第10章_植物种质资源的保存
细胞工程课件习题 答案
第三章植物组织与细胞培养的基本原理.一、单选题1、植物组织培养是建立在__ _理论基础上的。
A进化论 B植物细胞全能性 C基因决定论 D细胞多样性2、植物组织培养的培养基不含__ _。
A含 N物质 B碳源 C血清 D生长激素3、过滤除菌适用对象_ __。
A玻璃器皿 B塑料器皿 C金属器皿 D易被高温破坏的材料如抗生素、激素等试剂4、将___ 重新转移到成分相同的新鲜培养基上生长的过程称为继代培养。
A外殖体 B愈伤组织 C 生根苗 D 幼苗5、下列植物细胞全能性最高的是（）A. 形成层细胞B. 韧皮部细胞C. 木质部细胞D. 叶肉细胞6、植物组织培养过程中的脱分化是指（）A. 植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B. 未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C. 植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D. 取植物的枝芽培育成一株新植物的过程三、判断题1、根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉均是植物组织培养外殖体的来源。
( √ )2、一个细胞由分生状态转变为成熟状态的过程，叫脱分化。
( × )3、所有的植物培养材料都必须高压灭菌锅灭菌121℃、15分钟。
( × )4、继代培养的最适时间是愈伤组织的生长达到高峰期时。
（×）5、高温处理和低温处理均是控制胚状体同步化的方法（×）第四章植物离体无性繁殖和脱毒技术一、选择题（单选）1. 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。
目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。
这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A. 有丝分裂 B. 分化 C. 减数分裂 D. 全能性2、人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体，包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
下列与人工种子形成过程无关的是（）A．细胞的脱分化和再分化 B．细胞的全能性 C．细胞有丝分裂 D．细胞减数分裂3. 植物组织培养依据的原理，培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）①体细胞全能性②离体植物器官，组织或细胞③根，芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体A. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④B. ①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C. ①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、④4. 有关细胞全能性的叙述中，不正确的是（）A. 受精卵在自然条件下能够使后代细胞形成完整的个体，全能性最高B. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高C. 生物体内细胞由于分化，全能性不能表达D. 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性5、胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的（）A．愈伤组织 B．再分化 C．形成完整植株 D．取离体组织二、判断题1、无病毒苗（脱毒苗）就是植物体已没有病毒感染了（×）2、茎尖外植体的大小与脱毒效果成正比。
