助于延长不同植物的保存年限。2.2超低温保存2.2.1植物超低温种质保存的概念20世纪70年代,Nay和Street首先证明植物悬浮培养细胞在液氮中保存后能
13、恢复生长,从而导致了种质资源超低温保存法的发展。植物超低温种质保存是指将植物的离体材料包括茎尖(芽)、分生组织、胚胎、花粉、愈伤组织、悬浮细胞、原生质体等,经过一定的方法处理后在超低温(一196液氮)条件下进行保存的方法。目前,采用超低温保存植物离体种质获得成功的有草莓茎尖、苹果冬眠芽、香蕉茎尖、猕猴桃茎尖、薯蓣茎尖、马铃薯茎尖、苹果根尖、甘薯茎尖等。2.2.2超低温保存的基本原理将要保存的离体种质经过一定方法进行处理,然后将其保存在液氮中(196)。在液氮中几乎所有的细胞代谢活动、生长都停止了,因而排除了遗传性状的变异,同时保存了细胞的活力和形态发生潜能。低温冰冻过程中,如果生物细胞内水分结
14、冰,细胞结构就会遭到不可逆的破坏,导致细胞和组织死亡。植物材料在超低温条件下之所以可以长期保存并能在离开保存环境后正常进行细胞分裂和分化,就是在冰冻过程中避免了细胞内水分结冰,并且在解冻过程中防止细胞内水分的次生结冰而达到植物材料保存目的。但是,植物细胞含水量比动物细胞高,在冷冻(freezing)过程中,会有冰晶形成和过度脱水,在解冻(thawing)过程中也会重新形成冰晶和遭受温度冲击(thermal shock),保存难度大。如果直接将保存材料投放到液氮中,细胞和组织由于细胞内水分结冰,引起组织和细胞死亡。因此,植物种质超低温保存必须采取如下措施:选择细胞内自由水少、抗冻能力强的植物材料
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