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冷冻保存是珍稀物种长期保存的可行方法,但缺乏长期存活数据。研究人员评估了阿文猪屎豆(Crotalaria avonensis)茎尖 3 - 16 年冷冻保存的 3 种方法,比较了液滴玻璃化法与包埋玻璃化法。结果显示超 92% 基因型长期保存后存活,该研究为植物保护提供了重要参考。
在植物保护的大舞台上,冷冻保存技术正逐渐崭露头角。对于那些无法通过传统种子银行保存的珍稀物种而言,冷冻保存(将组织存储在液氮中)是它们延续物种希望的重要手段。然而,这项技术虽然前景光明,却面临着诸多挑战。目前,人们对野生植物在冷冻保存后的长期存活情况知之甚少,大多数冷冻保存的植物样本保存时间不足 50 年,其存储寿命的上限尚未可知。而且,随着冷冻生物技术的不断发展,新旧方法的长期效果难以比较。在这样的背景下,为了更好地保护珍稀植物物种,研究人员开展了一项意义重大的研究。
美国的研究人员将目光聚焦于联邦濒危的阿文猪屎豆(Crotalaria avonensis)。阿文猪屎豆是一种生长在佛罗里达州中部威尔士湖岭的多年生灌木豆科植物,由于其结果率低、种子发芽率低,被归类为难以通过常规种子银行保存的 “特殊物种”。对它进行冷冻保存研究,不仅能为该物种的原位保护提供支持,还能确保其遗传多样性得以保留。
研究人员从 1998 年就开始对阿文猪屎豆的茎尖进行组织培养,为后续研究奠定基础。在本次研究中,他们主要采用了包埋玻璃化法的 3 种变体,对阿文猪屎豆茎尖进行了 3 - 16 年的冷冻保存,并评估其存活率。同时,还将新开发的液滴玻璃化法与传统的包埋玻璃化法进行了短期存活率的比较。
研究结果令人振奋:经过长期冷冻保存后,超过 92% 的储存基因型存活了下来。这一数据充分证明了冷冻保存技术在阿文猪屎豆保护中的可行性。而且,研究发现液滴玻璃化法相较于原始的包埋玻璃化法,似乎能提高存活率。另外,研究还验证了之前的一项指导原则,即液氮暴露后的初始存活率达到 40%,长期保存后的存活率就有 95% 的可能性;阿文猪屎豆初始存活率为 39% 时,每个基因型长期保存后的存活率也能达到 95%。这表明短期液氮暴露后的初始存活率可以作为长期存储存活率的一个指标,为相关从业者判断保存效果提供了参考。
研究结论再次强调了冷冻保存技术在濒危特殊植物物种保护中的巨大潜力和成功案例。这一研究成果发表在《Cryobiology》上,为全球范围内的植物保护工作提供了宝贵的经验和理论依据。它让人们看到了利用冷冻保存技术保护珍稀植物的希望,激励着更多的科研人员投身于植物保护领域的研究。未来,有望基于这些研究成果,进一步优化冷冻保存技术,保护更多的濒危植物物种,为地球的生物多样性保护贡献力量。
在研究方法上,研究人员首先对阿文猪屎豆进行组织培养,获取实验材料。之后,运用包埋玻璃化法的不同变体(EV、EVOP、EVstrips)以及液滴玻璃化法对茎尖进行处理并冷冻保存。最后,分析不同处理方式下样本的存活率。实验样本来自 4 个源种群,包含 97 个基因型。
在研究结果部分,“Summary statistics” 显示,研究分析了 483 个装有阿文猪屎豆的小瓶,这些小瓶采用不同程序在不同时间保存。“Discussion” 中指出,该研究成功使冷冻保存 4 - 16 年的阿文猪屎豆茎尖复苏,证明了冷冻保存技术的长期有效性。