植物种质资源的保存
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三、保存方式的利弊
1、 原生境保存和异地保存
弊：需耗费巨大的人力、物力和土地，在实际中很难实施， 而且易受自然灾害、虫害和病害的侵袭，造成植物资源 的丧失。
2、 种质库（种子）保存
弊：1）生活力随储存期的延长逐渐丧失；2）无性繁殖的
植物（如苹果、柑橘等）难于采用种子保存；3）采用
无性繁殖来保持其优良性状的植物（许多果树），用种
第十章 植物种质资源的离体保
存
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1
概述
一、定义
➢ 植物种质资源（又称品种资源、遗传资源或基因资源）
是指携带各种不同遗传物质的植物总称，包括栽培，野 生及人工创造的各种植物的品种或品系。是生物多样性 的重要组成部分，是选育优质、高产、抗病（虫）、抗 逆新品种的物质基础，是生物技术研究取之不尽的基因 来源。
子繁殖后代会发生变异；4）顽拗型种子植物（芒果、
椰子、油棕等）因其种子不易干燥脱水和低温储藏，不
宜用种子保存或保存难度很大；5）有些植株不产生种
子，如脐橙、香蕉；6）易遭自然灾害袭击而使种质资
源丢失。
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三、保存方Байду номын сангаас的利弊
3、离体保存
是将植物外植体在无菌环境下进行组织培养， 并贮存在各类生长抑制条件下，使其缓慢生长或 停止生长，以达到长期保存的目的，而在需要利 用时可迅速恢复正常生长。
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第三节
植物物种资源的超低温保存
一、物种资源超低保存的发展概况 二、物种资源超低温保存的原理 三、超低温保存的基本程序 四、超低温保存的实例
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一、物种资源超低保存的发展概况
种质资源库的保存方法
种质资源库的保存方法植物种质资源保存主要有原地保存、异地保存和设施保存3种方式。
设施保存的场所又称种质资源库，英文意译为”种质银行“，是当前最有效、最安全的保存方式，它包括种子低温保存、超低温保存及种质离体保存等方法。
种质库保存以种子为主体的作物种质资源及其近缘野生植物，这些材料可随时提供给科研、教学及育种单位研究利用及其国际交换。
种质库在接纳到种子后，需对种子进行清选、生活力检测、干燥脱水等入库保存前处理，然后密封包装存入-18℃冷库。
入库保存种子的初始发芽率一般要求高于85%，种子含水量降至5%～6%。
根据科学家估算，在上述贮藏条件下，一般作物种子寿命可保存50年以上。
型号：TPZY-C林木种质资源保存主要有原地保存、异地保存和设施保存3种方式。
设施保存的场所又称林木种质资源库或林木种子标准样品库，英文意译为”种质银行“，是当前最有效、最安全的保存方式，它包括种子低温保存、超低温保存及种质离体保存等方法。
种质库保存以种子为主体的作物种质资源及其近缘野生植物，这些材料可随时提供给科研、教学及育种单位研究利用及其国际交换。
种质库在接纳到种子后，需对种子进行清选、生活力检测、干燥脱水等入库保存前处理，然后密封包装存入-18℃冷库。
托普仪器已为广大科研院校、教育及育种单位研发建设的林木种质资源库，助力种质资源保存工作。
托普林木种质资源库主控系统功能：1.全新动态恒温恒湿控制系统，响应快，精度高。
2.任意设定的温度、湿度控制参数，自动构成局部的微气候环境。
触摸屏尺寸不小于5.7英寸,所有的参数显示和设定均可在触摸屏上进行，在全彩色触摸屏上进行参数设置等操作的功能，可根据种子种类的不同选择最佳制冷或除湿的运行模式，可在触摸屏上直接设置温度，湿度，时间，模式等参数, 具有实时温湿度，历史温湿度数据曲线，设备运行状态显示，故障图形代码显示等专用功能。
