植物组织培养第十一章植物种质资源的保存.ppt

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1、第十一章第十一章 植物种质资源的保存植物种质资源的保存本章内容提要：本章内容提要：一、概念及保存类型一、概念及保存类型二、种质资源离体保存二、种质资源离体保存（一）、低温保存（一）、低温保存（二）、超低温保存（二）、超低温保存（三）、生长抑制剂保存（三）、生长抑制剂保存 2007/5一、概念及保存类型一、概念及保存类型植物种质资源保存植物种质资源保存:是指利用天然或人工创造的适宜环境是指利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源，使个体中所包含的遗传保存种质资源，使个体中所包含的遗传物质保持其遗传完整性和活力，并能通物质保持其遗传完整性和活力，并能通过繁殖将其遗传特性传递下去。过繁殖将其遗传特性

2、传递下去。其保存类型其保存类型:原生境保存原生境保存、非原生境保存。、非原生境保存。2007/51 1、原生境保存、原生境保存 将植物的遗传材料保存在它们的自然环境中。将植物的遗传材料保存在它们的自然环境中。原生境保存的地方大多是原生境保存的地方大多是植物保区植物保区；另一种方法为另一种方法为农田种植保存农田种植保存。2007/5珍珍宝宝岛岛国国家家级级自自然然保保护护区区 2007/5美国、马里兰、农田美国、马里兰、农田 2007/52 2、非原生境保存、非原生境保存 将植物的遗传材料保存在不是它们的自将植物的遗传材料保存在不是它们的自然生境的地方。然生境的地方。非原生境保存方式有：非原生境

3、保存方式有：植物园、种子库、植物园、种子库、种质圃、试管苗库、超低温库等。种质圃、试管苗库、超低温库等。保存方法有：保存方法有：种植保存、贮藏保存、离种植保存、贮藏保存、离体保存和基因文库保存。体保存和基因文库保存。2007/5华南植物园 2007/5昆明野生生物种子库昆明野生生物种子库 2007/5超低温库 2007/5二、种质资源离体保存二、种质资源离体保存离体保存方法离体保存方法：低温保存、超低温保存和生长抑制剂低温保存、超低温保存和生长抑制剂保存。保存。定义定义:就是将要保存的种质以离体的形式就是将要保存的种质以离体的形式保存起来的方法。保存起来的方法。2007/5（一）低温保存（一）

4、低温保存 一种缓慢生长保存方法，是通过控制一种缓慢生长保存方法，是通过控制培养温度来限制培养物各种生长因子的作培养温度来限制培养物各种生长因子的作用，使培养物生长减少到最低限度。用，使培养物生长减少到最低限度。2007/5低温保存冰箱 2007/5低温保存的基本特征低温保存的基本特征：保存材料的定期继保存材料的定期继代培养，不断繁殖更新；代培养，不断繁殖更新；基本措施是：基本措施是：控制保存材料所处的温度和控制保存材料所处的温度和光照。光照。延缓保存材料生长速度的另一项措施是：延缓保存材料生长速度的另一项措施是：改变培养基的成分。改变培养基的成分。注意！注意！种质库要定期检查，保持清洁，种质库

5、要定期检查，保持清洁，及时清除污染材料，并注意积累资料。及时清除污染材料，并注意积累资料。2007/5（二）超低温保存（二）超低温保存 又称冷冻保存，一般以液又称冷冻保存，一般以液N N2 2为冷源，为冷源，使保存温度维持在使保存温度维持在-196-196。2007/51 1、保存原理、保存原理 低温冰冻过程中，如果生物细胞内水分结冰，细低温冰冻过程中，如果生物细胞内水分结冰，细胞结构就遭到不可逆的破坏，导致细胞和组织死亡。胞结构就遭到不可逆的破坏，导致细胞和组织死亡。植物材料在超低温条件下，冰冻过程中避免了细植物材料在超低温条件下，冰冻过程中避免了细胞内水分结冰，并且在解冻过程中防止细胞内水

6、分胞内水分结冰，并且在解冻过程中防止细胞内水分次生结冰而达到植物材料保存目的。次生结冰而达到植物材料保存目的。植物细胞含水量大，冰冻保存难度大，投放植物细胞含水量大，冰冻保存难度大，投放液液N2中易引起组织和细胞死亡，故须借助于中易引起组织和细胞死亡，故须借助于冷冻防护剂冷冻防护剂，防止细胞冰冻或解冻时引起过度脱水而遭到破坏，防止细胞冰冻或解冻时引起过度脱水而遭到破坏，保护细胞。保护细胞。2007/5超低温冰箱超低温冰箱 2007/52 2、基本程序、基本程序 基本程序包括：基本程序包括：预处理、冷冻处理、冷冻贮存、解冻预处理、冷冻处理、冷冻贮存、解冻 和和 再培养。再培养。（1 1）预处理）

7、预处理 为保证茎尖在液为保证茎尖在液N N2 2处理后具有稳定且高的存处理后具有稳定且高的存活率，需进行一定的预处理，或在冷冻防护剂存活率，需进行一定的预处理，或在冷冻防护剂存在下进行预培养，或直接进行低温（在下进行预培养，或直接进行低温（-310-310）预处理。预处理。2007/5 2007/5（2 2）冷冻处理）冷冻处理 冷冻处理的方法有：冷冻处理的方法有：快速冷冻法；快速冷冻法；慢速冷冻法；慢速冷冻法；预冷冻法；预冷冻法；干燥冷冻法。干燥冷冻法。2007/5a a、快速冷冻法、快速冷冻法 指将植物材料从指将植物材料从00或者其他预处理温或者其他预处理温度直接投入液氮中保存的方法，降温速

