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植物组织培养快繁技术:超低温保存方法

【摘要】:本法适用于细胞体积小、细胞质浓厚、含水量低、液泡化程度低的材料,如高度脱水的种子、花粉、球茎或块根、茎尖分生组织等。本法适用于成熟的、含有大液泡和含水量高的细胞,对保存在悬浮培养液中的细胞特别有效。材料悬浮培养细胞和愈伤组织的冷冻保存多使用此法。这种方法使细胞在解冻后呈现较高的活力。图9-3-1超低温保存的基本程序

(一)快速冷冻法

此法是将植物从0℃或其他预处理温度直接投入液氮,其降温速度在每分钟1000℃以上。在降温冷冻过程中,-10℃到-140℃是植物体内冰晶形成和增长的危险温度区,在此以下冰晶不再增生。因此,快速冷冻成功的关键在于利用超速冷冻,使细胞内的水迅速越过冰晶生长的危险温度区,达到玻璃化状态。本法适用于细胞体积小、细胞质浓厚、含水量低、液泡化程度低的材料,如高度脱水的种子、花粉、球茎或块根、茎尖分生组织等。

(二)慢速冷冻法

此法是以每分钟0.1℃~10℃的降温速度(一般1℃~2℃/min)使材料从0℃降至-100℃左右,随即浸入液氮,或者以同样的速度连续降温至-196℃。在此条件下细胞内的水有充足的时间不断转移到细胞外结冰,从而使细胞内的水分减少到最低限度,避免在细胞内结冰。本法适用于成熟的、含有大液泡和含水量高的细胞,对保存在悬浮培养液中的细胞特别有效。

(三)分步冷冻法

此法是指植物的组织和细胞在放入液氮前,经过短时间的低温锻炼。分步冷冻法可分为两步冷冻法和逐级冷冻法两种。

1.两步冷冻法

此法实际上是慢速冷冻法和快速冷冻法的结合。第一步是采用0.5℃~4℃/min的慢速降温,使温度从0℃降至-40℃;第二步是投入液氮迅速冷冻。植物材料在第一步冷冻后,必须停留一段时间,使材料充分脱水。材料悬浮培养细胞和愈伤组织的冷冻保存多使用此法。(www.chuimin.cn)

2.逐级冷冻法

此法是在程序降温仪或连续降温冷冻设备的条件下采用的一种冷冻保存方法。一般先制备不同等级温度的溶液,如-10℃、-15℃、-23℃、-35℃、-40℃等。植物材料经冷冻保护剂在0℃处理后,逐级通过这些温度,并在每一等级温度中停留一定时间(4~6 min),然后浸入液氮。这种方法使细胞在解冻后呈现较高的活力。

(四)干燥冷冻法

此法是将植物材料置于27℃~29℃烘箱内,使其含水量由72%~77%降至27%~40%后,再浸入液氮。该法可以使植物材料免遭冻死。用真空干燥法使细胞脱水则效果更好。

图9-3-1 超低温保存的基本程序