3.整个控制系统具有计算机通讯接口，如有需要可以安装上位机软件对整个控制过程进行全程监控，对库房的的温湿度数据进行电脑数据显示、曲线显示、数据记录以及打印等。
种质保存(植物组织培养课件)
（七）将混合液涂在琼脂平板培养基上进行重新培养。 （八）细胞生命活力检查
超 低 温 库
马铃薯限制生长离体试管苗保存技术
（一）试管苗培 养
（二）延长试管 苗保存期
1.培养基中添 加脱落酸和 甘露醇
2.用塑料薄膜 封闭试管口
结构就遭到不可逆的破坏，导致细胞和组织死亡。植物 材料在超低温条件下，冰冻过程中避免了细胞内水分结 冰，并且在解冻过程中防止细胞内水分次生结冰而达到 植物材料保存目的。
植物细胞含水量大，冰冻保存难度大，投放液N2 中易引起组织和细胞死亡，故须借助于冷冻防护剂， 防止细胞冰冻或解冻时引起过度脱水而遭到破坏， 保护细胞。
（三）将含有20%脯氨酸的冷培养基分成4份并在1h内 逐渐加入到等量的冷细胞悬浮液中。
（四）将混合液在冰上保存1h后，转移到灭过菌的聚 丙烯安剖瓶中，盖好螺帽（每两个安剖瓶中用移液 枪接入1mL混合液）。
相关实践知识
（五）用可控降温仪以1℃/min的速度将按剖瓶冷却到-30℃， 并停留30～40min后投入到液氮冰箱中进行贮存。
指在天然或人工创造的适宜环境条件下，贮存植物种质， 使其保持生命力与遗传性的技术。
种质保存的方式
原地保存
异地保 存
原地保存主要通过建立自然保护区、天然公园来实现种 质保存的目的；
异地保存则通过建立植物园、种质资源圃、种子库以及
离体保存等方法来实现。
离体保存的意义
1、可使一些无性繁殖作物种质资源低温长期保存，避免资 源的丢失。
种质库要定期检查，保持清洁， 及时清除污染材料，并注意积累资 料。
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（二）超低温保存 一般以液N2为冷源
园艺植物育种学总论作业参考答案
第一章绪论1.简述园艺植物育种学的概念、内容和主要任务。
概念：园艺植物育种学是研究改良作物遗传性状和繁殖优良品种，特别是改良经济性状使之更符合人类生产和生活需要的理论和技术的科学。
内容：（1）育种目标的制定以及实现育种目标的策略；（2）种质资源的搜集、保存、研究、评价、利用及创新；（3）人工创造变异的途径、方法及技术；（4）人工选择的理论及方法；（5）主要目标性状的鉴定、遗传规律；（6）各种育种方法与应用；（7）新品种保护与品种审定（鉴定）、推广。
任务：研究育种规律；发掘、研究和利用各种种质资源；制定正确的育种目标；通过各种育种途径，应用先进的科学技术与手段，改良品种的遗传素质与群体构成，培育出高产、稳产、优质的新品种或新的类型。
并且在繁殖与推广新品种的过程中，保持优良品种的种性，提供量足、质优、价廉的生产用种，充分发挥优良品种的增产作用，促进高产、高效、优质农业的发展。
2.根据你掌握的进化理论与遗传学的知识，谈谈自然进化、人工进化与遗传改良的关系。
自然进化是自然变异和自然选择的进化；进化的方向主要取决于自然选择的方向。
进化结果是更适应环境，适者生存。
人工进化是人类为发展生产的需要，利用自然变异和人工创造变异，并进行人工选择的进化。
进化的方向主要取决于人工选择的方向。
进化结果是更适于生产，更是人类的需要。
人工进化比自然进化速度快。
二者的方向不完全一致。
遗传改良实际上就是作物的人工进化。
3.作物品种有何特性？园艺植物优良品种在生产中有什么作用？特性：（1）特异性：至少有一个以上明显不同于其他品种的可辨认的标志性状。
（2）一致性：品种内个体间的主要经济性状相对整齐一致。
（3）稳定性：经过繁殖，品种的主要性状相对稳定、没有明显变化。
（4）地区性：每个品种都有一定的适应地区和适宜的栽培条件。
（5）时间性：每个品种又有一定的寿命，即使用期限。
要不断创造符合需要的新品种来更换过时的老品种。
（6）局限性：每个品种都会存在某方面的缺陷，不可能在所有方面都符合生产、加工或消费要求。
