【理学论文】药用植物种质资源超低温保存研究

    我国是药用植物资源极为丰富的国家之一,据调查,目前我国共有中药资源12 807种,其中药用植物11 146种,占87.03%[1].随着经济的发展,人们对药用植物资源的需求量与日俱增,药用植物资源不仅局限于医疗用药,而且还广泛地应用于美容、保健、饮食等其他方面.长期以来,大多数的药用植物资源都靠野生采挖为主.由于许多药用植物资源的过度开采和使用,其产量已逐年萎缩,特别是一些名贵药用植物,如红景天、川贝母和冬虫夏草等,更是面临着灭绝的危险.因此,对药用植物种质资源实施有效地保护已是一项十分紧迫的任务.

    　药用植物种质资源超低温保存技术 药用植物种质资源超低温保存基本原理通常将-80℃以下的温度称为超低温.超低温冷冻保存一般以液氮为冷源,使温度维持在 -196℃左右.从理论上分析,生物材料在此温度下,其活细胞内的新陈代谢和生长活动几乎完全停止,处于"生机停顿"状态,从而能够有效保持生物材料的遗传稳定性,同时又可保持生物材料的形态发生潜能,这是一种不需要靠继代而可长期保存植物种质的有效方法.

   　细胞冻害理论. 植物组织结冰分为胞外结冰和胞内结冰两种. 胞外结冰是指在温度降低时,细胞间隙和细胞壁附近的水分结成冰,随着细胞间隙的蒸汽压降低,其周围细胞内的水分便向胞间隙方向移动,扩大了冰晶的体积.胞内结冰是指温度迅速下降,除了胞外结冰外,细胞内的水分也冻结. 细胞冻害是指在细胞内外形成的冰晶对细胞造成的伤害.据文献报道,细胞产生胞外结冰后会引起原生质过度脱水,造成冰晶体对细胞的机械损伤以及蛋白质变性等伤害.在冷冻降温过程中,许多植物细胞对低温下细胞外结冰具有一定的耐受力.但是如果植物细胞内的水结冰,冰晶在形成和融化时会对细胞产生直接的机械破坏作用,使得细胞结构的完整性遭到严重的破坏而无法进行正常的生理功能,从而带来致命损伤.

    溶液玻璃化理论. 溶液在降温时,如果没有均一晶核或晶核生长缺乏足够时间将会形成过冷的溶液,其是低于冰点而不结冰的液态,继续降温,均一晶核开始形成,如果降温速度不够快,就形成尖锐的冰晶;若降温速度足够快,均一晶核很少或几乎没有形成,或均一晶核生长缺乏足够的时间,溶液就进入无定形的玻璃化状[3].