第十二章 植物种质资源离体保存 (2)

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1、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(insituconservation)和非原生境保存(exsituconservation)，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。原生境保存和移地保存固然有其明显的重

2、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：①种子生活力随贮存期的延长会逐渐丧失；②无性繁殖的植物(如香蕉)难于采用种子保存；③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；④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

3、。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、13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；⑤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(germplasmconservationinvitro)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

4、种质保存有以下优点：①所占空间少，节省大量的人力、物力和土地；②便于种质资源的交流利用；③需要时，可以用离体培养方法很快大量繁殖；④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：①对于限制或延缓生长的处理，需定期转移，连续继代培养；②易受微生物污染或发生人为差错；③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(freezingconservationinvitro)或超低温保存(cryopreservation)的技术。随着

5、离体种质保存技术的不断发展和完善，已经或正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13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：①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。②有较大的变异可能性，必须定期对保存

6、材料进行细胞学、遗传学和生产性状的鉴定。2.1.1低温保存法低温保存(lowtemperatureconservation)是限制生长应用最广的方法。一般是在l～9℃(一些热带、亚热带植物在10～20℃)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

7、。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2％～4％，提高蔗糖浓度到10％左右，就可达到抑制培养物生长的目的。13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2％～3％蔗糖加2％～5％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