(优选)超低温冷冻保存种质
超低温保存技术的相关机理综述

二甲基亚砜二甲基亚砜(DMSO)是一种含硫有机化合物,分子式为(CH3)2SO,常温下为无色无臭的透明液体,是一种吸湿性的可燃液体。
具有高极性、高沸点、热稳定性好、非质子、与水混溶的特性,能溶于乙醇、丙醇、苯和氯仿等大多数有机物,被誉为“万能溶剂”。
同时,氯化铬,氯化锰等过渡金属卤化物与氯化钾,氯化钠等卤化物在DMSO中有一定溶解度,故可以应用在有机电化学中。
二甲基亚砜广泛用作溶剂和反应试剂,特别是丙烯腈聚合反应中作加工溶剂和抽丝溶剂,作聚氨酯合成及抽丝溶剂,作聚酰胺,聚酰亚胺和聚砜树脂的合成溶剂,以及芳烃,丁二烯抽提溶剂和合成氯氟苯胺的溶剂等。
除此之外,在医药工业中二甲基亚砜还有直接用作某些药物的原料及载体。
二甲基亚砜本身有消炎止痛,利尿,镇静等作用,亦誉为“万灵药”,常作为止痛药物的活性组分添加于药物之中。
DMSO是二甲基亚砜,用途广泛。
用作乙炔、芳烃、二氧化硫及其他气体的溶剂以及腈纶纤维纺丝溶剂。
是一种即溶于水又溶于有机溶剂的极为重要的非质子极性溶剂。
对皮肤有极强的渗透性,有助于药物向人体渗透。
也可作为农药的添加剂。
也是一种十分重要的化学试剂。
DMSO也是一种渗透性保护剂,能够降低细胞冰点,减少冰晶的形成,减轻自由基对细胞损害,改变生物膜对电解质、药物、毒物和代谢产物的通透性。
但研究表明,DMSO存在一定的毒性作用,与蛋白质疏水集团发生作用,导致蛋白质变性,具有血管毒性和肝肾毒性。
DMSO存在一定的毒性作用,用的时候要避免其挥发,要准备1%-5%的氨水备用,皮肤沾上之后要用大量的水洗以及稀氨水洗涤.在防冻剂中的应用纯DMSO 的冰点是18.45℃,含水40%的DMSO在-60℃不冻,而且DMSO与水、雪混合时放热。
这种性质使DMSO可作为汽车防冻液、刹车油、液压液组分。
乙二醇防冻液在超过-40℃低温时已不适用。
而且比DMSO沸点低,有毒,易生产气阻。
DMSO 防冻液在北部严寒地区用于除冰剂,涂料、各种乳胶的防冻剂,汽油、航煤的防冰剂,骨髓、血液、低温保存的防冻剂等。
超低温冷冻技术应用于鱼精子保存的研究进展

超低温冷冻技术应用于鱼精子保存的研究进展一、超低温冷冻技术的原理和特点超低温冷冻技术是一种将生物样本(如细胞、组织、精子等)在极低温条件下迅速冷冻,并存储在液氮罐中的技术。
其主要原理是通过将生物样本的温度降至极低温度(通常为零下196摄氏度),使生物样本处于一种叫做“玻璃态”的状态,从而避免了细胞内部结构和生物大分子的冻结破坏。
超低温冷冻技术在生物样本保存和维持其活力方面具有独特的优势,因此被广泛应用于细胞培养、生物医学研究等领域。
超低温冷冻技术具有以下特点:1. 低温保存稳定性好:超低温冷冻技术能够将生物样本保存在极低温度下,使其处于基本静止状态,从而实现长期稳定保存。
2. 保存有效性强:超低温冷冻技术在保存生物样本的活力和遗传信息方面具有独特的优势,保持样本的原貌和功能。
3. 保存成本低廉:相比于其他生物样本保存方法,超低温冷冻技术的保存成本较低,操作简单,易于推广应用。
二、超低温冷冻技术在鱼精子保存中的研究进展近年来,随着超低温冷冻技术的不断完善和推广,越来越多的研究者开始将其应用于鱼精子的保存。
通过对不同鱼种精子的冷冻保存实验,得出了一系列具有重要意义的研究成果,有效地推动了鱼类资源的保护和利用。
1. 鱼精子的冷冻保存条件的优化在超低温冷冻技术应用于鱼精子保存的研究中,首要的问题是确定最适宜的冷冻保存条件。
