山东林业科技 ２０１３年第３期 总２０６期 ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１３．Ｎｏ．３ 文章编号：１００２—２７２４（２０１３）０３—０ｌＯ７—０３ 林木种质资源设施保护中的问题与思考 王玉玲 ，解孝满 一，韩 彪 ，刘 丹 ，耿宗琴 ，仝伯强。 （１．沂水县林业局，山东沂水２７６４００；２．山东省林木种质资源中心，山东济南２５００１４） 摘要：讨论了林木种质资源设施保护在保护林木物种遗传多样性中面临的挑战和问题，如低温保存、超低温保存和离体 培养保存等问题。认为设施保存在保存时间和保存效率方面要明显高于原地保护和异地保护，是林木种质资源保护的重要 手段之一。 关键词：设施保护；低温保存；超低温保存；离体培养保存；保存效率 中图分类号：￥７２２．１ 文献标识码：Ａ 当前，生物多样性保护问题已成为全球关注的 开展原地保护，加强动态监测已成为紧迫行动。 一个焦点，中国生物多样性丰富，但作为世界上经济 １．２异地保护 增长速度最快的国家，我国面临着经济高速发展对 异地保护将种质保存于该物种原生态生长地以 环境和生物多样性的巨大压力。林木种质资源是林 外的地方，通常通过种质保存圃收集的资源、良种基 木物种遗传多样性的载体，是林木生物多样性的基 地的遗传资源、植物园、树木园的树种等方式对其加 础，保护林木种质资源就是保护林木生物多样性的 以保存，作为备份，以保存某些可能在自然或人类主 基础。在林木种质资源保护的原地保护、异地保护 导的生态系统中丧失的多样性成分。对异地保护策 和设施保护３种保护方式中，设施保护已不仅是辅 略进行探索的需求是长期的。 助和补充，而成为重要的非替代性保护方法。 Ｉ．３设施保护 １ 林木种质资源保护概述 设施保存是在人工控制环境下排除环境压力和 破坏，有效保存种质材料。设施保存库通常以国际 林木种质资源保护包括原地保护、异地保护和 共识的标准建立，以便使种子相对容易收集，能代表 设施保护（如种质低温库、超低温库、离体培养）３个 物种内的多样性，并能被储藏在相对小的空间里。 方面。 在设施规模（从冰柜到走入式冷库）和范畴上（以保 １．１原地保护 存成千上万物种的种子为目标），设施库保存的范围 原地保护（如自然保护区、森林公园和湿地）是 都比较大。目前，国际上已开始一致行动，对濒危、 生物多样性保护的重要方法。但是，自然灾害、人为 特有和有重要社会经济价值的物种进行重点保护。 干扰以及经济发展（如各类资源开采、水电建设、旅 中国西南野生生物种质资源库与英国皇家植物园丘 游、林地用途改变，滥伐森林和火灾等）正使得处于 园千年种子库是目前世界上仅有的两个按照国际标 保护区和非保护区的物种遭受破坏和流失。人为原 准建立的野生生物种质资源保藏设施。目前，西南 因造成的片断化有可能使得濒危物种居群间的遗传 野生生物种质资源库已收集保存８４４４种、近７．５万 连续性丧失，而这些物种种群重建的周期可能是几 份野生生物种质资源。 十年甚至几百年。我国许多珍贵的林木种质资源还 未来得及利用就已灭绝，全国濒危和受威胁的高等 ２设施保护方法 植物物种数约４５００种，濒危植物种比例为１５ ，高 种质资源设施保存，包括低温保存、超低温保 于世界平均濒危和受威胁植物１Ｏ％的比例。因此， 存、离体培养保存等技术方法。 收稿日期：２０１３—０６—０３ ＊基金项目：山东（暖温带）珍稀濒危树种质资源保护与利用建设项目。 作者简介：王玉玲（１９７２一），女，本科，工程师，研究方向：林木种苗技术、森林培育。 ＊＊通讯作者 ・１０７・ 山东林业科技２０１３年第３期 ２．１低温保存 在常规条件下，种子贮藏生命力周期较短，种质 种保存的优点是使保存材料维持缓慢而不断的生 长。离体培养保存技术是中期保存种质的重要手 段，主要应用在稀有、濒危植物的种质繁殖与种质保 种子保存的有效性与安全性受到影响。但当种子含 水量适合，种子内基本上不含自由水时，大多数的酶 存，果树优良品种种质保存等方面。 