最佳植物保育方法

支持物种在野外生存

组织培养和低温保存的关键信息
  • 组织文化和 低温贮藏 对于种子很少或种子不耐干燥或冷冻的特殊物种,是否有替代的储存方法.
  • 充分储存特殊物种需要专门的专业知识, 基础设施, 以及比传统种子储存更多的资源.
  • 因为物种特异性协议对许多稀有植物物种来说是未知的, 植物保护的这一领域是一个开创性的研究领域. 凯时官网的实践者有机会在这个领域做出重大贡献.

为什么超低温保存对濒危本地植物很重要?

低温贮藏, 在液氮中储存组织的方法, 对稀有植物保护越来越重要. 这是因为许多植物种类,包括大型的... 阅读更多

特殊植物是那些不能用传统的种子库方法长期保存的植物. 这包括有很少或没有种子可供储存的物种, 具有不耐的种子的种 干燥 和冻结, 或者可以忍受干燥的种子, 但不冻结, 或只能在-20°C下保存不到10年的物种. 为 非原位 保护时,需要对此类物种采取替代方法 传统的存储,如 低温贮藏 和 在体外 方法. 世界上许多植物物种可能符合这些储存类别(见Seaton等人). 2018). 特殊物种保护收集的主要目的是支持该物种的生存,减少其灭绝风险, 因此准确的记录 出处分化的母系和多样化的遗传表现是先决条件.

超低温保存或组织培养是可供选择的贮藏方法 传统的存储, 但如果从业者能够将组织培养或冷冻保存的植物部分恢复到可以移植到野外的有根植物,那么这些替代方案才是真正的保存方案. 种子研究也是如此, 对重要的农业或商业物种的研究要比对稀有野生物种的研究多得多. 随着越来越多的凯时官网从业者进行组织培养和 低温贮藏 研究, 人们对稀有物种的特殊需求了解得越多,就越有可能对其模式进行研究. 在科学发展的这个阶段, 我们根据粮农组织的指导方针和最近的研究提出建议,这些研究机构之间的巨大差异源于这样一个事实,即我们的物种是罕见的, 我们通常只有很少的繁殖体来开始研究, 我们很高兴能有幸存者!

空间和人员配备能力总是会影响一个机构的保护计划. 特殊品种需要员工投入更多时间, 员工的专业知识, 以及比传统种子银行更大的基础设施. 因此,我们鼓励从业员去接触有经验的人 在体外 (组织培养) 低温贮藏 如果他们计划创建内部项目,或者他们希望在特殊物种的研究项目上进行合作,那么他们将是CPC网络中的专家.

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确定存储需求

一些作者研究了可以帮助收集者的种子存储行为模式(参见参考资料). 开始与文献回顾,检查是否任何以前的研究已经做了你的分类. 您可以检查同源物,但要注意,这并不总是可靠的或决定性的. 我们夏威夷的同事发现在一个属中有相当不同的储藏行为(Walters), Weisenberger和克拉克, 个人通信). 许多因素决定种子对干燥或冷冻耐受性的变异. 下面是一些在种子中观察到的一般模式,这些种子倾向于经得起正统的储存或不经得起正统的储存.

特征 可能是正统派
(耐干燥和冷冻)
对正统储藏的容忍值得怀疑
栖息地 Arid is especially likely; If it is not growing in a wetl和, it is likely 湿地,河岸
在自然条件 种子通常经历干燥和/或硬冻结 种子通常保持湿润,不会冻结
制种季节 不是春天 春天
生命形式 没有树
种子银行 持续的 不持久
休眠 与休眠 不休眠
种子成熟时的水分含量 当它自然地从植物中脱落时干燥 高(30% - -70%)
种子大小 非常大的(鳄梨种子不耐干燥)或非常小的(兰花种子和蕨类植物孢子需要在液氮中储存)
干燥敏感种子比例高的植物群 具有主要正统种子的植物群
ANITAGrade, 棕榈目, 杜鹃花目, 壳斗目, Icacinales, Laurales, Magnoliales, Malpighiales, 桃金娘目, 兰科, Oxalidales, 檀香目, 杨柳科, Sapindale 茄科,蒲科,菊科,十字花科

在体外,对草木种的共生萌发进行保护

阿什利·克莱顿和彼得来自海洋的力量, 长木花园在黑兹尔顿的瓦尔蒙特沼泽, PA, 有三个种群, 芭蕉属的州列分类群:P. ciliaris,... 阅读更多

收集特殊物种

收集前做好准备.