研究者在选择冷冻保存液体、添加保护剂、采用不同的冷冻速率等方面进行了大量的实验研究,最终确定了适用于不同鱼种精子的最佳冷冻保存条件。
这为鱼精子保存的实际应用提供了有力的科学依据。
2. 对冷冻保存鱼精子的质量评估研究为了评估冷冻保存鱼精子的质量,研究者们进行了大量的质量评估研究,包括鱼精子的存活率、活力、形态以及遗传物质的完整性等指标。
通过大量的实验数据和对比分析,研究人员明确了超低温冷冻技术对鱼精子保存质量的影响规律,并提出了改进措施。
3. 鱼精子保存技术的实际应用除了在实验室条件下进行研究外,超低温冷冻技术在鱼精子保存领域也已得到了一定的实际应用。
第10章《种质保存》复习题及参考答案

第10章《种质保存》复习题及参考答案第11章种质保存⼀、填空:1、种质保存分为原地保存和异地保存两种⽅式;2、超低温保存分为:快速冷冻法、慢速冷冻法、分步冷冻法和⼲燥冷冻法四种冷冻⽅法;3、分步冷冻法分为:两步冷冻法和逐级冷冻法两种⽅式;4、冷冻保存后细胞和器官最基本的活⼒检测⽅法是再培养法。
⼆、名词解释:1、⼈⼯种⼦(artificial seeds)或体细胞种⼦(somatic seeds)。
任何⼀种在离体培养条件产⽣的繁殖体,⽆论是在涂膜胶囊中包裹的、裸露的或经过⼲燥的,只要能够发育成完整的植株,均称之为⼈⼯种⼦。
2、种质保存(germplasm conservation):是利⽤天然或⼈⼯创造的适宜环境,保存种质资源,使个体中所含有的遗传物质保持其完整性,有⾼的活⼒,能通过繁殖将其遗传特性传递下去。
3、超低温保存(cryopreservation):也叫冷冻保存(freeze preservation ),⼀般以液态氮(-196℃)为冷源,使温度维持在-196℃。
在如此低温下,新陈代谢活动基本停⽌,处于“⽣机停顿”状态。
三、问答题:1、提⾼冷冻后细胞或组织存活率的⽅法有哪些?(1)植物材料的性质冷冻前材料材料的性质,包括物种、基因型、抗寒性、年龄、形态结构和⽣理状态等,都会对冷冻效果产⽣很⼤影响。
(2)冷冻前的预处理:同步化、预培养、低温锻炼、冷冻防护剂(3)、解冻⽅法:快速解冻法;慢速解冻法(4)、重新培养2、为增强细胞的抗冻⼒,可对冷冻前的材料进⾏哪些预处理措施?(1)悬浮培养或继代培养(2)预培养(3)低温锻炼(4)冷冻防护剂3、常⽤的冷冻防护剂有哪些?其作⽤是什么?(1)常见种类:⼆甲基亚砜(DMSO),⽢油,糖,糖醇类等(2)作⽤:降低冰点,促进过冷却和“玻璃态化”的形成;提⾼溶液的黏滞性,阻⽌冰晶形成;DMSO可使膜物质分⼦重新分布,增强细胞膜的透性,在温度降低时,加速细胞内的⽔流往细胞外结冰,防⽌细胞内结冰产⽣伤害;稳定细胞内的⼤分⼦正常结构,特别是膜结构,阻⽌低温对膜的伤害。
植物种质的超低温保存

在培养基中添加生长延缓剂能有效减缓材料的生长。
a.不同抑制剂对不同植物材料的作用效果有所差 异 b.同一种抑制剂应用在不同植物中,要达到抑制 作用而不对植物造成伤害所需要的浓度也有所不 同。 c.在一种植物上有效地抑制剂在另一种植物上则 可能无效。
实验已经证明,利用多效唑可以使玉米、水稻、小麦和马铃 薯等的试管苗生长素率降低,同时移栽成活率提高。利用二 甲基氨基琥珀酰胺酸(B9)、矮壮素(CCC)可以使葡萄试 管苗的转管从3个月一次变为一年一次。如果将低温保存与 一些生长抑制剂配合使用,则效果更佳。
d.材料大小也有影响,太大影响预培养效果,冻 存易受冰晶伤害;太小则切取困难,而且增加切 取时对材料的伤害。 e.如果采用大田生长的植物的芽,最好选择在冬 季取材。因为夏季生长的芽都不耐寒,而经秋冬 季的低温锻炼后,植物体的抗冻能力提高,所以 动机去才有较高的存活率
