9.植物種質(zhì)資源的離體保存(植物組織培養(yǎng))

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1、第九章植物種質(zhì)資源的離體保存種質(zhì)：是指親代通過生殖細胞或體細胞直接傳遞給子代并決定固有生物性狀的遺傳物質(zhì)。植物種質(zhì)資源（又稱品種資源、遺傳資源或基因資源）是生物多樣性的重要組成部分，是選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病（蟲）、抗逆新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生物技術(shù)研究取之不盡的基因來源。種質(zhì)資源越多，其多樣性越豐富，改良品種或選育新品種的潛力就越大。未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在很大程度上取決于對種質(zhì)資源的占有量和利用程度，故保持生物多樣性有重要意義。種質(zhì)保存：是指利用天然或人工創(chuàng)造的適宜環(huán)境，借以保存種質(zhì)資源，使個體中所含有的遺傳物質(zhì)保持其遺傳完整性，并且有強的生活力，能通過繁

2、殖將其遺傳特性傳遞下去。植物種質(zhì)資源保存的方式有原生境保存和非原生境保存。原生境保存是指在原來的生態(tài)環(huán)境中，就地進行繁殖保存種質(zhì)，如建立自然保護區(qū)或保護小區(qū)，甚至保護點等途徑來保護作物及經(jīng)濟林木的野生近緣植物物種；非原生境保存是指種質(zhì)保存于該植物原生態(tài)生長地以外的地方，包括異地保存（種質(zhì)圃或植物園保存）、種質(zhì)庫（種子）保存、離體（試管）保存等。原生境保存和異地保存固然有其明顯的重要性，但要保存大量種質(zhì)，則需耗費巨大的人力、物力和土地，在實際中很難實施，而且易受自然災(zāi)害、蟲害和病害的侵襲，造成植物種質(zhì)資源的喪失。以種子的形式保存時，所占的空間較小，

3、并且能夠保存很多年，種子容易干燥、包裝，便于運輸?shù)揭N中心和基因庫。種子保存存在的限制因素：①種子生活力隨貯存期的延長會逐漸喪失；②無性繁殖的植物（如蘋果、柑橘、甘薯、馬鈴薯等）難于采用種子保存；③采用無性繁殖來保持其優(yōu)良性狀的植物（如許多果樹），用種子繁殖后代會發(fā)生變異；④頑拗型種子植物（芒果、椰子、油棕和咖啡等）因其種子不易干燥脫水和低溫貯藏，不宜用種子保存或保存難度很大；⑤有些植物種質(zhì)是不產(chǎn)生種子的，如臍橙、香蕉等；⑥易遭自然災(zāi)害襲擊而使種質(zhì)資源丟失。種質(zhì)資源離體保存是指對離體培養(yǎng)的小植株、器官、組織、細胞或原生質(zhì)體等材料，采用限制、延緩或

4、停止其生長的處理措施使之保存，在需要時可重新恢復(fù)其生長，并再生植株的方法。離體種質(zhì)保存有以下優(yōu)點：①所占空間少，節(jié)省人力、物力和土地；②有利于國際間的種質(zhì)交流及瀕危物種搶救和快繁；③需要時，可以用離體培養(yǎng)方法很快大量繁殖；④避免自然災(zāi)害引起的種質(zhì)丟失。上世紀70年代以來，人們把冷凍生物學(xué)和植物離體培養(yǎng)技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)展了離體種質(zhì)資源冷凍保存或超低溫保存技術(shù)。第一節(jié)植物種質(zhì)資源的常溫限制生長保存一、常溫限制生長保存的概念在正常條件下的組織培養(yǎng)不適合種質(zhì)保存。因為在這種條件下，材料生長很快，需經(jīng)常進行轉(zhuǎn)接。不僅使保存工作量加大費用升高，也導(dǎo)致在轉(zhuǎn)接中

5、污染和由取樣的隨機性造成基因資源的丟失。因此，理想的保存方法是使培養(yǎng)物處于無生長或緩慢生長狀態(tài)下抑制植物的生長，減少繼代次數(shù)，達到長期保存目的。需要時可以迅速恢復(fù)正常生長。抑制生長的外植體可以是莖段、莖尖及愈傷組織。二、常溫限制生長保存的方法和原理（一）高滲保存法高滲保存法是指通過提高培養(yǎng)基的滲透壓，減少離體培養(yǎng)物從培養(yǎng)基中吸收養(yǎng)分和水分的量，減緩生理代謝過程，從而減緩生長速度，達到抑制培養(yǎng)物生長的保存方法。（繼代培養(yǎng)間隔時間可延長到1年）方法：1）提高蔗糖濃度：10%左右，就可達到抑制培養(yǎng)物生長的目的。由于蔗糖是組培中最常用的碳源和能源，提高滲

6、透壓的同時又對材料生理代謝產(chǎn)生不利的影響。2）添加惰性物質(zhì)：如甘露醇、山梨醇等都是優(yōu)良的滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)，這樣可以使其限制離體培養(yǎng)物生長的作用維持更久。一般用4%～6%甘露醇處理培養(yǎng)基，或用2%～3%蔗糖加2%～5%的甘露醇混合處理。3）增加培養(yǎng)基中瓊脂的用量來提高滲透壓，降低培養(yǎng)物的生長速率。（二）生長抑制劑保存法在離體種質(zhì)保存中使用植物生長抑制劑可以延緩或抑制離體培養(yǎng)物的生長，延長繼代時間以達到離體保存種質(zhì)的目的。生長抑制劑保存法是指在培養(yǎng)基中加入生長抑制劑或延緩劑如ABA、青鮮素、矮壯素（CCC）、B9、多效唑、烯效唑等。（三）常溫限制生長的

7、其他保存法1．低壓保存法通過降低培養(yǎng)容器內(nèi)氧分壓或改變培養(yǎng)環(huán)境的氣體狀況，能抑制離體培養(yǎng)物細胞的生理活性，延緩衰老，從而達到離體保存種質(zhì)的目的。低壓保存方法：降低氣壓和降低氧分壓。降低氣壓是通過降低培養(yǎng)物周圍的大氣壓而起作用，其結(jié)果是降低了所有氣體分壓，使培養(yǎng)物的生長速度降低。降低氧分壓是在正常氣壓下，向培養(yǎng)容器中加進氮氣等惰性氣體，使其中氧分壓降低到較低水平，從而達到抑制生長的目的。2．饑餓法即從培養(yǎng)基中減去某種或幾種營養(yǎng)元素，或者降低某些營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，或者略微改變培養(yǎng)基成分，使培養(yǎng)植株處于最小生長階段。通過調(diào)整培養(yǎng)基的養(yǎng)分水平（l/2MS、

8、l/4MS），可有效地限制細胞生長。如菠蘿組培苗在l/4MS培養(yǎng)基上保存1年，小苗存活率達到100%。第二節(jié)植物種質(zhì)資源的低溫保存一、低