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采集时,不得危害采集地点和珍稀种群.

尽量在适当的成熟阶段收集植物材料.

  • 注意成熟的种子在您的加入. 一般来说,最好收集成熟的孢子和种子. 然而, 未成熟的种子可以保存在液氮中或提取胚进行离体培养.
  • 收集适合你的方法的组织. (见 图2.1.)
  • 采集嫩枝时,采集正在生长或新生长的组织. 一般, 太老的组织不能用传统的扦插或组织培养来繁殖.
  • 如果组织不能快速运输到实验室,可以考虑进行体外野外采集. (见彭斯等人. 2002.这需要使用70%乙醇消毒的器械收集组织.
  • 茎组织, 记录枝条的成熟或发育状态(软/硬), 叶扩张阶段, 程度的扩张, color, 等.)
  • 给种子的豆荚或芽拍照片,记录成熟的情况.

适当时,收集相关的土壤互生植物.

  • 对于陆生兰花,收集靠近植物的土壤以获取菌根(Batty et al. 2002).
  • 菌根对某些植物的萌发和栽培可能很重要.

在尽可能短的时间和最好的条件下将种子转运到种子库或组织培养设施.

  • 处理得越快,生存的机会就越大. 在航运之前的种子, 与种子库或繁殖设施的接收科学家交谈,以确保有人会在场接受并及时处理加入.
  • 将种子或组织隔夜运到种子库或繁殖设施. 在运送标本到银行或培养机构时,对标本进行特别照顾. 用刚湿(不是浸湿)的纸巾包裹茎切屑,并将每条母线包裹在贴有标签的Ziploc™袋中. 使用聚苯乙烯泡沫容器,以尽量减少运输过程中的温度波动. 不要携带冰或干冰. 如果不可能隔夜运输,可以考虑体外野外收集.

图2.1 -分生组织架构. 尽管不同物种的分生组织结构不同, 了解它的目标稀有物种将告知什么繁殖选择是可用的.

图2.2 -繁殖体类型的多样性和离体培养的选择. 体外培养可由孢子、种子或从种子中提取的胚胎开始. 从顶端分生组织或节或从叶或根中提取的细胞的生长尖可以作为离体培养的来源.

捕获具有代表性的遗传多样性.

  • 在缺乏遗传数据的情况下, 通过从不同外观的空间分离个体中收集种子或组织来获取物种多样性的广度, 从多个种群中采集, 并将所有后代按母系分开.
    • 考虑你正在收集/保存的繁殖体所代表的遗传多样性. 营养物质(根或芽)代表与亲本相同的基因型. 种子或孢子可能是多亲本受精的产物, 因此它们可能比营养物质有更大的遗传多样性. (见 图2.2.)
    • 某些特殊物种(蕨类和兰花), 从一个母体计划中很容易获得数百个基因相关的种子或孢子t. 注意收集许多个体的种子或孢子,以增加潜在的多样性代表您的接入. (见凯时官网最佳实践部分 “收集野生稀有植物的种子.”)
  • 如果可能的话,在收集种子的同时,收集平行的叶子样本用于DNA库.

为收集计划您的采样策略.

  • 利用种群大小和繁殖力来规划采集的采样策略.
  • 收集的最终数量可能取决于一个机构处理和维护储存和活植物的能力. 在制作收藏时,要考虑劳动力、空间和设施容量(彭斯2011年).
  • 尝试从每个种群中捕获尽可能多的不相关的个体. 努力收集50株母株(见CPC最佳实践章) 《凯时官网下载》 并分别维护母系. 常见问题-为什么要收集50株母株?
    • 如果从少于100个个体的种群中收集种子, 无论你是冷冻储存种子还是胚胎,尝试从所有生殖个体中获取种子. 对于更大的种群,50个母株的子样本就足够了.
    • 如果收集幼苗进行组织培养, 收集植物结构上的基本数量和节点上腋芽的数量. 对于有多个分枝的物种,从每个母株上收集一到五根插枝. 对于具有单一分生组织的物种, 在去除顶端分生组织之前,确保植株结构能够支持腋芽. 如果从植物基部或土壤上取芽, 它们可能需要用表面消毒剂和抗菌剂进行严格的消毒.
    • 基因研究可以帮助确定野生基因在非原位保护收集的代表性(Griffith等. 2015).

