探索冷冻种子、蕨类孢子和花粉玻璃态的生与死:优化异地保存的基础研究

丹妮·巴列斯特罗斯、克里斯蒂娜·沃尔特斯、休·W·普里查德

皇家植物园邱园,威康信托千禧大厦,英国,美国农业部。,美国

通常,各种植物繁殖体(例如种子、花粉和蕨类孢子)可以在低于零的温度下长时间干燥(或部分干燥)储存。在这种条件下,这些繁殖体的细胞质凝固并形成玻璃,不会发生致命的水冻结,并且代谢反应受到抑制。然而,干燥(或部分干燥)的植物繁殖体在低于零储存期间恶化并最终死亡,包括在液氮温度下(即 < -150°C)。退化率多种多样,取决于物种和基因型,并且通常受繁殖体细胞干燥结构的影响。在冷冻保存材料的玻璃态下探索生与死具有挑战性,这使得理解干燥植物繁殖体的老化机制变得困难。然而,断层扫描、显微镜和生物物理学方面的新技术已被用于从结构角度研究冷冻干燥植物繁殖体的寿命。这些工具中最重要的是:差示扫描量热法、动态机械分析、微型计算机断层扫描和冷冻扫描电子显微镜。他们提供了关于种子、蕨类孢子和花粉在干燥和亚零暴露和储存过程中变质机制的有趣线索。了解这些退化机制将有助于开发优化的储存方案,以最大限度地实现植物种质的异地保存。