探索低温保存种子玻璃状态下的生与死, 蕨类植物孢子和花粉:优化迁地保存的基础研究

丹妮·巴列斯特罗斯,克里斯蒂娜·沃尔特斯,休·W. 普里查德

皇家植物园邱园, 维康信托千年大厦, 联合王国, 美国农业部.、美国

通常是各种植物繁殖体(如.g., 种子, 花粉和蕨类植物孢子可以在零度以下干燥(或部分干燥)的环境中保存很长一段时间. 在这种条件下,这些繁殖体的细胞质凝固并形成玻璃状, 致命的水冻结不会发生, 代谢反应受到抑制. 然而, 干燥(或部分干燥)的植物繁殖体在低温贮藏过程中恶化并最终死亡, 包括在液氮温度下(i.e. < -150°C). 恶化的速度各不相同, 取决于物种和基因型, 并且经常受到繁殖体细胞干燥结构的影响. 在低温保存材料的玻璃状状态下探索生命和死亡是具有挑战性的, 这使得理解干燥植物繁殖体的老化机制变得困难. 然而, 层析成像新技术, 显微技术和生物物理学已经从结构的角度研究了低温保存的干燥植物繁殖体的寿命. 这些工具中最重要的是:差示扫描量热法, 动态力学分析, 微机断层扫描, 低温扫描电子显微镜. 他们提供了关于种子变质机制的有趣线索, 蕨类植物的孢子和花粉在干燥和低温下暴露和储存. 了解这些退化机制将有助于开发最优化的贮藏方案,最大限度地提高植物种质的迁地保存.