种质资源保存方法
种质资源保存方法种质资源是亲代通过生殖细胞或体细胞直接传递给子代决定其性状的遗传物质，是生物遗传变异和生物多样性的物质基础，是新品种选育和改良的遗传物质基础。
种质资源的保存以种子形式保存方法为佳，此法具有最经济并能保持稳定的遗传性等优点。
种质资源保存方法主要有以下几种：1.干燥密封保存：在常温条件下在密封容器中加适量干燥剂保存种子的方法。
干燥剂可用生石灰、氯化钙、硅胶等，一般种子与干燥剂的比例以1∶2为宜，硅胶比例可适当提高。
2.低温保存：种子干燥后进行密封包装，然后置于低温条件下如冷库、冰箱内保存。
这是一种低温不控湿度的方法。
因此特别要注意存放种子的容器要严格密封，防止吸湿。
3.异地保存：将潮湿地区的种子移至到干燥、低温地区保存。
我国青海、新疆等地气候干燥寒冷，青海西宁常年平均气温6.0℃，平均相对湿度为53.9%，7月至9月的相对湿度在65%左右，即相当一个自然低温干燥库。
以上保存方法其共同特点是，种子含水量仍相对较高。
种子在贮藏中代谢仍比较旺盛，种子衰老快，种子温度常随外界环境的变化而变化，如密封不好，种子含水量还会与环境湿度平衡。
4.种质库保存：种质库库内有控湿设备，是当今保存种质资源较为理想的条件。
按贮藏期可分为短期保存，中期保存和长期保存三种。
短期库：库温控制在10℃~15℃，相对湿度在50%~60%。
种子用纸袋或布袋包装，一般可存放5年左右，作为临时应用材料，供鉴定、研究和分发。
中期库：库温0℃~10℃，相对湿度在50%以下。
种子用防潮材料包装并密封。
种子水分在8%左右，可保存15以上，保存种子主要是用作分发材料。
长期库：库温在-10℃~-20℃，相对湿度在30%~50%，种子含水量在4%~6%。
种子用铝盒或铝箔塑胶密封包装、或真空密封。
贮藏期50年~100年。
长期库贮藏，一般不作分发用，即当分发材料用完时可用作繁殖材料提取，所以也叫基础库。
复份异地保存：因为全部种子资源集中一处保存有很大危险性，为了防止万一，从种子中分出一部分，放置另异地进行复份保存，此种保存法称复份异地保存。
种质 保存
息从亲代传递给子代的遗传物质。 种质库：是指以种为单位的群体内的全部
遗传物质，它有许多个体的不同 基因所组成。又称基因库。 种质资源：具有种质并能繁殖的生物体统
称为种质资源或遗传资源。
二、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 物品种改良乃至农业可持续发展的基础。 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。
三、种质保存子，先形成冰晶中
心，而冰晶形成的速度与溶液成分、 降温速度有关。一般在-20℃—60℃范围内，晶体中心增长最快， 形成大块冰晶体之后，慢慢减速， 到-140℃时完全停止增长。
4、冷冻处理 （1）快速冷冻 将植物材料从0℃ 或者其它预处理温度直接投入 液氮中保存的方法。降温速度为1000 ℃/min。 植物体内的水分在降温冷冻过程中，从-10℃—140℃范围内是冰晶形成和增长的危险温度区， 到-140℃时完全停止增长，关键是利用高速降温
（2）慢速解冻 先置于0 ℃解冻，在逐渐升温至室 温。可以使水分慢慢渗入细胞内。
7、保存材料复苏培养 保存材料解冻后，需用液体培养基冲
洗几遍，除去冷冻防护剂的残留毒害。然 后可以在固体培养基上进行培养，进行正 常生长，再生植株。
重新生长的细胞（组织）
存活率=
100%
解冻的细胞（组织）
A, The shoot tip of papaya (arrows) from plantlet was
2、 贮藏保存 贮藏保存就是用控制贮藏条件 ( 主要是
第十章种质资源的保存
二、超低温保存方法
材料的准备
预处理
材料冰浴 加冷冻保护剂
遗传分析
降温冷冻
培养
活力测定
化冻
1、材料选择
▪ 茎尖和侧生分生组织 ▪ 愈伤组织/体细胞胚 ▪ 原生质体 ▪ 胚、胚乳、子叶、花粉、花药和种子 ▪ 多用茎尖、胚：长期培养的愈伤组织和悬浮细胞在遗传