10.2.2材料的预处理
预处理包括材料的预培养和低温预处理,目的是 减少系孢子油水的含量,使细胞经受低温锻炼, 以有效提高组织活细胞的抗冻能力。 •在冰冻保存前的预培养时常在培养基中加入一些 可以提高材料抗冻能力的物质,如山梨酸醇、脱 落酸、脯氨酸、和二甲基亚砜(DMSO)等,最 常用的方法是增加培培养基中蔗糖的浓度。
• (1)种子保存 目前常用的种质保存方法有以下几类: 特点:传统的种质资源保存的主要方式 种子保存占用空间少,保存期较长 易干燥、包装和运输 因此种子在低温下长期保存是防止良种衰变的一条重 要途径。 但是,随着储藏时间的延长,种子生活力逐渐下降, 而且易受病虫鼠害侵袭。 此外,这种方法对于无性繁殖的种类等不适用。
•
10.2.3.2保护剂预处理
配制保护剂时,应该将其溶解在培养基里, 或是溶解在有糖或无糖的水中。为防止对细 胞的渗透冲击,保护剂应在30~60min内逐 渐加入,如用甘油则加入速度需更慢。由于 DMSO有一定毒性,所以预处理应该在0℃ 左右的低温下进行。处理时间也不能过长, 一般不宜超过1h。
果树种质资源超低温保存研究进展

果树种质资源超低温保存研究进展随着科技的不断进步和人们对自然资源的认识不断提高,越来越多的果树种质资源被认为是生物多样性、食品安全和经济发展的关键资源。
然而,由于各种自然灾害和人为破坏的影响,许多宝贵的果树种质资源正面临丧失的威胁。
为了保护和利用这些宝贵的果树种质资源,超低温保存技术被广泛应用。
本文将系统地介绍一下果树种质资源超低温保存方面的研究进展,并讨论其未来的发展前景。
1. 超低温保存的原理和方法超低温保存是一种利用极低温度(通常在-80℃至-196℃之间)对生物材料进行保存的技术。
其原理是将生物材料放置在低温液体中,使水分子停止活动,从而防止组织细胞的损伤或死亡。
在超低温条件下,生物材料的代谢活动几乎完全停止,并且细胞组织的结构保持不变,可以长期保存。
目前主要的超低温保存方法有两种:液氮冷冻和离子凝胶冷冻。
2. 不同果树种质资源的超低温保存研究进展2.1 野生果树种质资源野生果树种质资源在生境保护、生态系统服务、食品加工和药用等方面具有重要的价值,因此种质资源保存至关重要。
目前对于不同种类的野生果树种质资源的超低温保存已经取得了部分成功。
例如,2007年荷兰瓦赫宁根大学的研究表明,苏门答腊的红毛丹种子可以在超低温下保存三年以上。
此外,在印度的橘子和柠檬种子中首次实现了成功的液氮冷冻保存,开展了超过十年的超低温保存研究。
2.2 经济果树种质资源经济果树种质资源是人们的食品和经济发展中不可或缺的资源。
然而,由于种质资源保护不力,这些果树品种正在遭受严重的基因流失。
因此,超低温保存对于维护经济果树种质资源的完整性和发展具有重要作用。
针对芒果、苹果、葡萄等不同经济果树品种的超低温保存已经开展了很多研究。
例如,在中国的研究中,将苹果和梨种子分别进行液氮冷冻和离子凝胶冷冻,成功实现了长时间的保存。
3. 对果树种质资源超低温保存技术的挑战和展望虽然超低温保存技术是维护并保护果树种质资源的重要手段,但是该技术也存在着一些挑战和限制。
植物种质的超低温保存

(三)基本程序
• 冰冻保护剂0℃预处理 • 如何选择冰冻保护剂:易溶于水;适当浓
度下对细胞无毒害;化冻后容易从组织细 胞中清除。 • 常用的冰冻保护剂:DMSO、甘油、糖、 PEG等。
(三)基本程序
• 3、降温冰冻操作
– 1)直接快速冷冻 – 2)分级冰冻法 – 3)玻璃化法
– 4)干燥冷冻法 – 5)包埋冻存法