设法捕获一个物种至少五个种群.

如果它们存在,设法捕获一个物种在时空中至少五个种群. 看到 “收集野生稀有植物的种子.”

适当地记录集合.

  • 主要入库信息包括:机构名称, 加入数量, 收集器, 收集日期, 物种的名字, 家庭, 位置信息, 地理参考的纬度和经度, 网站的所有权, 许可证文件, 以及人口信息(人口中个体的总数), 可繁殖个体数, 以及采集种子的个体数量). (见 来自加州植物园的实地收集表格示例.)
    • 提供生境信息可以提供种子萌发或组织培养需求的线索. 推荐的场地包括光照和湿度条件, 土壤类型, 坡方向, 和相关的物种. 提供生境及植物的照片.
    • 确保记录任何相关的集合(例如, 落叶, 土壤, 菌根真菌),并通过处理样品来维持这种联系.
    • 根据您的机构协议收集和报告额外的接入数据. 遵守 植物园植物记录的国际转移格式 和/或 达尔文的核心标准 可以方便地将信息传递给合作伙伴.
  • 每次加入时填写一个字段表格. 只需要为从差异至少1公里的种群中产生的集合创建多个登录号和字段表单.
  • 通过向参与机构提供的在线表格,将加入数据传送给CPC和NLGRP 凯时官网成员资源. 一旦进入这个资源选项卡, 您可以在“NLGRP提交”页签中找到资料提交表格.

特殊物种实验室程序

在种子库或冷冻实验室, 按照每一种材料类型的步骤来最大化它的生存.

在这些手术中保持母系. 以获得最高的保育价值, 保持材料的形式,将允许恢复完整的植物,可用于重新引入野生.

种子生存最大化的步骤(怀疑为特殊贮藏行为)

  • 通过进行发芽试验来测试新鲜种子的活力. 例如,对10个种子进行10个重复的实验. 根据您有多少种子以及您最终想要存储多少种子来减少测试的样本量. 用幼苗进行离体培养.
  • 确定种子是否适合常规储存. 请参见“确定存储需求”框.
  • 如果它们符合正统的类别,请参阅凯时官网最佳实践章节 “传统种子银行支持物种在野外生存.”
  • 如果种子被怀疑是特殊的,而你有足够的种子, 测试五颗或更多的种子,以确定种子是否能经得起干燥. 使用CPC最佳实践部分中描述的方法在盐溶液或二氧化硅上干燥种子, 正规种子的清洗、加工、干燥和储存.”
  • 如果你有一个精确的尺度,测试5到10颗种子的含水量. 如果您没有种子大小所需的精度范围,可以在NLGRP中进行此测试. 称量后,在烤箱中烘干以除去水分,直到没有重量变化,然后再称量. 你可以计算水分含量. 如果你的种子在脱落时水分含量很高,那么它很可能是异常的. (参见Kew信息表,测量种子水分状态.)
  • 一旦你确定种子是特殊的, 接下来需要的步骤将根据种子大小而有所不同. 对于大种子(橡树或更大的), 提取胚胎,并按照以下步骤进行体外和低温保存. 常见问题-如果我认为长期冷冻保存是必要的,我需要通过体外步骤吗?
  • 小种子, 如兰花, 种子直径小于5毫米, 和蕨类植物孢子, 使用空气干燥方法干燥, 将种子放入一个小容器中(一个DSC盘或一个微离心管), 装入低温贮藏秸秆,放入液氮中.

