美国农业科学研究院(ARS)承担了收集动植物种质资源的任务,目前该机构已经收集了45万份动植物种质资源。现在,专职负责植物种质资源收集保存的部门--美国农业科学研究院植物种质资源保存研究中心(The Plant Germplasm Preservation Research Unit,简称PGPRU)正在寻求更有效的手段来管理所收集的种质资源并使其保存得更长久。
收集种质资源并不仅仅是简单地将种子储藏起来。很多种质资源并不容易储存,因而科学家们必须找到更为有效的方法,尽可能地延长其储存期。同时,为了降低储存成本,研究人员又要设法减少那些没有储存价值的种质资源。即便如此,要储存的种质资源数量仍然是一个天文数字。现在,研究人员们正在使用分子生物学分析手段和数学模型,以使所储存的种质资源量保持在一个合理的水平,既可以满足大多数的研究需要,又不会储存太多不必要的种质资源。保存难以保存的材料野生稻是很重要的育种材料,
但其种子的储存期十分短,为了保存它,人们不得不每年进行繁育。植物生理学家沃特斯(Christina Walters)表示,这样的种子的确十分难以储存,每年都会因保存不当而失去大量宝贵的种质资源。野生稻以前的储存方法主要是在冰箱中冷藏,但即便如此,也难以保证其在一年之后还有生命力。每年春天必须用种植的手段进行繁育。
沃特斯和她的同事们正试图找到更好的保存手段。他们发现,种子的含水量是保存种子成功与否的关键。有些种子如果处理得当,使其水分缓慢释出,可以很好地保持其活力。同时,种子的含水量低,就可以在一定程度上避免其在冷藏中受到冻害,使之可以在低温环境中存活更长时间。沃特斯说,他们的试验表明,如果让野生稻种子中的水保持适量水平,可以使之在-5° C的条件下存活3年。
如果想让野生稻的种子保存更长时间,就需要更多工作,要将种子中的胚分离出来,然后将其保存在液氮中。将重复的品种去除如果说保存野生稻这样的种
质资源需要太多工作量的话,可是储存这样的种子毕竟还是有针对性的,不会为保存同样的东西而进行重复劳动。但是对于另一些植物,比如说大蒜,避免重复劳动就是个要解决的问题了。
大蒜通常用蒜瓣作为繁殖材料。由于是进行营养繁殖,个体之间的遗传物质几乎是相同的。这样在保存种质资源的过程中,就难免有重复,造成浪费。
大蒜的不同品种一般是多年以来基因突变结果。种植者给这些品种起了名字,然而由于在不同地区种植等原因,常常出现同一个品种有不同的品种名。现在已经难以根据品种名来有效地分辨大蒜的品种了。同时也难以从大蒜的形态上分辨出其品种。
为了解决这个问题,植物生理学家沃克(Gayle M.Volk)开发出了利用DNA标记物(DNA markers)来分辨不同大蒜品种的方法。他们对211个大蒜样本的DNA进行了扩增片断长度多态性(amplified fra gment length polym orphisms)分析。结果显示,很多具有不同品种名的样本之间并没有明显差异,也就是说,很可能是同一个品种。利用这种办法,就可以将具有多个品种名的同一个品种合并在一起,从而减少需要储存品种的数量。针对濒危植物的措施狐尾松一向被认为是地球上
现存最古老的生物之一,目前存活的植株有不少都生存了5000多年。然而,不幸的是狐尾松一直受到白松疱锈病的威胁。
目前,遗传学家理查德(Christopher M. Richards)和美国林业局研究人员斯赫特(Anna Schoettle)正在试图研究狐尾松的多样性,以及找出能够真正代表野外生长狐尾松特点的种群。
理查德说,他们必须找到狐尾松中一些重要的基因,比如能够抗白松疱锈病的基因。由于这个树种的花粉可以随风飘散很远,造成遗传物质极度分散。他们必须一棵树一棵树地研究其多样性。
理查德也同样使用了DNA检测技术,他发现,在狐尾松的基因组中有不少被他称为“跳跃基因(jumping genes)”的成分。这些跳跃基因十分有助于发现那些隐藏在种内的变异。快速恢复技术类似于狐尾松的情况,美国
的葡萄也受到了病害的威胁。这是一种细菌病害,在美国农业研究院的葡萄种质资源保存基地发生得尤其厉害。由于对葡萄采取的保存手段是在葡萄园中种植,成本很高。同时,大量发生的病虫害也对品种本身造成了威胁。
针对这个问题,植物生理学家托维尔(Leigh E.Towill)认为,使用低温保存的办法可以有效地解决这个问题,不但可以降低成本,而且可以保证这些品种的安全。
为了给其他研究人员争取到寻找解决细菌病害问题的时间,托维尔开发出一
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