(二)关键问题及解决措施
• 关键问题:在超低温条件下,冰冻过程中避免细 胞内水分结冰,解冻过程中防止细胞内水分次生 结冰。
• 解决措施:
– 选取细胞内自由水少、抗冻力强的植物材料; – 采取预处理措施,提高植物的抗冻力; – 在冷冻和解冻过程中尽量减少冰晶的形成;
(三)基本程序
• 1、材料的选择:
致培养物的染色体和基因型的变异;费用较高 • 超低温冷冻保存:在液氮超低温下保存种质的
技术。应用前景广阔。
一、离体保存方法
• 使保存种质处于缓慢生长或无生长状态, 需要时可迅速恢复生长。
• 抑制生长的方式:
– 降低温度 – 降低环境中的氧含量 – 使用生长延缓剂 – 其它方法
离体种质保存的优点
• 占用空间少,节省人力 、物力和土地; • 便于种质资源的交流利用; • 需要时,可以利用离体培养方法很快大量
• 玻璃化:液体转变为非晶体(玻璃态)的固化 过程。
• 原理:将高浓度的保护剂在超低温环境下凝固 ,形成无规则的玻璃化液,将玻璃化液和材料 一起处理一段时间后投入液氮中,此时冰冻保 护液和材料一起进入玻璃化状态(冰冻过程中 水分子没有发生重排,不形成冰晶,也不产生 结构和体积的改变。
玻璃化法
• 优势:设备简单、操作方便、冻存效果好。 • 影响因素: ✓ 玻璃化冰冻保护液的组成及浓度; ✓ 植物材料的脱水温度和脱水时间。
药用植物种质资源的超低温保存

·综述·△[基金项目] 广西科技计划项目(桂科AD17292004,桂科ZY1949023);广西壮族自治区药用植物园创新团队项目(桂药创2019011)[通信作者] 缪剑华,研究员,研究方向:药用植物保育学;E mail:mjh1962@vip 163 com药用植物种质资源的超低温保存△李翠,陈东亮,陈晓英,雷明,郭晓云,缪剑华广西壮族自治区药用植物园/广西药用资源保护与遗传改良重点实验室,广西 南宁 530023[摘要] 药用植物种质资源是发展中医药的特有野生生物资源和战略生物资源,药用植物种质资源的保存至关重要。
原位保存和离位保存是药用植物种质资源的主要保存方法,超低温保存是迄今为止最为安全、经济、有效的药用植物种质资源离位保存方法。
本文从超低温保存的原理及优势、材料的选择和预处理、保护剂的使用、化冻方法及药用植物超低温保存现状进行总结综述和展望,提出药用植物超低温保存研究应以遗传稳定性为首要考察指标并逐步与生产实践相结合。
[关键词] 药用植物;种质资源;超低温保存;原理[中图分类号] R282 2 [文献标识码] A [文章编号] 1673 4890(2020)06 0966 05doi:10 13313/j issn 1673 4890 20190807001CryopreservationofMedicalPlantGermplasmResourcesLICui,CHENDong liang,CHENXiao ying,LEIMing,GUOXiao yun,MIAOJian huaGuangxiBotanicalGardenofMedicinalPlants,GuangxiMedicinalResourcesConservationandGeneticImprovementLaboratory,Nanning530023,China[Abstract] GermplasmresourcesofmedicinalplantsareuniquewildliferesourcesandstrategicbiologicalresourcesinthedevelopmentoftraditionalChinesemedicine,andtheconservationofgermplasmresourcesofmedicinalplantsisparticularlyimportant