第11章-植物生物学

11 植物种质离体保存

11.1 概述种质资源(germpalsm resources)

基因资源 ( gene resources )遗传资源 ( genetic resources )

指包含一定的遗传物质，表现一定的优良性状，并能将其遗传性状传递给后代的植物资源的总和。2

种质资源研究的类型 群 体 个 体 性 状 细 胞 基 因

从来源上看，种质资源包括(1)自然资源中的植物材料； (2)人工创造的植物材料： 栽培品种、中试品种、育种的中间材料、 育种工作的基础材料。

种质保存的意义随着经济发展，地球不断开发及生态环境破坏，每年都有多个物种消失或濒临灭绝。各

种植物，包括栽培种、野生种甚至杂草，都具有各自独特的优良基因，是植物品种改良和农 业持续发展的基础。它们是经过长期进化而来， 一旦失去不会再来。因此，世界各国都很重视 植物种质资源的收集与保存的研究。5

中国特有植物银杏、水杉

珙(gong)桐

毛华菊 金花茶7

种质资源的保存方法(1)原地保存

指在植物资源丰富的地区,在种质资源原来所处的生态环境中，不经迁移，建立自然保护

区、原地保存林等,采取措施加以保护。(2)异地保存(种质圃保存) 将种质材料迁出自然生长地，集中改种在 植物园、树木园、品种资源圃、种质资源圃等处 保存。8

设施保存 将种质材料大批 (3) 种子保存

量贮藏于一个较小的、可以人工控制的空间,

(4) 离体保存 (5) 基因文库保存

并能安全地保存种质30~ 50 年以上, 具有 种质不易丢失、便于 交换和利用等特点。9

种子保存(贮藏保存) 用控制贮藏条件(温度和湿度)的方法保持

种质资源的生活力。温度30~0℃,每降低5℃,种子的寿命延长1

倍。种子含水量14-4% ,每减少1%,种子的寿 命延长1倍。10

资源库短期库

温度4℃

湿度50%

种子贮藏方式与时间纸袋中可保存5年

中期库长期库

-6~-2℃-10~15℃

40-50%<35%

密闭容器内保存20年真空包装中保存70年

离体保存 (试管保存)

是在适宜条件下，用试管保存植物的组织和细胞的培养物。 利用试管保存的优点： ①所需空间小 ②可以解决常规方法不易保存的种质资源。 ③繁殖时不受季节限制，繁殖速度快。

④培养物不带病虫害，便于种质交流。12

对于难以产生或不产生种子的无性繁殖植物，如马铃薯、甘薯、大蒜、生姜等，

以及含水量较高的种子如洋葱、芹菜、结球甘蓝等作物的种子，在脱水后即死亡， 自然状态下繁殖，不可能保存全部的基因 型。对于这些作物的种质保存，采取的方 法都是离体保存。13

基因文库保存 利用DNA重组技术，将种质材料的总 DNA或染色体所有片断随机

连接到载体上， 然后转移到寄主细胞中，通过细胞增殖， 构成各个DNA片断的克隆。

基因文库技术 从植物中提取DNA 需要某个基因时 “钩取”

用限制性内切酶切 成片段连接到载体

无性繁殖，产生大量 单拷贝基因转移到大肠杆菌细胞

基因文库 (gene library)是指一个包含了某一生物体全部DNA序列 的克隆群体。

基因组DNA文库 (genomic DNA library) cDNA文库 (cDNA library)

基因组 DNA文库

基因组文库筛选结果举例

第一轮筛选

第二轮筛选

第三轮筛选

种质资源数据库著名的种质资源数据库： ①芬兰、瑞典、挪威、冰岛、丹麦共同建立的北 欧五国作物种质资源数据库 ②日本农林水产省的作物种质资源信息系统 ③美国农业部的作物种质资源信息网络系统 ④中国国家作物种质资源数据库系统 ⑤菲律宾国际水稻所的国际水稻种质资源数据库19

很多国家从上世纪50 年代以来十分重视资 源的收集和保存。

1958 年建成的美国国家种质库是世界上第 一座现代化种质库, 该库于1992 年扩建成库容 100 万份的现代化国家种质库, 已保存各类植物

种质资源55万份。

英国皇家植物园邱园的千年种子库工程 (M SBP) , 是目前世界上最大的种质设施保 存库。该库于2001 年建成并投入使用, MSBP 计划到2010年使得全世界干旱地区2. 4 万种以上(约10% ) 的植物种子得到收集 和保存, 目前已收集保存了全英国95% 的 植物种质资源, 并与澳大利亚、埃及、肯尼 亚、南非等12 个国家开展了合作, 收集以 干旱地区为主的植物种质资源。

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