8、度直接投入液氮中保存的方法，降温速度为度为1000/min1000/min。采用该法要求细胞体积小、细胞质浓厚、采用该法要求细胞体积小、细胞质浓厚、含水量低、液泡化程度低的材料。含水量低、液泡化程度低的材料。2007/5b b、慢速冷冻法、慢速冷冻法 将处于将处于00或其他预处理温度的材料以或其他预处理温度的材料以 1 12/min2/min的降温速度从起始温度降到的降温速度从起始温度降到 -100-100，稳定稳定1h1h后，投入到液氮保存或以后，投入到液氮保存或以此降温速度连续降温至此降温速度连续降温至 -196-196 的方法。的方法。适宜保存的材料有：适宜保存的材料有：成熟的、含有大液

9、成熟的、含有大液泡和含水量高的细胞，对于保存在悬浮培泡和含水量高的细胞，对于保存在悬浮培养中的细胞特别有效。养中的细胞特别有效。2007/5c c、预冷冻法、预冷冻法 指将植物保存材料放入液氮前，需经过短暂指将植物保存材料放入液氮前，需经过短暂时间的低温锻炼的方法。时间的低温锻炼的方法。可分为可分为两步冷冻法两步冷冻法和和逐级冷冻法逐级冷冻法。该方法可以使保存材料细胞内充分脱水，避该方法可以使保存材料细胞内充分脱水，避免因细胞内结冰而导致不可逆伤害的出现。免因细胞内结冰而导致不可逆伤害的出现。d d、干燥冷冻法、干燥冷冻法 将材料置于将材料置于27292729烘箱内降低植物含水量，烘箱内降低植

10、物含水量，再投入液氮中保存的方法。再投入液氮中保存的方法。可防止材料冻死。可防止材料冻死。2007/5（3 3）冷冻贮存）冷冻贮存 适宜温度下贮存冷冻材料也很重要。适宜温度下贮存冷冻材料也很重要。长期内贮存在液氮内的材料，需合适的液氮容器。长期内贮存在液氮内的材料，需合适的液氮容器。冷冻贮存的茎尖随保存时间的延长，其生活力可冷冻贮存的茎尖随保存时间的延长，其生活力可能下降。能下降。（4 4）解冻）解冻 植物材料在超低温贮存过程中所发生的冻害是在冷植物材料在超低温贮存过程中所发生的冻害是在冷冻和解冻过程中产生的。冻和解冻过程中产生的。解冻时发生的冻害是由细胞内次生结冰造成的；解冻时发生的冻害是由

11、细胞内次生结冰造成的；解冻时水的渗透冲击也会对细胞膜体系造成破坏。解冻时水的渗透冲击也会对细胞膜体系造成破坏。2007/5a、快速解冻法、快速解冻法 是指将液氮中保存的材料直接投入到是指将液氮中保存的材料直接投入到37403740温水浴中进行解冻的方法。解冻温水浴中进行解冻的方法。解冻的升温速度为的升温速度为500750/min500750/min，大多数植，大多数植物材料可采用此种方法。物材料可采用此种方法。解冻方法有：解冻方法有：快速解冻快速解冻 和和 慢速解冻慢速解冻 2007/5b b、慢速解冻法、慢速解冻法 将液氮中保存的材料先置于将液氮中保存的材料先置于00低低温下解冻，再逐渐升至

12、室温下进行温下解冻，再逐渐升至室温下进行解冻的方法。解冻的方法。适宜细胞含水量较低的材料，如适宜细胞含水量较低的材料，如木本植物的冬芽。木本植物的冬芽。2007/5（5 5）再培养）再培养 指将已解冻的材料重新置于培养基指将已解冻的材料重新置于培养基上使其恢复生长的过程。上使其恢复生长的过程。再培养是检验冷冻保存效果或确定再培养是检验冷冻保存效果或确定保存方法是否合适的最根本方法。保存方法是否合适的最根本方法。2007/53 3、影响因素、影响因素 材料超低温保存时，除了预处材料超低温保存时，除了预处理、冷冻、解冻方法对植物材料理、冷冻、解冻方法对植物材料冷冻保存效果有重要影响外，植冷冻保存效

13、果有重要影响外，植物材料的性质和冷冻保护剂的使物材料的性质和冷冻保护剂的使用对其也有很大的影响。用对其也有很大的影响。冷冻保护剂冷冻保护剂应具有以下特性：分应具有以下特性：分子质量较小、易于与溶剂混合、子质量较小、易于与溶剂混合、快速渗入细胞、无毒或毒性小、快速渗入细胞、无毒或毒性小、易洗脱。常用的是易洗脱。常用的是DMSODMSO。2007/5（三）生长抑制剂保存（三）生长抑制剂保存 主要包括：主要包括：高渗保存法、生长抑制剂高渗保存法、生长抑制剂保存法、饥饿法、矿物油覆盖法、低保存法、饥饿法、矿物油覆盖法、低光照培养法及低压保存法。光照培养法及低压保存法。2007/5作业：作业：1 1、回去复习本章书上内容。、回去复习本章书上内容。2 2、细胞无性系变异含义，其机理是什么？、细胞无性系变异含义，其机理是什么？3 3、细胞无性系变异的缺点和优点，有什么、细胞无性系变异的缺点和优点，有什么利用价值。利用价值。2007/5