Themainmethodsofpreservationofmedicinalplantgermplasmresourcesarein situpreservationandin situpreservation Byfar,cryopreservationisthemostsafe,economicalandeffectivemethodofex situpreservationofmedicinalplantresources Inthispaper,theprincipleandadvantage,materialselectionandpretreatment,protectiveagentusage,lowtemperaturedomestication,freezingmethod,andproblemsofmedicinalplantscryopreservationareanalyzedandsummarized Finally,itissuggestedthatthegeneticstabilityshouldbetakenastheprimaryindexintheresearchoncryopreservationofmedicinalplants,whichshouldbecombinedwithproductionpracticestepbystep[Keywords] medicinalplants;germplasmresource;cryopreservation;principle长久以来中药用传统方式为世人健康服务,其需求量正随着人们对健康生活需求的提升而不断增长。
简述作物种质资源的分类

简述作物种质资源的分类
作物种质资源是指植物的种子、果实、块茎、根茎等繁殖器官中所含的遗传物质,是农业生产的基础和保障。
根据不同的分类标准,作物种质资源可以分为以下几类:
1. 按植物分类学分类:按照植物的科、属、种等分类学单位进行分类,如水稻、小麦、玉米等。
2. 按生态地理分布分类:按照植物的生态地理分布进行分类,如热带作物、温带作物、寒带作物等。
3. 按育种目标分类:按照植物的育种目标进行分类,如高产作物、抗病作物、耐旱作物等。
4. 按基因型分类:按照植物的基因型进行分类,如纯合品种、杂合品种、杂交品种等。
5. 按遗传多样性分类:按照植物的遗传多样性进行分类,如地方品种、育成品种、野生品种等。
6. 按保存方式分类:按照植物的保存方式进行分类,如冷冻保存、干燥保存、超低温保存等。
7. 按利用价值分类:按照植物的利用价值进行分类,如粮食作物、经济作物、药用作物等。
8. 按国际标准分类:按照国际统一的作物种质资源分类标准进行分类,如国际种子检验协会(ISTA)的分类标准。
以上是作物种质资源的常见分类方式,不同的分类方式可以更好地满足不同领域的研究和应用需求。
同时,作物种质资源的保护和利用也是全球农业可持续发展的重要议题之一。
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保护剂预处理
配制保护剂时,应该将其溶解在 培养基里,或者是溶解在有糖或 无糖的水中。
保护剂应当缓慢加入。 使用复合冰冻保护剂比单独使用
更为有效。
降温冰冻操作
快速冷冻法 慢速冷冻法 预冷冻法 干燥冷冻法 包埋脱水法 玻璃化法
1、快速冷冻法
