离体种质保存

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介绍

种质一词是指一个物种的所有基因型，这些基因型可用于培育新的基因型。种质保存是维持濒危和具有商业价值植物遗传性状的最有效方法。

必须对其进行保护，以确保未来物种改良的多样性。对于植物，种质可以以花粉、种子、茎、愈伤组织，甚至整株植物的形式储存，而对于动物，基因和身体部位则储存在基因库或低温库中。

传统种质被认为是储存在环境温度、低温和超低温下的种子。但许多种子通过这种传统种质方法产生短叶。因此，离体种质保存被用作种子库和圃地的替代方案。

种质保存类型

种质保存主要有两种类型，根据其储存地点进行分类。

• 就地保护 – 在这里，获得的种质在自然环境中（如公园、基因保护区、自然保护区等）得到保存和维持。

• 迁地保护 – 在这里，种质是从其自然栖息地转移到人工创造的外部栖息地（如水族馆、植物园等）进行保存。这里以种子或离体培养物形式的遗传物质被保存和储存为基因库，以供长期使用。

挪威斯瓦尔巴全球种子库

• 迁地保护又分为两种类型：离体和体内保护。

离体种质保存

这里建立了基因库，利用组织和细胞培养程序以非传统方法保存遗传物质。

种质以原生质体、从细胞培养或愈伤组织获得的细胞、分生组织顶端、体细胞胚和芽尖的形式储存。因此，这种保存依赖于以下原理：大多数具有全能性的植物细胞通过离体培养保持存活更长时间。

离体储存种质有助于确保植物材料的获取和安全运输。种质保存可以在无病原体的环境中进行。

种质保存方法

离体种质保存主要有三种方法，可用于长期储存遗传资源。它们是−

• 低温保存。

• 冷藏。

• 低压低氧储存。

低温保存

这里的“cryo”表示冷冻或结霜。此方法广泛适用于濒危植物物种的保存。种质以细胞、分生组织和胚的形式储存。

在这里，细胞或组织被带到零代谢状态或非分裂状态或非活性状态。这种保存方法需要存在冷冻保护剂，如甘油、乙烯、蔗糖、二甲基亚砜 DMSO、乙酰胺等。

广义上讲，这里种质储存在极低的温度下，包括–

• 在-79^OC的固体二氧化碳上。

• 在-80^OC的低温冰箱中。

• 在-150^OC的气相氮中。

• 在-196^OC的液氮中。

最常用的介质是液氮(-196^OC)。此方法已应用于许多植物品种的种质保存，如水稻、小麦、花生、木薯、甘蔗、草莓、椰子等。

低温保存过程涉及以下步骤−

• 选择植物材料并培养无菌组织培养物。

• 添加冷冻保护剂并进行预处理。

• 冷冻。

• 储存在-196 OC的液氮中。

• 解冻

• 清洗和重新培养。

• 存活率或活力测定。

• 植物生长和再生。

冷藏

• 这里使用低温，温度范围为1-9OC，但不是冷冻温度。

• 此方法减缓培养细胞或组织的生长过程，而不是完全停止。因此，此方法被认为是一种缓慢生长的种质保存方法。

• 通过这种方法，遗传物质可以保存大约15年，这种保存有助于防止导致种质存活率更高的低温损伤。

• 这种方法储存了许多离体培养的草莓和葡萄等果树的芽或植株。通过每2-3个月添加几滴培养基，可以在10OC下保存无病毒草莓植株约6年。

冷藏容器

低压低氧储存

• 这里在植物周围大气中使用低压（LPS），从而降低生长速度。

• 这导致围绕种质的气体施加的压力部分降低。

• LPS系统对于植物材料的短期和长期储存至关重要。短期储存主要用于延长许多植物材料（如水果、蔬菜、花卉和植物插条）的保质期。

• LPS降低了病原微生物的活性，并防止植物培养系统中孢子的萌发。

• 低氧储存 (LOS)，这里氧气水平降低到低于 50mmhg，从而降低生长速度，并通过添加氮气来维持大气氧气。

• 由于氧气和二氧化碳的供应量低，光合作用活性降低，从而阻止植物生长和尺寸增加。

离体种质的优势

离体种质的一些优势包括−

• 种质用作育种者用来培育许多具有商业价值的植物或动物品种的原材料或基因。

• 由于传统方法的失败，离体种质保存非常有帮助。营养繁殖植物的离体储存可以节省大量的储存空间和时间。

• 通常无法繁殖的无菌植物可以在离体条件下维持。

• 离体可以有效地降低生长速度，从而减少继代培养次数，并且是确保其保持无菌的唯一途径。

• 它有助于细胞培养的长期保存。

• 在这里，抗病植物可以被冷冻和繁殖。

• 可以保存濒危物种的植物遗传资源。

• 难保存种子可以维持更长时间。

离体种质保存的缺点是需要持续供电、熟练的人力和高科技。在冰晶形成的地方，会导致种质受损。

结论

种质保存包括保存活的遗传资源，如植物材料的花粉、种子或组织，用于育种目的，并在活体条件下进行保存，对许多研究工作很有用。离体种质保存被广泛使用，因为它可以使用低温保存、冷藏或使用低温和低氧条件等方法将遗传资源储存很长时间。

在低温保存中，使用极低的温度或冰点进行保存，这是通过使用盐或含有有机分子的冷冻保护剂来实现的。在这种方法中，细胞或组织在其非分裂阶段被停止。使用冷藏和低压低氧储存可以停止或减少种质的生长。