文档介绍：濒危植物保护的生物技术的一个关键概述
摘要:植物遗传资源的损失,使新迁移地保护方法的发展成为必要。生物技术的进步为植物种质资源保护与评价提供了新的方法。比如体外培养、低温冷冻保存和分子标记的生物技术工具对植物多样性的研究、遗传资源和最终养护管理提供有价值的方法以供选择。本文通过对罗马尼亚植物区系的保护调查研究简述植物保护生物技术的新进展,提出了植物种质资源集合的建立和维护的策略。
介绍:在欧洲,地理和气候多样性为12,500 维管植物提供了不同的栖息地。即使是这样世界上仍有很多植物濒临灭绝,其原因包括:过渡采集、不合适的农业和林业实践、城市化、污染、栖息地毁坏和退化、外来入侵物种的蔓延和气候变化。宝贵的遗传资源全球性的流失激发了许多植物遗传资源保护的新技术。植物保护的两种方法:就地保护和迁地保护。野生动物保护主要基于就地保护(保存在他们的自然栖息地)。迁地保护涉及保护和维护自然栖息地以外的整个植物、种子、花粉、植物繁殖体,组织或细胞培养的完整形式的生物样本。
在迁地保护方法中植物园培养、种子贮藏和体外培养最常见。其中植物园培养占世界上开花植物的三分之一以上。虽然植物园栽培是濒危植物迁地保护的有效途径,但是它在时间和空间上有限制,也要克服驯化和适应问题。在迁地保护方法中,种子贮藏似乎是一个最方便又长期有效的方法。不过若是有一大批受到威胁的物种,产生不成熟、不育的种子,很快失去生存力不能存活;因此常规种子存储策略不是合适这类种子的。生物技术,尤其是体外培养技术和分子生物学的进展为植物遗传资源的养护和管理提供了许多重要的工具。本文的目的是总结用于植物保护的生物技术工具。
植物种质资源离体养护体外培养广泛涵盖了涉及植物种质(尤其是茎尖、茎、体细胞胚胎或愈伤组织) 人工培养基上无菌条件下生长的技术。尽管每个物种需要不同的保护方法,但在建立种质资源离体保护仍有一些常见的步骤:培养初期、维护和增殖,最后是长期存储。
一、培养初期潜在的外植体(起始组织捐助植物来源)主要包含:芽(尖端,细胞分裂),叶(椎板段带肋,叶柄),花瓣、幼胚、胚轴或子叶。一般情况下,早期发育阶段的组织更活跃,增长的更快。因此,外植体的最初的质量会确定保护方法的成功。优质外植体的标准是:发育正常、充满活力和无病。植物的组织进入无菌培养从使用的各种消毒程序开始。按照普通的步骤,脆弱的组织(茎、幼胚、子叶, 胚轴) 杀菌时需要的曝光远少于种子或木质化的器官。成功灭菌时外植体完全净化仍然是可行。为取得未受污染的外植体的另一种方法是幼苗,这是在无菌条件下,从消毒后的种子种植获得的。罗马尼亚植物生物学研究所对濒危植物体外培养成功除菌策略的概述如下表1。
经过消毒, 外植体放在含矿质营养、维生素、碳水化合物和植物生长调节剂的无菌培养基中。生长调节剂的七个主要类型一般为:1 、生长素,通常参与细胞增大和分化2、细胞分裂素与细胞分裂相关3、赤霉素刺激细胞伸长,种子萌发4、脱落酸通过抑制细胞生长使其休眠5、乙烯与衰老相关6、油菜素内酯影响向地性,刺激细胞伸长和分裂7、茉莉酮酸与抑制生长、促进衰老、伤口恢复相关生长素和细胞分裂素是在植物组织培养中使用最广泛的生长调节剂,是培养基中必不可少的。一般情况下,避免间接(通过愈伤组织)培养,因为体细胞无性变异的发生使组织培养的风险加大。虽然体细胞无性变异可以提供一些自身适应的优势,但这不是保护组织培养中想要的结果。
二、培养的维护和增殖建立离体种质资源集合的一个主要步骤是嫩枝的诱导和增殖。其中媒介的组成,尤其是生长调节剂、矿物盐和补充因子是成功取得可行组织培养的至关重要的条件。表2中概括了一些在罗马尼亚成功繁殖的珍稀濒危植物繁殖策略。