 体外培养组织生存最大化的步骤

  • 回顾任何关于你的物种或属的体外研究,以指导你的程序的细节.
  • 如果没有人对你的物种或属做过其他研究, 进行体外培养的基本方案. 记录每个阶段的步骤. 如果组织对基本方案没有反应,修改方案并再次检测. (见 图2.2 和 表2.1.)
  • 采取措施尽量减少污染.
  • 在通风罩下用表面消毒剂处理进料. 常见问题-微传播的第一阶段, 表面消毒, 我怎么知道什么消毒剂和浓度是有效的而不会损坏我的材料?
  • 包括抗菌药物(例如,杀菌剂,PPM等).),特别是从野外接收的材料.
  • 定期监测生长和污染. 根据需要刷新介质.
  • 在栽培中增加枝条的数量.
  • 从每条母线上保留足够的材料,以防止随着时间的推移,母线的磨损.
  • 慢慢地使植物适应阳光直射.
    • 删除从文化, 转移到适当的土壤混合物中, 并在塑料袋或玻璃下面保持高湿度. 慢慢地增加通风. 如果植物组织枯萎,更换保护罩,以较慢的速度进行硬化. 这个过程可能需要几个月的时间.
    • Arid-adapted植物, 比如那些来自沙漠的, 趋向于从组织培养适应环境条件比来自潮湿或潮湿生态系统的物种更困难. 在文化中, 可以考虑一些预驯化硬化, 例如为培养物提供更大的通风, 更高的光, 或更低营养, 适合该物种. 将密封盖换成通风盖,使试管内的植株变硬. 从培养液中取出,转移到适当的土壤混合物中,并保持高湿度.

茎尖超低温保存在橡树迁地保护中的潜力.

Dr. 辛辛那提动物园的瓦莱丽·彭斯 & 虽然已经公布了20多种橡树的芽培养方案, 橡树的低温保存... 阅读更多

表2.1 .微繁殖阶段

阶段 操作 评论
1. 建立和稳定 处理和预先选择目标植物,减少潜在的微生物污染. 选择外植体类型:茎尖、花芽、腋芽、叶片或胚. 在适当的培养基上刺激腋生或不定芽的形成. 对外植体进行预处理,防止褐变. 检查微生物菌落,以确定污染是否来自真菌或细菌生活在植物组织或琼脂表面没有有效灭菌.
2. 用芽 分裂多分枝外植体. 用激素将小芽放置在新培养基上,刺激更多芽的发育. 检查是否有污染.
3. 根的形式 将发育良好的芽转移到含有生长素的培养基上诱导生根. 在这个阶段,小植株不太容易受到意外的微生物污染.
4. 适应新环境 使植株根化,适应温室条件. 从根中除去琼脂. 使用巴氏化的灌封混合物来去除潜在的污染源.
昆明植物园组织培养实验室有许多中国稀有物种. 图片来源: 乔伊斯Maschinski.

图2.3 – 体外和超低温保存. 取自体外供体植物, 茎尖可切除, 消毒, 放在无菌的营养培养基上. 施用细胞分裂素可促进多枝生长. 有了增殖的芽,可以进行低温保存的试验. 茎尖置于高蔗糖溶液中进行渗透保护, 其次是浸, 孵化, 或暴露于低温保护剂溶液(描述为封装脱水), 接触液氮, 然后存储. 建议对耐低温保存能力未知的物种进行实验. 实验成分可以包括渗透保护溶液的摩尔浓度, 低温保护剂暴露的类型和持续时间, 液态氮暴露的速率和持续时间, 以及长期储存的时间. 在储存后,针尖被加热和使用体外方法回收.

