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为优化树莓（Rubus idaeus L.）休眠芽冷冻保存方案，研究人员探究脱水和冷冻条件对芽活力的影响。结果表明，芽脱水至湿度 22 - 23%、水活度 0.83 - 0.85 时保存效果最佳，快速解冻可提高存活率。该研究为树莓遗传资源长期保存提供可靠方法。
在植物遗传资源保护的大舞台上，冷冻保存技术是一颗闪耀的 “明星”，尤其是对于像树莓这样的木本植物，其休眠芽的冷冻保存意义非凡。然而，目前在冷冻保存过程中，不同植物物种甚至同一物种内的不同品种，对冷冻保存的耐受性差异很大，缺乏针对树莓休眠芽冷冻保存的优化方案，这使得长期稳定保存树莓遗传资源面临挑战。为了解决这些问题，来自捷克作物研究所（Crop Research Institute, Prague, Czech Republic）的研究人员开展了树莓休眠芽冷冻保存的相关研究。该研究成果对于树莓遗传资源的长期保存具有重要意义，且论文发表在《Cryobiology》上。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是差示扫描量热法（DSC），利用 Q2000 和 Discovery X3 差示扫描量热仪，在 - 90°C 至 25°C 温度范围内，以 10°C/min 的速率对样品进行冷却和加热，记录热效应，以此研究树莓芽的低温相变；二是水活度测量，使用 HP23 - AW - A 水活度仪测定树莓茎段的水活度；三是重量法测定水分含量，通过新鲜和干燥材料的重量差来确定样品的水分含量；四是进行冷冻抗性测试，将树莓单节茎段置于不同温度环境下，模拟冷冻过程，观察其抗性；五是采用两步冷冻法进行冷冻保存实验，先以 1°C/h 的速率从 - 4°C 冷却至 - 20°C 至 - 40°C，平衡 1h 或 24h 后浸入液氮，之后分别进行缓慢解冻（+4°C 过夜）或快速解冻（+38°C 水浴几分钟），并观察芽的再生情况 。
研究结果如下：
- 树莓组织脱水过程中的水分状态：研究发现，在冷冻脱水过程中，树莓休眠单节段的水活度和水分含量变化呈非线性动态。不同年份，茎段的初始水分含量和水活度会因天气等因素有所波动，但在相同脱水条件下，变化动态相似。当脱水使水分含量低于 35% 鲜重时，单节段脱水速率会发生急剧变化，且在该研究条件下，单节段无法脱水至低于 19 - 20% 的水分水平。通过 DSC 分析芽和木质部发现，随着组织脱水，融化峰面积、结晶和融化温度均降低，且芽脱水至水分含量低于 30% 时，结晶水百分比最小，接近 20 - 23% 时融化峰几乎消失，表明约 20% 的水是非结晶水。此外，脱水后的树莓芽活力较高，不同脱水水平间无显著差异。
- 休眠树莓芽的冷冻保存：对不同脱水水平的树莓单节茎段进行冷冻保存实验，通过霜害抗性测试确定第一步冷冻的最终温度为 - 30°C。对比 - 30°C 下 1h 和 24h 的退火时间以及快速和缓慢解冻方式对冷冻保存效率的影响，发现非脱水芽冷冻保存后无恢复，而芽的萌发率随脱水程度增加而提高。综合来看，两个树莓品种在芽脱水至水分含量 22 - 23%、水活度 0.83 - 0.85，结合第一步冷冻延长退火时间和快速解冻时，冷冻保存效果最佳。
研究结论和讨论部分指出，冷冻保存休眠芽的结果受多种因素影响。植物材料的初始状态难以标准化和控制，生长季节的各种因素会影响芽的生理状况，进而导致冷冻保存结果的差异，例如不同年份实验中树莓芽的再生情况就有很大差异。芽的采集时间对冷冻保存成功与否至关重要，一般建议在芽抗冻性最强、深度休眠时采集，在本研究中，布拉格地区 1 月至 2 月初采集树莓茎段较为合适，因为 2 月中旬后芽可能开始脱离休眠，降低对冷冻保存的耐受性。此外，脱水对冷冻保存成功起着关键作用，不同植物所需的脱水程度不同，水活度也是反映水分参与结晶过程可用性的关键参数。快速解冻比缓慢解冻更能提高树莓芽的存活率，尤其是对于中度脱水的芽，这是因为缓慢解冻可能导致重结晶和冰晶生长，对细胞造成损伤。同时，研究还发现树莓芽在脱水和冷冻保存后易受真菌感染，相比之下，体外（in vitro）培养方法可能更适用于评估树莓芽的活力，且已有研究利用体外培养技术成功实现了休眠桑树芽冷冻保存后的植株再生。
综上所述，该研究优化了树莓休眠芽的冷冻保存方案，明确了最佳的脱水程度、冷却和解冻条件，为树莓遗传资源的长期保存提供了科学依据。同时，研究也指出了冷冻保存过程中存在的问题，如影响因素复杂、易受真菌感染等，为后续进一步研究指明了方向，对于推动植物遗传资源保护领域的发展具有重要意义。