指将植物材料从0℃或者其他预处理温度直接 投入液氮中保存的方法,降温速度1000℃/min。
材料的预处理
❖材料的预培养
❖材料的低 温预处理
冰冻保护剂预处理
常用的冷冻防护剂:多为小分 子中性物质,在溶液中易结合 水分子发生水合作用,使溶液 粘性增加,弱化水的结晶过程, 达到保护的目的。
所使用的冷冻保护剂 应具有以下特性:
◆分子质量较小 ◆易于与溶剂混合 ◆快速渗入细胞 ◆无毒或毒性小 ◆易洗脱
抑制外植体生长的离体保存方 法
降低温度:抑制生长最常见的方 法。
降低环境中的氧含量:低气压处 理、低氧分压处理
使用生长延缓剂:多效唑、矮壮 素
其他方法:
种子保存
• 优点:占用空间少,保存期较长,易干 燥,易包装和运输。
• 缺点:不适用于无性繁殖的植物种类, 随着时间的延长,种子的生活力逐渐下 降,同时易受到病虫害的侵袭。
物的细胞或组织经过防冻处 理, 在液氮超低温- 196℃ 下保存的方法。
超低温冰箱
离体植物材料的超低温冰冻保存技术
植物材料的选取 材料的预处理 冰冻保护剂预处理 降温冷冻操作 化冻操作 化冻材料的活力检测
材料的选择
常用于离体超低温保存的常用植 物材料
愈伤组织、悬浮细胞、原生质体 花粉和花粉胚 茎尖、胚、幼龄植株
2、慢速冷冻法
将处于0℃或其他预处理温度的材料以1— 2℃/min的降温速度从起始温度降到-100℃, 稳定1h后,投入到液氮保存或以此降温速度连 续降温至-196℃的方法。
c、预冷冻法
指将植物保存材料放入液氮前,需经过短 暂时间的低温锻炼的方法。
d、干燥冷冻法
将材料置于27—29℃烘箱内降低植物含水 量,再投入液氮中保存的方法。
(优选)超低温冷冻保存种质
种质保存
• 是指利用天然或人工创造的适宜环 境保存种质资源,使个体中所含有 的遗传物质保持其完整性,有高的 活力,能通过繁殖将其遗传特性传 递下去。
按保存类型分类
按保存类型分类可分为两种类型
非原生境保存
原生境保存
亚马逊热带雨林
常用的种质保存方法
种子保存 种植保存 离体保存 超低温冷冻保存
e包埋冻存法
(
f玻璃化法
玻璃化冻存:采用添加高浓度抗 冻剂, 使细胞内水分固化形成玻 璃态的超低温贮存方法 。
特点 设备简单 操作方便 冻存效果好
化冻操作
a、快速解冻法 指将液氮中保存的材料直接投入到37—40℃
温水浴中进行解冻的方法。解冻的升温速度 为500—750℃/min。 b、慢速解冻法 将液氮中保存的材料先置于0℃低温下解冻, 再逐渐升至室温下进行解冻的方法。
种植保存
自然保护区,植物园,森林公园 缺点:占地多,需要大量的人力物力,
费用高,易受到自然灾害的影响
离体保存
优点:占用空间少,无病虫害以及自然灾害 的影响,不受季节限制。短时间可实现大量 植物的增殖,无病毒。
缺点:连续不断的继代培养可能会引起染色 体和基因型的变异。
种质资源超低温保存是将植
化冻材料的活力检测
• 检验化冻后材料的生活力和存活率的最 根本方法是再培养。
• FDA、TTC等染色的方法进行快速检测, 只能作为生活力的预测指标
超低温保存技术的发展
1973年科学家首次成功地超低温保存 了 胡萝卜悬浮细胞。
1993年,英国国家种质库采用超低温保存 离体的苹果种质进行再培养成功。
超低温保存种质技术的应用前景
• 悬浮细胞和愈伤组织的保存 • 生长点冷冻保存 • 胚状体(体细胞胚、花粉胚)冷冻保存 • 原生质体冷冻保存
小结
生物细胞的低温冻存是防止生物种质灭绝的 重要途径
低温冻存技术的应用取决于冻存技术和在培 养技术的成熟程度
根据细胞类型选择冻存和解冻方法是再培养 成功的前提