第13章植物種質(zhì)資源及離體保存

1、p一、種質(zhì)資源1.概念及分類2.種質(zhì)資源的作用3.現(xiàn)狀及危機(jī)4.應(yīng)做的工作5.保存的意義及方式p二、種質(zhì)資源的離體保存1.概念、優(yōu)點(diǎn)及不足之處2.限制生長保存3.超低溫保存 第十一章第十一章 植物種質(zhì)資源及離體保存植物種質(zhì)資源及離體保存 種質(zhì)種質(zhì)：是決定生物遺傳性狀，并將遺傳信息從親代傳遞給子：是決定生物遺傳性狀，并將遺傳信息從親代傳遞給子代的代的遺傳物質(zhì)。遺傳物質(zhì)。種質(zhì)資源常指在當(dāng)?shù)氐淖匀缓驮耘鄺l件下，經(jīng)長期的栽培與選育得到的地方品種和指在當(dāng)?shù)氐淖匀缓驮耘鄺l件下，經(jīng)長期的栽培與選育得到的地方品種和當(dāng)前推廣的改良品種。當(dāng)前推廣的改良品種。種質(zhì)資源的作用我國種質(zhì)資源現(xiàn)狀我國種質(zhì)資源現(xiàn)狀 面臨的危

2、機(jī)！面臨的危機(jī)！ p布局不合理；布局不合理；p瀕危物種尚待搶救；瀕危物種尚待搶救；p家底不清，品種混雜；家底不清，品種混雜；p良種失傳，品種退化。良種失傳，品種退化。資源大國沒有成為產(chǎn)業(yè)大國！資源大國沒有成為產(chǎn)業(yè)大國！應(yīng)有的工作應(yīng)有的工作p種質(zhì)資源的考察種質(zhì)資源的考察指查清和整理一個(gè)國家或一個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)種質(zhì)資源的數(shù)量、分布及特征特性的工指查清和整理一個(gè)國家或一個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)種質(zhì)資源的數(shù)量、分布及特征特性的工作。它是整個(gè)種質(zhì)資源工作中最艱苦的階段，然而它也是開展園林種質(zhì)資源其它作。它是整個(gè)種質(zhì)資源工作中最艱苦的階段，然而它也是開展園林種質(zhì)資源其它方面工作必不可少的前提。制定考察計(jì)劃、組建考察隊(duì)、確

3、定考察地點(diǎn)、安排考方面工作必不可少的前提。制定考察計(jì)劃、組建考察隊(duì)、確定考察地點(diǎn)、安排考察時(shí)間、經(jīng)費(fèi)預(yù)算和經(jīng)費(fèi)開支。察時(shí)間、經(jīng)費(fèi)預(yù)算和經(jīng)費(fèi)開支。p種質(zhì)資源的收集和種質(zhì)資源的收集和保存保存征集：征集：2次，農(nóng)作物品種資源，次，農(nóng)作物品種資源，50年代中期至年代中期至58年共收集年共收集40多種作物的多種作物的20多萬份種質(zhì)材料；多萬份種質(zhì)材料；1979-1984年間進(jìn)行了補(bǔ)充征集年間進(jìn)行了補(bǔ)充征集, 共征集到作物種質(zhì)資源共征集到作物種質(zhì)資源10多萬份，拯救了一批瀕于滅絕多萬份，拯救了一批瀕于滅絕的品種，搜集到一批有價(jià)值的野生近緣植物資源。的品種，搜集到一批有價(jià)值的野生近緣植物資源。調(diào)查搜集：如調(diào)

4、查搜集：如1986-1990年間，組織專家到三峽地區(qū)收集到各種作物種質(zhì)資源年間，組織專家到三峽地區(qū)收集到各種作物種質(zhì)資源9526份。份。交換：各育種單位間開展品種資源交流交換：各育種單位間開展品種資源交流p種質(zhì)資源信息庫的建立種質(zhì)資源信息庫的建立p種質(zhì)資源的研究種質(zhì)資源的研究p種質(zhì)資源的創(chuàng)新與新品種培育種質(zhì)資源的創(chuàng)新與新品種培育通過常規(guī)雜交、遠(yuǎn)緣雜交、基因工程、細(xì)胞融合、太空育種等手段來創(chuàng)造新的種質(zhì)資通過常規(guī)雜交、遠(yuǎn)緣雜交、基因工程、細(xì)胞融合、太空育種等手段來創(chuàng)造新的種質(zhì)資源以及新的栽培植物類型和品種。源以及新的栽培植物類型和品種。幻燈片幻燈片 1種質(zhì)資源種質(zhì)資源保存的意義保存的意義(1)保持

