離體種質儲存

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介紹

種質一詞是指一個物種的所有基因型，這些基因型可用於培育新的基因型。種質儲存是維持瀕危和具有商業價值植物遺傳性狀的最有效方法。

必須對其進行保護，以確保未來物種改良的多樣性。對於植物，種質可以以花粉、種子、莖、愈傷組織，甚至整株植物的形式儲存，而對於動物，基因和身體部位則儲存在基因庫或低溫庫中。

傳統種質被認為是儲存在環境溫度、低溫和超低溫下的種子。但許多種子透過這種傳統種質方法產生短葉。因此，離體種質儲存被用作種子庫和圃地的替代方案。

種質儲存型別

種質儲存主要有兩種型別，根據其儲存地點進行分類。

• 就地保護 – 在這裡，獲得的種質在自然環境中（如公園、基因保護區、自然保護區等）得到儲存和維持。

• 遷地保護 – 在這裡，種質是從其自然棲息地轉移到人工創造的外部棲息地（如水族館、植物園等）進行儲存。這裡以種子或離體培養物形式的遺傳物質被儲存和儲存為基因庫，以供長期使用。

挪威斯瓦爾巴全球種子庫

• 遷地保護又分為兩種型別：離體和體內保護。

離體種質儲存

這裡建立了基因庫，利用組織和細胞培養程式以非傳統方法儲存遺傳物質。

種質以原生質體、從細胞培養或愈傷組織獲得的細胞、分生組織頂端、體細胞胚和芽尖的形式儲存。因此，這種儲存依賴於以下原理：大多數具有全能性的植物細胞透過離體培養保持存活更長時間。

離體儲存種質有助於確保植物材料的獲取和安全運輸。種質儲存可以在無病原體的環境中進行。

種質儲存方法

離體種質儲存主要有三種方法，可用於長期儲存遺傳資源。它們是−

• 低溫儲存。

• 冷藏。

• 低壓低氧儲存。

低溫儲存

這裡的“cryo”表示冷凍或結霜。此方法廣泛適用於瀕危植物物種的儲存。種質以細胞、分生組織和胚的形式儲存。

在這裡，細胞或組織被帶到零代謝狀態或非分裂狀態或非活性狀態。這種儲存方法需要存在冷凍保護劑，如甘油、乙烯、蔗糖、二甲基亞碸 DMSO、乙醯胺等。

廣義上講，這裡種質儲存在極低的溫度下，包括–

• 在-79^OC的固體二氧化碳上。

• 在-80^OC的低溫冰箱中。

• 在-150^OC的氣相氮中。

• 在-196^OC的液氮中。

最常用的介質是液氮(-196^OC)。此方法已應用於許多植物品種的種質儲存，如水稻、小麥、花生、木薯、甘蔗、草莓、椰子等。

低溫儲存過程涉及以下步驟−

• 選擇植物材料並培養無菌組織培養物。

• 新增冷凍保護劑並進行預處理。

• 冷凍。

• 儲存在-196 OC的液氮中。

• 解凍

• 清洗和重新培養。

• 存活率或活力測定。

• 植物生長和再生。

冷藏

• 這裡使用低溫，溫度範圍為1-9OC，但不是冷凍溫度。

• 此方法減緩培養細胞或組織的生長過程，而不是完全停止。因此，此方法被認為是一種緩慢生長的種質儲存方法。

• 透過這種方法，遺傳物質可以儲存大約15年，這種儲存有助於防止導致種質存活率更高的低溫損傷。

• 這種方法儲存了許多離體培養的草莓和葡萄等果樹的芽或植株。透過每2-3個月新增幾滴培養基，可以在10OC下儲存無病毒草莓植株約6年。

冷藏容器

低壓低氧儲存

• 這裡在植物周圍大氣中使用低壓（LPS），從而降低生長速度。

• 這導致圍繞種質的氣體施加的壓力部分降低。

• LPS系統對於植物材料的短期和長期儲存至關重要。短期儲存主要用於延長許多植物材料（如水果、蔬菜、花卉和植物插條）的保質期。

• LPS降低了病原微生物的活性，並防止植物培養系統中孢子的萌發。

• 低氧儲存 (LOS)，這裡氧氣水平降低到低於 50mmhg，從而降低生長速度，並透過新增氮氣來維持大氣氧氣。

• 由於氧氣和二氧化碳的供應量低，光合作用活性降低，從而阻止植物生長和尺寸增加。

離體種質的優勢

離體種質的一些優勢包括−

• 種質用作育種者用來培育許多具有商業價值的植物或動物品種的原材料或基因。

• 由於傳統方法的失敗，離體種質儲存非常有幫助。營養繁殖植物的離體儲存可以節省大量的儲存空間和時間。

• 通常無法繁殖的無菌植物可以在離體條件下維持。

• 離體可以有效地降低生長速度，從而減少繼代培養次數，並且是確保其保持無菌的唯一途徑。

• 它有助於細胞培養的長期儲存。

• 在這裡，抗病植物可以被冷凍和繁殖。

• 可以儲存瀕危物種的植物遺傳資源。

• 難儲存種子可以維持更長時間。

離體種質儲存的缺點是需要持續供電、熟練的人力和高科技。在冰晶形成的地方，會導致種質受損。

結論

種質儲存包括儲存活的遺傳資源，如植物材料的花粉、種子或組織，用於育種目的，並在活體條件下進行儲存，對許多研究工作很有用。離體種質儲存被廣泛使用，因為它可以使用低溫儲存、冷藏或使用低溫和低氧條件等方法將遺傳資源儲存很長時間。

在低溫儲存中，使用極低的溫度或冰點進行儲存，這是透過使用鹽或含有有機分子的冷凍保護劑來實現的。在這種方法中，細胞或組織在其非分裂階段被停止。使用冷藏和低壓低氧儲存可以停止或減少種質的生長。