活性处于钝化状态，生化反应不能或进行缓慢，而在 低温条件下，种子呼吸作用非常微弱，新陈代谢几乎 ３设施保护评估 对某个种质设施保护的经济评估难度很大，尤 其是那些未被研究、经济价值尚未完全明了的种质。 处于停止状态。所以，通过改善种子贮藏环境，将采 集的种子经过良好的干燥处理，降低种子含水量（通 常至１Ｏ 以下），密封于铝箔袋、铝瓶或玻璃瓶中， 因为，关于种质保护，一般很难判断具体价值由哪些 在黑暗的低温环境中予以保存，可大大延长种子贮 藏寿命而达到长期保存的目的。一般中期贮藏温度 为ｏ ｏｃ或ｏ ｏｃ以下，种子含水量为３ ９／６～７ ；长期贮 藏温度为一２Ｏ℃或更低的温度，种子含水量为３ ～７ 。 ２．２超低温保存 超低温保存技术至今已有近４０年的发展历史， 是目前种质资源唯一可靠的长期保存方法，可作为 大量收集和保存种质资源的有效手段，已建立了多 种保存方法，如二步降温法、预培养法、干燥法、预培 养干燥法、包埋干燥法、玻璃化法、包埋玻璃化法和 小滴冰冻法等。超低温保存技术具有操作简单和适 合保存多种种质资源的优势。可用超低温保存技术 保存的的材料种类众多，如种子、茎段、茎尖、胚、胚 状体、花粉、愈伤组织、悬浮细胞等。在液态氮的极 端低温（一１９６℃）或者在其气化温度（一１５０℃） 条件下，超低温保存种质资源的细胞分化、新陈代谢 以及生理、生化反应都将停止。据研究，在气态氮和 液态氮中保存的植物种子，其寿命可分别达到几百年 甚至几千年。超低温冷冻保存在木本植物中的应用， 极大的保持了种质的遗传稳定，具有占用空间少、需 劳动力少和维持成本低等优点，同时，超低温保存技 术在濒危种质资源的保存中发挥了巨大作用。 ２．３离体培养保存 离体培养保存研究始于上世纪７０年代，主要 是利用组织培养技术获得特定培养材料进行种质保 存。植物细胞和培养体在适宜条件下存在着一种典 型的生长模式，即首先进入称为延滞期的慢生长阶 段；随后是快生长阶段，细胞呈指数状态增生；最后； 培养体进入生长静止期；细胞数量保持衡定。从延 滞期到生长静止期的时间长度受多种因素的影响， 通过调节和改变与培养体生长有关的某些条件，延 长继代培养所需时间。种质离休培养保存就是通过 改变培养物生长的外界环境条件，使细胞生长降至 最小限度，但不死亡，从而达到保存种质的目的。这 ・１ ０８・ 因素组成。林木种质资源，由于此方面研究刚刚起 步，缺乏实例，但根据《生态系统和生物多样性经济》 做出的评估，在１００年的时间内，保护南非的好望角 植物区系中一个有花植物物种需要投人约２０万英 镑。而过去１０年时间的实际花费估计，英国千年种 子库保存每个物种的种子平均花费２１００英镑，仅仅 相当于原地保护１ 的资金投入。因此，设施保护 具有卓越的资金投入价值，可作为一个保险策略应 对在自然环境中不可逆转的物种丧失。 对于无性系的植物和产生顽拗性种子的物种， 超低温冷冻保存是唯一大规模、长期的设施保护手 段。其资金投入根据植物的种类而有所不同，以土 豆为例，超低温冷冻保存其芽尖每年需１３～２Ｏ欧 元／份，约为在种质圃保存维持费用的１／４。 ４问题与挑战 低温保存技术已经比较成熟，特别是在农作物 种质保存方面，但是由于林木种质的多样性更加丰 富，影响种质活力及寿命的各种不确定因素较多，所 以林木种质的低温保存仍然存在各种问题，面临诸 多挑战。因此，保存在种质库中的种质每间隔一定 时间要进行生命力监测，以判断种质是否保持活力 以及是否需要更换种质材料。 虽然在超低温保存方面有一定进展，但国内至 今还未建立起专有物种的林木种质资源库，缺乏林 木种质材料的中长期保存研究及遗传稳定性研究。 至今已被鉴定的顽拗型种子大多数都来自灌木或乔 木，据估算，全世界可能有超过２５ 的有花物种产 生顽拗型种子。但问题是目前尝不明确具体种质。 如何用设施保护的手段保存顽拗型种子，是今后较 长时间所面临的一大问题，超低温保存技术的发展 和更广泛的应用很大程度上会推动问题的解决。 离体培养保存的主要问题是，组织和细胞培养 中存在着大的遗传变异性，尤其是当包含了愈伤组 织时。