5、生物多樣性的需要保持生物多樣性的需要 防止資源滅絕。防止資源滅絕。(2)種質(zhì)資源是育種的物質(zhì)基礎(chǔ)種質(zhì)資源是育種的物質(zhì)基礎(chǔ) 節(jié)約人力物力、便于交流。節(jié)約人力物力、便于交流。保存的方式保存的方式異境保存異境保存原境保存原境保存離體離體基因庫基因庫田間基因庫田間基因庫原境保存原境保存建立自然保護(hù)區(qū)和天然公園等；建立自然保護(hù)區(qū)和天然公園等；異境保存異境保存田間基因庫：田間基因庫：種子園、種植園等；種子園、種植園等；離體基因庫：離體基因庫：種質(zhì)庫、花粉庫等。種質(zhì)庫、花粉庫等。 保存的方式保存的方式種質(zhì)資源的種質(zhì)資源的離體離體保存保存(germplasm conservation in vitro）概念概

6、念對(duì)離體培養(yǎng)的小植株、器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體等材料，采用對(duì)離體培養(yǎng)的小植株、器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體等材料，采用限制、延緩或停止限制、延緩或停止其其生長的處理使之保存，在需要時(shí)可生長的處理使之保存，在需要時(shí)可重新恢復(fù)重新恢復(fù)其生長，并再生植株的方法。其生長，并再生植株的方法。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)a.占用空間少，節(jié)省人力、物力和土地、占用空間少，節(jié)省人力、物力和土地、成本低成本低；b.便于種質(zhì)資源的交流利用；便于種質(zhì)資源的交流利用；c.需要時(shí)，可以利用離體培養(yǎng)方法很快大量繁殖；需要時(shí)，可以利用離體培養(yǎng)方法很快大量繁殖；d.保存數(shù)量多保存數(shù)量多、避免自然災(zāi)害引起的種質(zhì)丟失。、避免自然災(zāi)害引起的種質(zhì)丟失。

7、不足之處不足之處a.對(duì)于限制或延緩生長的處理，需定期轉(zhuǎn)移，連續(xù)繼代培養(yǎng)；對(duì)于限制或延緩生長的處理，需定期轉(zhuǎn)移，連續(xù)繼代培養(yǎng)；b.易受微生物污染或發(fā)生人為差錯(cuò)；易受微生物污染或發(fā)生人為差錯(cuò)；c.多次繼代培養(yǎng)有可能造成遺傳性變異及材料的分化及再生能力的逐漸喪失。多次繼代培養(yǎng)有可能造成遺傳性變異及材料的分化及再生能力的逐漸喪失。常用的離體保存方法常用的離體保存方法常用的離體保存方法概念概念改變培養(yǎng)物生長的外界環(huán)境條件或培養(yǎng)基成分以及使用生長抑制物質(zhì)，使細(xì)胞改變培養(yǎng)物生長的外界環(huán)境條件或培養(yǎng)基成分以及使用生長抑制物質(zhì)，使細(xì)胞生長速率降至最低限度，而達(dá)到延長種質(zhì)資源保存的方法。生長速率降至最低限度，而達(dá)

8、到延長種質(zhì)資源保存的方法。原理原理嚴(yán)格控制某種或幾種培養(yǎng)條件，限制培養(yǎng)物的生長，只允許其以極慢速度生長嚴(yán)格控制某種或幾種培養(yǎng)條件，限制培養(yǎng)物的生長，只允許其以極慢速度生長1.低溫保存低溫保存(low temperature conservation)法法 該方法應(yīng)用最廣，該方法應(yīng)用最廣， 一般在一般在1-9(一些熱帶、亞熱帶植物在一些熱帶、亞熱帶植物在10-20 ）下培養(yǎng)。）下培養(yǎng)。 一般一年一般一年繼代一次繼代一次。一、限制生長保存一、限制生長保存2.高滲透壓保存法高滲透壓保存法高滲化合物如蔗糖等提高了培養(yǎng)基的滲透勢(shì)造成水分逆境，降低細(xì)胞膨壓，使細(xì)胞吸水高滲化合物如蔗糖等提高了培養(yǎng)基的滲透勢(shì)

9、造成水分逆境，降低細(xì)胞膨壓，使細(xì)胞吸水困難，新陳代謝減弱，生長延緩，達(dá)到抑制培養(yǎng)物生長的目的。困難，新陳代謝減弱，生長延緩，達(dá)到抑制培養(yǎng)物生長的目的。 3.生長抑制劑（或延緩劑）保存法生長抑制劑（或延緩劑）保存法 如如ABA、B9、多效唑。、多效唑。4.降低氧分壓保存法降低氧分壓保存法降低培養(yǎng)器內(nèi)氧分壓，改變培養(yǎng)環(huán)境的氣體狀況、抑制細(xì)胞的生理活性、延緩衰老。降低培養(yǎng)器內(nèi)氧分壓，改變培養(yǎng)環(huán)境的氣體狀況、抑制細(xì)胞的生理活性、延緩衰老。5.干燥保存法干燥保存法 降低培養(yǎng)水分，其生命活動(dòng)就能延緩。降低培養(yǎng)水分，其生命活動(dòng)就能延緩。幻燈片幻燈片 1二、超低溫保存二、超低溫保存概念概念在在 80 （干冰）

