马铃薯茎尖超低温保存耐性细胞学基础的研究

发布时间：2020-11-05 03:19

　　 马铃薯是世界上重要的粮食作物之一,种质资源的安全保存是马铃薯种质利用、新基因挖掘、优异品种育种等产业发展的物质基础。已采用多种保存形式进行马铃薯种质的保存,如田间圃位保存、试管苗保存、超低温保存等。超低温保存是无性繁殖作物种质长期安全保存的重要方法,研发优化的玻璃化等超低温保存技术已用于马铃薯超低温保存,但超低温保存机理研究较少。本研究以马铃薯品种“呼自81-213”、“Q 504”和“克新4号”试管苗茎尖为试验材料,采用小滴玻璃化法超低温保存,通过对关键步骤茎尖恢复培养,分析超低温保存关键步骤对茎尖成活率的影响；利用优化的2,3,5-三苯基四氮唑(TTC)染色条件对茎尖进行活力染色,观察关键步骤的茎尖细胞存活模式；采用差示扫描量热分析和超低温电镜扫描观察技术探讨超低温关键步骤马铃薯茎尖细胞水分变化。以期从超低温保存关键步骤茎尖细胞的存活模式和水分变化角度揭示茎尖细胞的损伤和存活机理,主要研究结果如下：1.新鲜茎尖和蔗糖预培养后茎尖直接恢复培养成活率为100%,PVS2处理30 min和60 min后茎尖成活率下降。液氮保存后,茎尖经恢复培养后成活率继续降低,且PVS2处理30 min的茎尖成活率低于PVS2处理60 min的茎尖成活率。2.马铃薯茎尖TTC活力染色条件的优化结果表明,40℃下染色2h为最佳染色条件。利用优化的TTC活力染色条件,对3个马铃薯品种小滴玻璃化超低温保存关键步骤处理的茎尖进行TTC活力观察。研究发现：经蔗糖预培养(MS培养液添加0.3 mol/L和0.5 mol/L蔗糖)的茎尖与新鲜茎尖均保持较高活力；经PVS2处理后茎尖表现时空特异性活力丧失和存活,分生组织和叶原基中间区域仍保持较高活力。通过对茎尖TTC活力染色面积测定,发现当茎尖TTC活力染色面积比≥0.4时,TTC活力染色与恢复培养存活率呈现极显著相关(P0.01)。且面积比≥0.45时的染色率更接近茎尖成活率。3.马铃薯茎尖热力学分析和超低温扫描电镜观察结果表明,与新鲜茎尖相比,蔗糖预培养和PVS2保护剂处理后,茎尖含水量逐渐降低,恢复培养4d后茎尖含水量恢复至新鲜茎尖含水量水平；新鲜茎尖、预培养后茎尖和恢复培养4d后茎尖内含结晶水,经超低温扫描电镜分析时有冰晶形成,经PVS2处理的茎尖细胞呈现了玻璃化状态。综上所述,在马铃薯小滴玻璃化法超低温保存过程中,茎尖分生组织出现了时空特异性活力丧失和存活,PVS2处理是茎尖超低温保存关键步骤,茎尖通过PVS2保护处理降低含水量,形成玻璃化状态避免冰晶形成。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S532
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 植物种质资源离体保存的现状及意义
    1.2 马铃薯种质资源保存的现状及意义
        1.2.1 田间圃位保存
        1.2.2 试管苗保存
        1.2.3 超低温保存
    1.3 植物种质资源超低温保存研究
        1.3.1 超低温保存的理论基础
        1.3.2 植物超低温保存结果评价
        1.3.3 植物超低温保存相关机理研究
    1.4 国内外马铃薯种质资源超低温保存研究
        1.4.1 国外马铃薯种质资源超低温保存研究
        1.4.2 我国马铃薯种质资源超低温保存研究
    1.5 本研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 技术路线
    2.3 实验方法
        2.3.1 组培苗培养
        2.3.2 超低温保存流程
        2.3.3 TTC活力染色
        2.3.4 差示扫描量热仪分析
        2.3.5 超低温扫描电镜
        2.3.6 数据分析
3 结果分析
    3.1 超低温保存关键步骤对马铃薯茎尖成活率的影响
    3.2 TTC染色结果分析
        3.2.1 马铃薯茎尖TTC活力染色条件优化
        3.2.2 马铃薯茎尖超低温保存过程TTC活力染色结果分析
    3.3 小滴玻璃化法超低温保存过程中DSC热力学分析
        3.3.1 茎尖含水量变化
        3.3.2 茎尖热力学指标
    3.4 马铃薯茎尖超低温保存Cryo-SEM显微观察
4 结论与讨论
    4.1 小滴玻璃化法超低温保存关键步骤马铃薯茎尖存活模式
    4.2 小滴玻璃化法超低温保存流程中马铃薯茎尖的DSC热力学指标
    4.3 小滴玻璃化法超低温保存流程中马铃薯茎尖结构Cryo-SEM观察
本研究的创新点及后续研究
参考文献
附录
    1 缩略词表
    2 主要仪器设备
致谢
研究生期间发表论文

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本文编号：2871045