| 单词 | 无性繁殖作物种质的离体保存 |
| 释义 | 【无性繁殖作物种质的离体保存】 种质资源是作物品种改良的物质基础。妥善保存各种类型的种质资源是现代化育种的需要。低温种子库的建立为正常型种子种质的保存提供了条件、而无性繁殖作物，如粮食作物中的薯类，具有高度的异质性，通常是以营养体“春播、秋收和冬藏”的形式来传递种质，连年的田间种植不仅费工占地，而且由于块根、块茎的体积大、含水量高，往往会导致运输中的机械损伤，贮藏中的烂种、发芽和病原菌的侵染以及种植中自然灾害的侵袭；最为严重的是一旦病原菌侵染了亲代，就会通过营养体绵延给子代，实现积累传递，最终导致种质的退化，甚至绝种。 50年代，莫雷尔(Morel)和马丁(Martin)试验茎尖培养法的成功，为无性繁殖作物的离体保存奠定了基础。1967年在罗马召开的FAO／IBP技术会议上，人们首次提出用离体培养技术保存无性繁殖作物和木本作物的种质资源。其后20多年间，世界各地有关研究人员在这方面作了不懈的探索。种质保存的目的和前提条件在于保持种质的遗传稳定性。离体培养物包括细胞悬浮液、原生质体、愈伤组织、花药、胚以及分生组织等。虽然这些培养物在一定条件下都可以诱导再生植株，但是有些容易产生体细胞变异。茎尖分生组织和细胞始终保持着二倍性，在遗传上是相对稳定的，经过人工诱导的再生植株也能保持原种质的遗传特性；茎尖分生区的组织不带病毒(马铃薯类病毒例外)，在人工无菌操作下诱导的是健康的再生植株，克服了无性繁殖作物传统保存方法易于发生的病原菌的侵染和传递问题；另外，茎尖培养物试管苗体积小、占地少，便于国内外进行种质资源交换；工厂集约化保存种质资源，摆脱了大自然高低温、风霜等不利条件的影响，所以茎尖试管苗可以作为无性繁殖作物种质保存的良好材料。离体培养物在正常培养条件下具有很高的繁殖率，这对于加快繁殖速度固然有利，但是从种质保存角度来讲，它不仅要消耗大量的人力、物力，而且由于细胞频繁殖会使自发突变率上升。因此，理想的保存体系应该能够使种质的细胞分裂处于完全停滞状态，这只有在超低温冷冻保存中才能实现，但这种方法至今尚处于试验研究阶段，用于实践还有不少困难。目前广泛应用于试管苗种质保存的是“最小量生长”法，即通过调节保存试管苗的环境因素(如温度、光照等)和培养基成分，尽可能地减缓其生长速度，从而延长继代培养时间。1969年，格兰兹(Gralzy)首次将葡萄的茎尖培养物在9℃低温下成功地保存了一年；继此之后，降低温度成为一种最常用的方法在许多作物茎尖培养物的保存中得以应用。1976年，马林(Mullin)等报道了草茎尖培养植株在4℃冰箱里保存6a的成功事例。1978年，赫西(Hussey)等将甜菜茎尖培养物在12℃下保存了18周；次年，伦德卡姆(Lundergam)在1℃和4℃下保存苹果茎尖培养物，1a后移于26℃下恢复生长，成活率分别可达100%和70%，而在26℃下保存的对照仅有3%的成活率。1981年，韦斯吐特(Westc ott)将13个基因型的马铃薯单节段培养物在4种温度下保存1a，发现温度从22℃降至6～10℃，试管苗的存活率从14%提高到61%。此外，降低温度不仅在无性繁殖作物甘薯、木薯、薯芋、芋根中应用成功，而且在李子、梨等果树，牧草类作物多花黑麦草、鸭茅草、羊茅草、梯牧草，豆科饲料作物苜蓿、车幅草以及木本植物Australian woody中都有过成功的应用。在一定范围内减少光照强度、缩短光照时间，也能够减缓培养物的生长速度，延长继代间隔时间。1981年卡萨(Kartha)报道，木薯茎尖试管苗在100～200lx、16h／d光照、20℃条件下保存期可延长到一年；1980年，戴尔(Dale)将多花黑麦草的茎尖培养物在3001x、3h／d光照，2～4℃下成功地保存了12个月。周明德、辛淑英分别对马铃薯、甘薯试管苗的试验表明，500～1000lx、8h／d的光照适合于马铃薯试管苗保存，而1000～2000lx、8h／d光照更适于甘薯试管苗种质保存。达到“最小量生长”的另一条途径就是在培养基中加入限制生长物质，如生长延缓剂B9(二甲基琥珀酰胺酸)、甲基丁二酸、矮壮素(CCC)和生长抑制剂脱落酸(ABA)、马来酰肼(MH)以及渗透压调节剂甘露醇等。