上不稳定，无有效的控制方法，再生植株出现异质性， 茎尖培养得到的植株一般与亲本类型相同且茎尖具有高 度的再生能力。
pyrollidone，PVP）、蔗糖（Sucrose）、葡聚糖（右旋糖酐， Dextrane）、聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）、白蛋白 （Albumin）、羟乙基淀粉（Hydroxyethyl starch，HES）等。
▪ 广泛应用的为DMSO（二甲亚砜）， 5%~10%。一般与其 他抗冻剂结合使用，低温处理30~45min。
▪ 包埋：加有适量杀菌剂的包被液
加入一定比例的繁殖体 逐滴加入2.0%~2.5%的CaCl2溶液 30min后形成小球珠 水漂洗20min 置壳多糖溶液或SiO2粉末中
三、人工种子的应用
▪ 1. 应用：
▪ 长期贮藏种质。 ▪ 便于交流：体积小，可长距离运输。
▪ 2. 局限性：
▪ 繁殖体的制备（有些物种不易形成体细胞胚，种质的 筛选遗传性和发育同步性）
▪ 再生植株检测：从细胞学、分子生物学、形态学方 面检测，是检验保存方法的重要依据。
▪ 现有研究表明，超低温保存中不会发生遗传变异。
（1）. 冰冻脱水法
▪ 冰冻脱水法：通过保护性脱水进行超低温保存。 ▪ 原理：先将细胞冷却到一定温度（-40℃），此过程中细
胞外水结冰而细胞内不结冰，形成细胞内外的蒸气压差， 细胞内的水分不断扩散到细胞外，从而在样品浸入液氮 时细胞内不结冰。 ▪ 适用对象：质地均一的材料如愈伤组织
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三、低温保存的优点
低温保存的技术操作简单，需要设备 少，投资小，技术成熟，存活率高，保 存时间长等特点为。可以作为植物种质 资源的中长期保存方法。
2020/7/18
三、低温保存的优点
1、低温保存的技术操作简单。 以魔芋为例，选取茎尖分生组织为外植体， 建立试管苗无性系；选取生长健壮的、芽大 小为1.5cm的材料移入保存培养基，于25℃ ，光照度1000lx，12h条件下培养一周；转 入4℃黑暗中保存。材料每6个月继代培养一 次，继代培养时，从形态、经济性状、生理 生化等方面进行遗传稳定性鉴定。
2020/7/18
华南植物园
2020/7/18
西双版纳植物园
2020/7/18
三、保存方式的利弊
1、 原生境保存和异地保存
弊：需耗费巨大的人力、物力和土地，在实际中很难实施 ，而且易受自然灾害、虫害和病害的侵袭，造成植物资 源的丧失。
2、 种质库（种子）保存
弊：1）生活力随储存期的延长逐渐丧失；2）无性繁殖的 植物（如苹果、柑橘等）难于采用种子保存；3）采用 无性繁殖来保持其优良性状的植物（许多果树），用种 子繁殖后代会发生变异；4）顽拗型种子植物（芒果、 椰子、油棕等）因其种子不易干燥脱水和低温储藏，不 宜用种子保存或保存难度很大；5）有些植株不产生种 子，如脐橙、香蕉；6）易遭自然灾害袭击而使种质资 源丢失。
2020/7/18
二、常温保存的方法和原理
2、生长抑制剂保存法
在培养基中加入生长抑制剂以减缓培养材料的生长，达 到长期保存种质材料的保存方法。 生长调节剂：
脱落酸（ABA）、青鲜素、矮壮素（CCC）、多效唑等 使试管苗生长缓慢，生长健壮、叶色浓绿、移栽成活率高。
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二、常温保存的方法和原 理
怀
塘 雅
来
葡
葡
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2020/7/18
一、物种资源超低保存的发展概况
1.超低温保存发展 ① 20世纪70年代，Nag和Street证明胡萝卜悬浮培养细胞在 液氮中保存能恢复生长。
②1999年，Moukadiri等研究表明：超低温保存对水稻愈伤 组织再生后代的表性特征没有影响。 ③2001年.刘云国等发现苹果茎尖经保存后，谱带没有发生 变化。 2.结论 植物离体材料的超低温保存是长期保存种质资源的理想方 法。