 冷冻组织最大限度存活的步骤

  • 种子试验(以上)完成后, 放入适当的密封容器中,置于液氮中储存.
  • 对于在体外生长的芽或种子胚,分离芽尖或胚. 这可能需要解剖显微镜. 最好的低温保存通常发生在小的材料上. 例如,小于2毫米× 2毫米的尖端是最好的使用. 对于已经在体外生长的芽或种子胚,分离尖端或胚(图2).2和2.3).
  • 冷冻前或冷冻后表面灭菌分离的种子胚.
  • 遵循低温贮藏协议 . 冷冻保存程序中的每一步, 测试一个对照组,以确定组织是否在这一步骤中幸存下来.
  • 在液氮暴露后争取40%的存活率. 如果存活率低于40%, 进行更多的低温保存实验,以提高存活率, 或存放更多材料.
  • 努力让每个母系的每瓶至少保留10个茎尖的重复瓶.
  • 在40°C的水浴中加热回收材料.
  • 培养皿上离体培养基(参见Saad和Elshahed(2012)的媒体描述). 使用抗氧化剂来减少组织的褐变. 抗氧化剂的种类可能因物种而异.
  • 采取措施避免污染.
  • 记录过程中的所有步骤.
  • 一旦根形成,就像上面那样适应.

保留特殊物种收藏

在一个或多个活藏品中保存重复的藏品(Fant等人. 2016).

把所有储存特殊物种的尝试都看作是实验性的.

  • 因为关于储存特殊物种的最佳方法,我们还有很多需要学习, 所有的试验都应该用最好的科学方法进行记录.
  • 以最大限度地提高我们的能力,学习最好的方法来保存特殊物种, 不储存特殊物种在

5 .监督加入后的可行性, 10, 15, 如果有足够的材料,可以冷冻20年.

仔细记录实验方案.

  • 每当将方案的步骤与对照组比较时,报告对照组和治疗组的生存情况. 记住,不成功的步骤将有助于未来的从业者.
  • 注意所用材料的年代.
  • 在体外培养中拍下你的拍摄技巧的照片.
  • 注意平均拍摄尖端大小和拍摄这.
  • 注意提示的情况和治疗之间的任何外观差异(例如, 多毛的, 形状, 叶子是否存在, 等.). 记录表型存活情况.
  • 追踪用于前培养的培养基类型, 股票, 和 recovery culture; note any additives used (for example, 阿坝, 抗生素, 等.); cryoprotectant used; cold hardening treatment; cooling rate 和 vitrification method used; 和 any modifications in st和ard procedures.

为什么低温保存如此有趣?

植物保护主义者发现,许多植物无法使用传统的种子银行技术进行储存. 为了解决这个问题,研究人员正在探索... 阅读更多

国际标准

CPC指引参考资料
粮农组织植物遗传多样性Genebank标准(粮农组织2014)
种质资源获取标准
6.1.1 所有加入基因库的种质都应该是合法获得的, 与相关的技术文件.
6.1.2 所有材料至少应附带粮农组织/生物大学多作物护照描述中详细说明的相关数据.
6.1.3 只收集状态良好且成熟度一致的材料, 而且样本量应该足够大,以使基因库成为一个可行的提议.
6.1.4 这些材料应该在尽可能短的时间和最好的条件下被运送到基因库.
6.1.5 所有进入物料均应经表面消毒剂处理,清除所有附着的微生物,并加以处理,以免改变物料的生理状态, 在指定的地方接待.
非正统行为的测试标准和水含量的评估, 活力和生存能力
6.2.1 种子的储存类别应通过评估其对脱水的反应立即确定.
6.2.2 水的含量应单独测定, 在传播的单独组件上, 在足够数量的植物中.
6.2.3 生命力和活力应通过萌发试验和足够数量的个体来评估.
6.2.4 在实验期间, 清洗后的种子样品应保存在不允许任何脱水或水合作用的条件下.
抗逆性种子水化贮藏标准
6.3.1 水化贮藏应在饱和RH条件下进行, 种子应该保存在密封的容器中, 它们能承受的最低温度而不受伤害.
6.3.2 所有种子在水化贮藏前应先消毒,并清除感染的物质.
6.3.3 储存的种子必须定期检查和取样,检查是否有真菌或细菌污染, 以及水含量和/或活力和生存能力是否有所下降.
离体培养和慢生长贮藏标准
6.4.1 确定体外培养的最佳贮藏条件必须根据品种来确定.
6.4.2 离体保存材料应保持为整株或嫩枝, 或是自然形成的物种储存器官.
6.4.3 一个定期监测系统,以检查体外培养物的质量在慢生长储存, 和可能的污染, 应该到位.
低温贮藏的标准
6.5.1 选择用于超低温保存的外植体应具有尽可能高的质量, 并允许在切除和冷冻保存后继续发展.
6.5.2 在低温方案的每一步都应该单独测试和优化在活力和生存能力方面的外植体保留.
6.5.3 在手术切除和所有后续操作中,应采取措施来抵消活性氧(ROS)的破坏作用.
6.5.4 取出后,外植体应使用标准无菌程序进行消毒.

