基于发生发育与流式细胞术终点指标筛选预冷冻保护剂用于海带生物库建设

《Journal of Applied Phycology》：Pre-freezing cryoprotectant screening using ontogenetic developmental and flow cytometry endpoints for kelp biobanking

摘要

海藻低温保存库是保障大型藻类遗传资源和支持海洋森林修复及养殖的重要策略。然而，冷冻保护剂（CPA）本身可能在冷冻前对细胞造成损伤，因此，确定能够最大限度降低毒性的浓度和暴露时间是开发冷冻保存方案的基本第一步。本研究开发了一种多终点预冷冻筛选方法，用于评估巨藻（Macrocystis pyrifera）和树状铁藻（Eisenia arborea）孢子中冷冻保护剂的毒性。将孢子分别暴露于5%、10%和20% v/v的二甲基亚砜（DMSO）、乙二醇（EG）和甘油（GLY）中，暴露时间为10、15和30分钟。通过发育反应（包括配子体密度、性别分化和幼年孢子体形成）以及流式细胞术测量膜完整性和氧化应激来评估毒性。DMSO是毒性最低的冷冻保护剂，但不同物种间最佳暴露条件有所不同。在M. pyrifera中，5%–10% DMSO处理30分钟会降低膜完整性，但孢子仍保留发育为配子体和幼年孢子体的能力。在E. arborea中，10% DMSO处理10分钟会相对于对照组降低膜完整性并增加氧化应激，但仍支持配子体和幼年孢子体的发育。相比之下，EG引起的负面效应更强，尤其在E. arborea中，EG会降低膜完整性、增加氧化应激，并损害配子体生长和孢子体形成。GLY在两个物种中均强烈抑制配子体发育。通过整合冷冻前多种生理和发育反应，该方法可支持更可靠的冷冻保护剂选择，减少完整冷冻保存试验所需的处理数量，并在减少时间和成本的同时可能提高长期方案的成功率。