组织培养的遗传不稳定性，使得这一技术很 山东林业科技 王玉玲等：林木种质资源设施保护中的问题与思考 ２０１３年第３期 难用于种质长期保存。因此，在离体培养保存中要 化保存技术的研究。根据种子的贮藏特性，选择合 选用本来就是比较稳定的培养物，如茎尖分生组织 适的保存方法、保存温度以及确定适当的保存周期。 培养物进行保存。一些报道认为，如果将种质离体 林木种质设施保存以长期维持种质生活力，保 培养与超低温保存相结合，把分生组织培养在液态 持种质寿命为基本目的，当种子生活力降低到一定 氮时（一１９６℃），则能较好地保存遗传稳定性，并可 限度时就必须更换种子库中的种子。因此，应加强 实现对顽拗型种子种质的长期保存。 贮藏种子生活力跟踪监测与继代保存技术研究，探 ５结论与思考 索快速、无损伤测定种子生活力的方法，延长离体培 养保存种质继代所需的时间，长期安全地保存种质， 种质资源保护，特别是设施保护是各种保护措 以保证保护行动的持续性。 施中最为经济有效的方法。通过对成千上万个物种 的有效保存，设施保护为减缓物种的灭绝和气候变 参考文献： 化对生物多样性的影响发挥了特别关键的作用，是 Ｅｌｉ林富荣，顾万春．植物种质资源设施保存研究进展ＥＪ］． 维护生物多样性的迫切需要，尤其是针对那些在生 世界林业研究，２００４，１７（４）：１９～２３ 物多样性热点地区生长的、产生顽拗型种子的物种。 ［２］熊兴耀，李炎林．木本植物种质资源超低温保存研究进展 超低温冷冻保存技术在设施保存中将发挥越来 ＥＪ］．湖南农业大学学报（自然科学版），２０１２，３８（４）：３４７～ ３５３ 越重要的作用。设施保护在资金投入、保存时间和 ［３］赵学丽，王洪梅，周志军．超低温保存技术在木本植物种 保存效率方面远远高于原地保护和异地保护方法。 质资源保存中的应用［Ｊ］．林业勘察设计，２０１１，１５８（２）：９７ 它作为一个有效和经济的重要保存手段，已得到越 ～９９ 来越多的认可。 Ｅ４３Ｌｉ Ｄｅｚｈｕ，Ｈｕｇｈ Ｐｒｉｔｅｈａｒｄ．Ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏＩｎｉｃｓ ｏｆ 目前对大部分林木种质的贮藏特性仍未有广泛 ｅｘｓｉｔｕ ｐｌａｎｔ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００９， 研究，缺乏系统资料。因此，应加强种质种子保存优 １４（１１）：６１４～６２ｌ （接第７８页） ［２］陈汉斌，郑亦津，李法曾．山东植物志（上卷）［Ｍ］．青岛． 物大麦属植物新记录。 青岛出版社，１９９２：３７９ 该植物营养含量较高，适口性高，牛、羊、马均采 ［３］郑亦津，范宗忠，张昭洁．山东植物新记录［Ｊ］．山东大学 食，是一种良好的牧草。东营路边该植物的出现，可 学报（自然科学版），１９９９，２５（２）：２３９～２４１ 能是由于牧业生产需要引进该品种作为牧草后，逸 ［４］李法曾．山东植物精要．北京．科学出版社，２００４：７５ ［５］李法曾，樊守金．山东植物志补遗（一）．广西植物ＥＪ］． 生而成。因此需要对其生态入侵特性进行进一步的 ２００４，２４（２）：１２２～１２ 观察，防止其成为入侵物种。另一方面，芒颖大麦草 Ｅ６３李法曾，张学杰．山东植物志补遗（二）．广西植物［Ｊ］． 在春天５月初即进人生殖生长，其小穗颜色粉绿，有 ２００６，２６（６）：５８１～５８２ 时略带红色，６～８月当其成熟时小穗及穗轴又转为 Ｅ７３马成亮．山东省植物区系新资料．西北植物学报［Ｊ］． 金黄色，芒、颖开展，姿态优美（图１），具有较好的景 ２００６，２６（８）：１６９７～１６９８ 观效果，是一种值得发展的观赏植物。 ［８］马成亮，王效忠．山东省植物区系新资料．安徽农业科学 ［Ｊ］．２００８，３６（６）：２４１３ 参考文献： Ｅ９３马成亮，刘世武．山东省植物区系新资料（续）．安徽农业 Ｅｌｉ郭本兆．中国植物志（第九卷．第三分册）［Ｍ］．北京．科学 科学［Ｊ］．２００８，３６（１２）：５１１３．５１２５ 出版社，１９８７：２７～２８ ・ １０９ ・