古怪的,. L., K. W. 迪克逊,米. C. Brundrett, K. Sivasithamparam. 2002. K .兰科植物保护与菌根组合. Sivasithamparam K. W. 迪克森和R. L. 巴雷特,编辑. 植物保护和生物多样性中的微生物. 伦敦Kluwer学术出版社.

Ballesteros D.V. C. 便士. 2017. 液氮贮藏过程中种子的生存与死亡:短寿命种子的案例研究. CryoLetters 38:278 - 289.

邦,E., B. 棕褐色. 2002. 植物组培繁殖中微生物污染物的研究. Sivasithamparam K. W. 迪克森和R. L. 巴雷特,编辑. 植物保护和生物多样性中的微生物. 伦敦Kluwer学术出版社.

特殊植物保护网络,于2018年5月29日通过

方特,J. B., K. 天堂,. T. 克莱默,年代. K. 沃尔什,T. Callicrate R. C. 花边,M. 胡扯,. Hird Meyer, P. P. 史密斯. 2016. 当我们不能依靠种子时该怎么办:植物园可以从动物园社区学习如何保护活的植物收藏. 美国植物学杂志103:1-3.

联合国粮食及农业组织(粮农组织) 2014. 粮食和农业植物遗传资源基因库标准e. 罗马,意大利.

费尔南德斯,H., A. Kumar和M. A. 里维拉,编辑. 2011. 与蕨类植物. 施普林格,纽约.

乔治,E. F. 1993. 植物组织培养繁殖. 第1部分:技术. 埃丁顿,英国,Exegetics有限公司.

乔治,E. F. 1996. 植物组织培养繁殖第2部分:实践. 埃丁顿,英国,Exegetics有限公司.

Griffth, M.P., M. Calonje,. W. Meerow F. 图坦卡蒙,.T. 克莱默,. Hird T.M. 麦哲伦,C.E. Husby. 2015. 一个植物园的苏铁采集能捕获野生种群的遗传多样性吗. 植物科学进展(英文版):1-10.

-潘尼斯,B., B. 移液管,R. 斯文. 2005. 顶端分生组织的液滴玻璃化:适用于所有的低温保存方案 芭蕉科. 植物科学168:45-55.

便士,V. C. 2011. 评估濒危植物“体外”繁殖和保护的成本. 体外细胞 & 发育生物学-植物47:176-187.

便士,V. C., J. A. 桑多瓦尔,V. M. 维拉波斯,F. 恩格尔曼氏、编辑. 2002. 种质资源保存的体外采集技术. IPGRI技术公告第. 7. 国际植物遗传资源研究所,意大利罗马.

里德,B. M., S. 和田J. DeNoma R. P. Niedz. 2013. 矿质营养影响梨离体生理反应. 体外细胞 & 发育生物学-植物49:699-709.

里德,B. M.编辑. 2008. 植物低温保存:实用指南. 施普林格,纽约.

萨阿德一. I. M. 和一个. M. Elshahed 2012. 植物组织培养基在植物离体培养中的研究进展,于2018年5月29日通过.

酒井法子,., D. 平井伯昌,T. Niino. 2008. 基于pvs的玻璃化和封装玻璃化技术的发展. 里德,B,第33-57页. M.编辑. 植物低温保存:实用指南. 施普林格,纽约.

Seaton P.T., S.T Hosomi., C.C.库斯托迪奥T.R. 标志、N.B. Machado-Neto, H.W. 普里查德. 2018. 兰花种子和花粉:一个长期储存、可行性评估和保存的工具包. Y:.I. 李和E.T. 杨编:兰花传播:从实验室到温室-方法和协议. 施普林格协议手册. 纽约Humana出版社,纽约

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