1977年，韦斯吐特对马铃薯单节段培养物的保存试验表明，ABA能够延长继代培养间隔时间。斯卡塔兹(Scadatz)等在培养基中加入100mg／L的B9，在2～7℃下保存马铃薯节段培养物12个月，然后移栽到土里仍能成活。1981年，韦斯吐特对不同浓度的B9、MH、ABA、氯化磷和甘露醇在马铃薯试管苗保存中的效应作了较系统的研究，发现经过6个月保存后，B950mg／L、MH10mg／L、氯化磷1．0和3．0mg／L、ABA20mg／L以及甘露醇1%～6%浓度处理下的试管苗存活率最高，并且显著高于对照。周明德曾对B9的同类衍生物甲基丁二酸在甘薯试管苗保存中的效应进行试验，结果表明甲基丁二酸同样能够抑制试管苗的生长，使节间缩短，叶片变小，30～70mg／L的甲基丁二酸能够提高试管苗保存后的存活率。“最小量生长”法具有试管苗存活率高，可以随时为育种及基础研究工作提供材料等优越性，目前在薯类等无性繁殖作物种质保存中具有强大的生命力。1986年在国际热带农业研究中心(CIAT)建立了木薯试管苗保存库，收集3500份木薯材料，其中50%以上贮存在生长缓慢的条件下；国际马铃薯研究中心(CIP)应用“最小量生长”法保存马铃薯试管苗种质，同时建立数据库，对保存材料的遗传稳定性进行鉴定；荷兰Wageningen农业大学正在研究热带作物椰子、香(芭)蕉、甘蔗等试管苗保存方法；中国农业科学院作物品种资源研究所自1986年开始研究马铃薯、甘薯试管苗保存技术，至1990年为止共收集保存试管苗种质1600余份。从理论上讲，茎尖试管苗作为种质保存形式在遗传上是相对稳定的，但是在低温下长时间保存，特别是在培养基中加入的生长调节剂能否引起遗传变异是种质保存中必须解决的问题。CIP和CIAT可分别用块茎可溶性蛋白和酯酶同工酶电泳图鉴定种质的遗传稳定性。目前CIP正在提倡用RELP技术分析遗传物质DNA，从而更加直接、准确地反映试管苗保存后的遗传稳定性。离体保存试管微型薯作为马铃薯试管苗保存的一种补充方法，不需要培养基和光照条件，直接种于大田，比保存试管苗更容易操作，中国科学院植物所等许多单位都有过尝试，进一步的研究工作应该在缩短成块时间、增加成块数量方面。由外植体诱导体细胞胚，外包被成人工种子，干燥后低温保存，这项工程的成功将为无性繁殖作物种质保存带来一场革命。目前美国佛罗里达大学、中国农科院品种资源研究所和山东师范大学等正在对芒果和甘薯进行试验，尚处于体细胞胚胎诱导阶段。【参考文献】：l Henshaw G G，et al．Tissue culture methods for the storage and Utilization of Potato germplasm．in Tissue Culture for Plant Pathologists，1980，71～762 Westcott R J．Tissue culture storage of plant germplasm in Potato Res．，1981，24：331～3523 Wilkins C P，et al，The application of tissue oulture technigues to plant genetic conservation．in Soi．Prog．Oxf．，1983，66：259～2844 DAmato F．The Problem of genetic stability in plant tissue and cell oultures in Crop Genetic Resources for Today and Tomorrow，1985，333～3485 Lizarrage R．In vitro conservation of potato in CIP．in Amer．Potato J．，1989，66；253～269(中国农业科学院品种资源研究所梁继霞撰) |
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