植物細胞超低溫保存的主要方法
植物細胞的超低溫保存技術主要包括乾凍法、預凍法、兩步法、玻璃化法和包埋脫水法等。兩步法、預凍法和乾凍法是植物種質超低溫保存的傳統技術。80年代末至90年代初,玻璃化法和包埋脫水法開始套用於植物材料的超低溫保存。
乾凍法:
進行脫利用無菌空氣流,乾燥矽膠或飽和溶液表面的氣相等對樣品水處理,然後快速將樣品投入液氮貯存
預凍法:
樣品在添加冰凍保護劑(如蔗糖、海藻糖、二甲亞碸、甘油和乙二醇等)後置於零下某個溫度(一10~一70C,可通過置於家用冰櫃、低溫冰櫃或液氮蒸汽相中實現),若干小時或過夜後,將樣品投入液氮貯存。有些樣品用預凍法保存時,可不加冰凍保護劑。
兩步法:
樣品在添加冰凍保護劑後,用可控速率的降溫設備(程式降溫儀),以某個速率(每分鐘降0.1~5.0。C)將樣品降溫至轉移溫度(一般為一40~一70‘C),然後投入液氮貯存。冰凍保護劑成分、降溫速率和轉移溫度等因素影響凍存效果。預凍法實際上是降溫速率不嚴格控制的兩步法。
玻璃化法:
樣品用高濃度的複合冰凍保護劑(玻璃化保護劑)處理後.快速投入液氮貯存。生物物理學上,含水溶液能固化分成兩種主要形式,一種是冰晶態,一種是玻璃化態。如果溶液非常粘稠,降溫速度又非常快,冰晶難以生長或沒有充分時間生長,溶液就進入玻璃化態。進入玻璃化態時,水分子沒有發生重排,不產生結構和體積的變化,減輕了機械損傷和溶液效應損傷,改善了凍存效果。兩步法中的第一步是通過細胞外緩慢結冰引起胞外溶液濃縮,從而誘導胞內脫水;第二步是濃縮了的細胞質在快速投入液氮時進入胞內玻璃化態。而在玻璃化法超低溫保存中,細胞直接用極高濃度的保護劑脫水,快速降溫時胞內胞外都進入玻璃化態。
包埋脫水法:
莖尖、分生組織和體細胞胚等樣品用褐藻酸鈣包埋後,第一階段先在含高濃度蔗糖的培養基中脫水,第二階段再用無菌空氣流或乾燥矽膠脫水,然後投入液氮貯存。如果第二階段用玻璃化保護劑脫水後投入液氮貯存,可稱包埋玻璃化法;如果第二階段在冰櫃中脫水,可稱包埋預凍法;如果第二階段用程式降溫儀脫水,可稱包埋兩步法。