第13章植物种质资源及离体保存课件

1、p一、种质资源1.概念及分类2.种质资源的作用3.现状及危机4.应做的工作5.保存的意义及方式p二、种质资源的离体保存1.概念、优点及不足之处2.限制生长保存3.超低温保存 第十一章第十一章 植物种质资源及离体保存植物种质资源及离体保存 种质种质：是决定生物遗传性状，并将遗传信息从亲代传递给子：是决定生物遗传性状，并将遗传信息从亲代传递给子代的代的遗传物质。遗传物质。种质资源常指在当地的自然和栽培条件下，经长期的栽培与选育得到的地方品种和指在当地的自然和栽培条件下，经长期的栽培与选育得到的地方品种和当前推广的改良品种。当前推广的改良品种。种质资源的作用我国种质资源现状我国种质资源现状 面临的危

2、机！面临的危机！ p布局不合理；布局不合理；p濒危物种尚待抢救；濒危物种尚待抢救；p家底不清，品种混杂；家底不清，品种混杂；p良种失传，品种退化。良种失传，品种退化。资源大国没有成为产业大国！资源大国没有成为产业大国！应有的工作应有的工作p种质资源的考察种质资源的考察指查清和整理一个国家或一个地区范围内种质资源的数量、分布及特征特性的工指查清和整理一个国家或一个地区范围内种质资源的数量、分布及特征特性的工作。它是整个种质资源工作中最艰苦的阶段，然而它也是开展园林种质资源其它作。它是整个种质资源工作中最艰苦的阶段，然而它也是开展园林种质资源其它方面工作必不可少的前提。制定考察计划、组建考察队、确

3、定考察地点、安排考方面工作必不可少的前提。制定考察计划、组建考察队、确定考察地点、安排考察时间、经费预算和经费开支。察时间、经费预算和经费开支。p种质资源的收集和种质资源的收集和保存保存征集：征集：2次，农作物品种资源，次，农作物品种资源，50年代中期至年代中期至58年共收集年共收集40多种作物的多种作物的20多万份种质材料；多万份种质材料；1979-1984年间进行了补充征集年间进行了补充征集, 共征集到作物种质资源共征集到作物种质资源10多万份，拯救了一批濒于灭绝多万份，拯救了一批濒于灭绝的品种，搜集到一批有价值的野生近缘植物资源。的品种，搜集到一批有价值的野生近缘植物资源。调查搜集：如调

4、查搜集：如1986-1990年间，组织专家到三峡地区收集到各种作物种质资源年间，组织专家到三峡地区收集到各种作物种质资源9526份。份。交换：各育种单位间开展品种资源交流交换：各育种单位间开展品种资源交流p种质资源信息库的建立种质资源信息库的建立p种质资源的研究种质资源的研究p种质资源的创新与新品种培育种质资源的创新与新品种培育通过常规杂交、远缘杂交、基因工程、细胞融合、太空育种等手段来创造新的种质资通过常规杂交、远缘杂交、基因工程、细胞融合、太空育种等手段来创造新的种质资源以及新的栽培植物类型和品种。源以及新的栽培植物类型和品种。幻灯片幻灯片 1种质资源种质资源保存的意义保存的意义(1)保持

5、生物多样性的需要保持生物多样性的需要 防止资源灭绝。防止资源灭绝。(2)种质资源是育种的物质基础种质资源是育种的物质基础 节约人力物力、便于交流。节约人力物力、便于交流。保存的方式保存的方式异境保存异境保存原境保存原境保存离体离体基因库基因库田间基因库田间基因库原境保存原境保存建立自然保护区和天然公园等；建立自然保护区和天然公园等；异境保存异境保存田间基因库：田间基因库：种子园、种植园等；种子园、种植园等；离体基因库：离体基因库：种质库、花粉库等。种质库、花粉库等。 保存的方式保存的方式种质资源的种质资源的离体离体保存保存(germplasm conservation in vitro）概念概

6、念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、延缓或停止限制、延缓或停止其其生长的处理使之保存，在需要时可生长的处理使之保存，在需要时可重新恢复重新恢复其生长，并再生植株的方法。其生长，并再生植株的方法。优点优点a.占用空间少，节省人力、物力和土地、占用空间少，节省人力、物力和土地、成本低成本低；b.便于种质资源的交流利用；便于种质资源的交流利用；c.需要时，可以利用离体培养方法很快大量繁殖；需要时，可以利用离体培养方法很快大量繁殖；d.保存数量多保存数量多、避免自然灾害引起的种质丢失。、避免自然灾害引起的种质丢失。

7、不足之处不足之处a.对于限制或延缓生长的处理，需定期转移，连续继代培养；对于限制或延缓生长的处理，需定期转移，连续继代培养；b.易受微生物污染或发生人为差错；易受微生物污染或发生人为差错；c.多次继代培养有可能造成遗传性变异及材料的分化及再生能力的逐渐丧失。多次继代培养有可能造成遗传性变异及材料的分化及再生能力的逐渐丧失。常用的离体保存方法常用的离体保存方法常用的离体保存方法概念概念改变培养物生长的外界环境条件或培养基成分以及使用生长抑制物质，使细胞改变培养物生长的外界环境条件或培养基成分以及使用生长抑制物质，使细胞生长速率降至最低限度，而达到延长种质资源保存的方法。生长速率降至最低限度，而达

