9.植物种质资源的离体保存(植物组织培养).docVIP

第九章 植物种质资源的离体保存 种质：是指亲代通过生殖细胞或体细胞直接传递给子代并决定固有生物性状的遗传物质。 植物种质资源（又称品种资源、遗传资源或基因资源）是生物多样性的重要组成部分，是选育优质、高产、抗病（虫）、抗逆新品种的物质基础，是生物技术研究取之不尽的基因来源。 种质资源越多，其多样性越丰富，改良品种或选育新品种的潜力就越大。未来的农业生产在很大程度上取决于对种质资源的占有量和利用程度，故保持生物多样性有重要意义。 种质保存：是指利用天然或人工创造的适宜环境，借以保存种质资源，使个体中所含有的遗传物质保持其遗传完整性，并且有强的生活力，能通过繁殖将其遗传特性传递下去。 植物种质资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来的生态环境中，就地进行繁殖保存种质，如建立自然保护区或保护小区，甚至保护点等途径来保护作物及经济林木的野生近缘植物物种； 非原生境保存是指种质保存于该植物原生态生长地以外的地方，包括异地保存（种质圃或植物园保存）、种质库（种子）保存、离体（试管）保存等。 原生境保存和异地保存固然有其明显的重要性，但要保存大量种质，则需耗费巨大的人力、物力和土地，在实际中很难实施，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。以种子的形式保存时，所占的空间较小，并且能够保存很多年，种子容易干燥、包装，便于运输到引种中心和基因库。 种子保存存在的限制因素：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（如苹果、柑橘、甘薯、马铃薯等）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顽拗型种子植物（芒果、椰子、油棕和咖啡等）因其种子不易干燥脱水和低温贮藏，不宜用种子保存或保存难度很大；⑤有些植物种质是不产生种子的，如脐橙、香蕉等；⑥易遭自然灾害袭击而使种质资源丢失。 种质资源离体保存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措施使之保存，在需要时可重新恢复其生长，并再生植株的方法。 离体种质保存有以下优点： ①所占空间少，节省人力、物力和土地；②有利于国际间的种质交流及濒危物种抢救和快繁； 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。 上世纪70年代以来，人们把冷冻生物学和植物离体培养技术结合起来，发展了离体种质资源冷冻保存或超低温保存技术。 第一节 植物种质资源的常温限制生长保存 一、常温限制生长保存的概念 在正常条件下的组织培养不适合种质保存。因为在这种条件下，材料生长很快，需经常进行转接。不仅使保存工作量加大费用升高，也导致在转接中污染和由取样的随机性造成基因资源的丢失。 因此，理想的保存方法是使培养物处于无生长或缓慢生长状态下抑制植物的生长，减少继代次数，达到长期保存目的。需要时可以迅速恢复正常生长。抑制生长的外植体可以是茎段、茎尖及愈伤组织。 二、常温限制生长保存的方法和原理 （一）高渗保存法 高渗保存法是指通过提高培养基的渗透压，减少离体培养物从培养基中吸收养分和水分的量，减缓生理代谢过程，从而减缓生长速度，达到抑制培养物生长的保存方法。（继代培养间隔时间可延长到1年） 方法：1）提高蔗糖浓度：10%左右，就可达到抑制培养物生长的目的。由于蔗糖是组培中最常用的碳源和能源，提高渗透压的同时又对材料生理代谢产生不利的影响。 2）添加惰性物质：如甘露醇、山梨醇等都是优良的渗透压调节物质，这样可以使其限制离体培养物生长的作用维持更久。一般用4%～6%甘露醇处理培养基，或用2%～3%蔗糖加2%～5%的甘露醇混合处理。 3）增加培养基中琼脂的用量来提高渗透压，降低培养物的生长速率。 （二）生长抑制剂保存法 在离体种质保存中使用植物生长抑制剂可以延缓或抑制离体培养物的生长，延长继代时间以达到离体保存种质的目的。 生长抑制剂保存法是指在培养基中加入生长抑制剂或延缓剂如ABA、青鲜素、矮壮素（CCC）、B9、多效唑、烯效唑等。 （三）常温限制生长的其他保存法 1．低压保存法 通过降低培养容器内氧分压或改变培养环境的气体状况，能抑制离体培养物细胞的生理活性，延缓衰老，从而达到离体保存种质的目的。 低压保存方法：降低气压和降低氧分压。 降低气压是通过降低培养物周围的大气压而起作用，其结果是降低了所有气体分压，使培养物的生长速度降低。 降低氧分压是在正常气压下，向培养容器中加进氮气等惰性气体，使其中氧分压降低到较低水平，从而达到抑制生长的目的。 2．饥饿法 即从培养基中减去某种或几种营养元素，或者降低某些营养物质的浓度，或者略微改变培养基成分，使培养植株处于最小生长阶段。 通过调整培养基的养分水平（l/2MS、l/4MS），可有效地限制细胞生长。如菠萝组培苗在l/4MS