10、到（干冰）到196（液氮）甚至更低溫度下保存生物或種（液氮）甚至更低溫度下保存生物或種質(zhì)的方法。質(zhì)的方法。原理原理植物細(xì)胞在超低溫環(huán)境中，細(xì)胞內(nèi)自由水被固化，僅剩下不能被利用植物細(xì)胞在超低溫環(huán)境中，細(xì)胞內(nèi)自由水被固化，僅剩下不能被利用的液態(tài)束縛水，酶促反應(yīng)停止，新陳代謝活動(dòng)被抑制，植物材料處的液態(tài)束縛水，酶促反應(yīng)停止，新陳代謝活動(dòng)被抑制，植物材料處于于“假死假死”狀態(tài)。如果在降升溫過程中，沒有發(fā)生化學(xué)組成的變化，狀態(tài)。如果在降升溫過程中，沒有發(fā)生化學(xué)組成的變化，而物理結(jié)構(gòu)變化是可逆的，保存后的細(xì)胞能保持正常的活性和形態(tài)而物理結(jié)構(gòu)變化是可逆的，保存后的細(xì)胞能保持正常的活性和形態(tài)發(fā)生潛力，且不發(fā)生

11、任何遺傳變異。發(fā)生潛力，且不發(fā)生任何遺傳變異。但是，由于植物細(xì)胞含水量較大，在實(shí)際的過程中容易發(fā)生細(xì)胞內(nèi)水但是，由于植物細(xì)胞含水量較大，在實(shí)際的過程中容易發(fā)生細(xì)胞內(nèi)水分結(jié)冰，引起組織和細(xì)胞死亡。分結(jié)冰，引起組織和細(xì)胞死亡。因此，需采取如下因此，需采取如下措施：措施：（1）選取細(xì)胞內(nèi)自由水少、抗凍力強(qiáng)的植物材料；）選取細(xì)胞內(nèi)自由水少、抗凍力強(qiáng)的植物材料；（2）采取一些預(yù)處理措施，提高植物的抗凍力；）采取一些預(yù)處理措施，提高植物的抗凍力；（3）在冷凍過程中盡量減少冰晶的形成，避免組織細(xì)胞過度脫水；）在冷凍過程中盡量減少冰晶的形成，避免組織細(xì)胞過度脫水；（4）在解凍過程中避免冰晶的重新形成以及溫度沖

12、擊導(dǎo)致的滲透沖擊）在解凍過程中避免冰晶的重新形成以及溫度沖擊導(dǎo)致的滲透沖擊等。等。超低溫保存的超低溫保存的基本程序基本程序植物材料（培養(yǎng)物）的選取植物材料（培養(yǎng)物）的選取生長早期，細(xì)胞質(zhì)豐富、未液泡化，細(xì)胞壁薄，體積小的細(xì)胞常用材料：芽及莖尖分生組織、幼胚與胚狀體、愈傷組織、原生質(zhì)體和花粉材料的預(yù)處理材料的預(yù)處理使材料適應(yīng)超低溫環(huán)境，減少細(xì)胞內(nèi)自由水含量，避免冷凍過程形成大冰晶。常用方法：低溫鍛煉、加冷凍防護(hù)劑冷凍處理：慢凍、快凍、分布冷凍、干凍、玻璃化冷凍冷凍處理：慢凍、快凍、分布冷凍、干凍、玻璃化冷凍冷凍保存冷凍保存解凍及洗滌：分快速解凍（解凍及洗滌：分快速解凍（把樣品放入37-45水浴中解凍，一旦冰完全融化，立即移開樣品）、慢速解凍（）、慢速解凍（在室溫下緩慢解凍）再培養(yǎng)再培養(yǎng)液泡小、含水量少的細(xì)胞，可液泡小、含水量少的細(xì)胞，可快速快速化凍?；瘍觥Ｒ号荽?、含水量高的細(xì)胞則采用液泡大、含水量高的細(xì)胞則采用慢速慢速化凍法?；瘍龇?。生長季節(jié)生長季節(jié)中的材料，中的材料， 3740溫水浴中快速化凍。溫水浴中快速化凍。木本植物的木本植物的冬芽冬芽，必須在，必須在0低溫下進(jìn)行慢速