2020/7/18
种质资源离体保存
方法包括： 常温限制生长保存 低温保存 超低温保存
2020/7/18
第一节 植物种质资源的常温限制生源保存，因为在这种 条件下，材料生长很快，需要经常进行继代，工作量 及费用增加，在继代过程中易受微生物的污染，而且
会由于取样的随机性造成基因资源的丢失。因此，常 温限制生长保存方法是使培养物处于无生长 或缓慢生长状态下抑制植物的生长。
2020/7/18
二、常温保存的方法和原理
1、高渗保存法
是指通过提高培养基的渗透压，减少培养物吸收 养分和水分的量，减缓生理代谢过程，从而减缓生 长速度，达到抑制培养物生长的种质保存方法。 高渗物质：甘露醇（4~6%）、蔗糖+甘露醇 高渗配合低温保存效果更明显。如： 6~10℃低温下，培养基中加4%甘露醇，可保存马 铃薯1 ~ 2年，存活率最高可达90%以上。
2020/7/18
珍 宝 岛 国 家 级 自 然 保 护 区
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内蒙古科尔沁国家级自然保护区
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龙门南昆山省级自然保护 区
2020/7/18
2、非原生态保存：是指种质保存于该植 物原生态生长地以外的地方。
➢ 包括：
异地保存（种质圃或植物园保存） 种质库（种子）保存 离体（试管）保存等。
2020/7/18
泰坦魔芋
2020/7/18
三、低温保存的优点
2、植物种质资源低温保存时间长，保存的数量多
。如葡萄在植株在9℃条件下，通过每一年转换一 次新鲜培养基，可以保存15年之久，而在常温的条 件下需要1-3个月转接一次，通过这种方法，在2m2 实验室面积上保存了800个葡萄品种。而在田间需 要1hm2土地。
2020/7/18
二、物种资源超低温保存的原理
在细胞冷冻保存时，由于
（一）超低温保存的原理
细胞外的水首先形成冰态， 引起细胞外渗透压升高，
化在，超仅低剩温下保不存能过被程利中用，的植束物缚细水胞，内导 细 导酶致 胞 致自促细 内 蛋由反胞 环 白水应脱 境 质被停水发变固，生性止进改，定，一变酶化几步，系或乎使可统汽所
燥储存类似。脱水和限制糖的供应量常被看成是一个正常种子 成202熟0/7经/18 历的类似过程。
第二节 植物种质资源的低温保存
一、低温保存的概念
植物种质资源的低温保存是指用离体培 养的方式在非冻结程度的低温下（一般 为1~9℃）保存种质方法。
对于植物而言，低温常常是指那些比 常温稍低一些的温度。
2020/7/18
二、低温保存的原理
在植物生长条件中，温度是个重要的 因素。植物必须有适宜的温度，当温度 降低以后，植物的成长速度就会受到抑 制而减慢，老化程度延缓，因而延长了 继代的时间间隔达到保存种质的目的。
2020/7/18
植物对低温的 耐受力不仅取决于 基因型，也是与它 们起源和生长的生 态条件有关。
正确选择适宜低 温是保存后高存活 率的关键。
2020/7/18
三、保存方式的利弊
3、离体保存 是将植物外植体在无菌环境下进行组织培养
，并贮存在各类生长抑制条件下，使其缓慢生 长或停止生长，以达到长期保存的目的，而在 需要利用时可迅速恢复正常生长。
种质资源的离体保存打破了植物生长季节 限制，具有节省贮存空间、便于运输和交流等 优点。对于利用营养器官繁殖的材料，可防止 多代繁殖造成种性退化及病毒感染，保证了种 质的优良性和遗传稳定性。
3、饥饿法 从培养基中减去1~2种营养元素，使植株缺乏相关营养而处于 最小生长量。
4、矿物油覆盖法 使培养材料与空气隔绝，延缓生长。
5、低光照培养 适当减弱光照强度，缩短光照时间，进而减缓试管苗生长。
6、低压保存 降低培养材料周围气压，达到抑制生长的目的分为低气压与 低氧压两种，保存原理相似。
7、干燥保存法 降低培养物水分，其生命活动就能延缓，这与传统的种子干