8、到延长种质资源保存的方法。原理原理严格控制某种或几种培养条件，限制培养物的生长，只允许其以极慢速度生长严格控制某种或几种培养条件，限制培养物的生长，只允许其以极慢速度生长1.低温保存低温保存(low temperature conservation)法法 该方法应用最广，该方法应用最广， 一般在一般在1-9(一些热带、亚热带植物在一些热带、亚热带植物在10-20 ）下培养。）下培养。 一般一年一般一年继代一次继代一次。一、限制生长保存一、限制生长保存2.高渗透压保存法高渗透压保存法高渗化合物如蔗糖等提高了培养基的渗透势造成水分逆境，降低细胞膨压，使细胞吸水高渗化合物如蔗糖等提高了培养基的渗透势

9、造成水分逆境，降低细胞膨压，使细胞吸水困难，新陈代谢减弱，生长延缓，达到抑制培养物生长的目的。困难，新陈代谢减弱，生长延缓，达到抑制培养物生长的目的。 3.生长抑制剂（或延缓剂）保存法生长抑制剂（或延缓剂）保存法 如如ABA、B9、多效唑。、多效唑。4.降低氧分压保存法降低氧分压保存法降低培养器内氧分压，改变培养环境的气体状况、抑制细胞的生理活性、延缓衰老。降低培养器内氧分压，改变培养环境的气体状况、抑制细胞的生理活性、延缓衰老。5.干燥保存法干燥保存法 降低培养水分，其生命活动就能延缓。降低培养水分，其生命活动就能延缓。幻灯片幻灯片 1二、超低温保存二、超低温保存概念概念在在 80 （干冰）

10、到（干冰）到196（液氮）甚至更低温度下保存生物或种（液氮）甚至更低温度下保存生物或种质的方法。质的方法。原理原理植物细胞在超低温环境中，细胞内自由水被固化，仅剩下不能被利用植物细胞在超低温环境中，细胞内自由水被固化，仅剩下不能被利用的液态束缚水，酶促反应停止，新陈代谢活动被抑制，植物材料处的液态束缚水，酶促反应停止，新陈代谢活动被抑制，植物材料处于于“假死假死”状态。如果在降升温过程中，没有发生化学组成的变化，状态。如果在降升温过程中，没有发生化学组成的变化，而物理结构变化是可逆的，保存后的细胞能保持正常的活性和形态而物理结构变化是可逆的，保存后的细胞能保持正常的活性和形态发生潜力，且不发生

11、任何遗传变异。发生潜力，且不发生任何遗传变异。但是，由于植物细胞含水量较大，在实际的过程中容易发生细胞内水但是，由于植物细胞含水量较大，在实际的过程中容易发生细胞内水分结冰，引起组织和细胞死亡。分结冰，引起组织和细胞死亡。因此，需采取如下因此，需采取如下措施：措施：（1）选取细胞内自由水少、抗冻力强的植物材料；）选取细胞内自由水少、抗冻力强的植物材料；（2）采取一些预处理措施，提高植物的抗冻力；）采取一些预处理措施，提高植物的抗冻力；（3）在冷冻过程中尽量减少冰晶的形成，避免组织细胞过度脱水；）在冷冻过程中尽量减少冰晶的形成，避免组织细胞过度脱水；（4）在解冻过程中避免冰晶的重新形成以及温度冲

12、击导致的渗透冲击）在解冻过程中避免冰晶的重新形成以及温度冲击导致的渗透冲击等。等。超低温保存的超低温保存的基本程序基本程序植物材料（培养物）的选取植物材料（培养物）的选取生长早期，细胞质丰富、未液泡化，细胞壁薄，体积小的细胞常用材料：芽及茎尖分生组织、幼胚与胚状体、愈伤组织、原生质体和花粉材料的预处理材料的预处理使材料适应超低温环境，减少细胞内自由水含量，避免冷冻过程形成大冰晶。常用方法：低温锻炼、加冷冻防护剂冷冻处理：慢冻、快冻、分布冷冻、干冻、玻璃化冷冻冷冻处理：慢冻、快冻、分布冷冻、干冻、玻璃化冷冻冷冻保存冷冻保存解冻及洗涤：分快速解冻（解冻及洗涤：分快速解冻（把样品放入37-45水浴中解冻，一旦冰完全融化，立即移开样品）、慢速解冻（）、慢速解冻（在室温下缓慢解冻）再培养再培养液泡小、含水量少的细胞，可液泡小、含水量少的细胞，可快速快速化冻。化冻。液泡大、含水量高的细胞则采用液泡大、含水量高的细胞则采用慢速慢速化冻法。化冻法。生长季节生长季节中的材料，中的材料， 3740温水浴中快速化冻。温水浴中快速化冻。木本植物的木本植物的冬芽冬芽，必须在，必须在0低温下进行慢速