PROSPECTS FOR CRYOPRESERVATION OF SEEDS USED TO STORE THE GENETIC RESOURCES OF CONIFER PLANTS

Г.Ф. Сафина, М.А. Николаева

Abstract


Increasing logged land areas in combination with natural disasters and reduced biodiversity in Russia makes it expedient to preserve the genetic resources of forest trees ex situ at seed banks. However, no seeds bank of the main forest trees has been established so far. In 2011, a long-term experimental storage of pine ((Рinus sylvestris L.) and spruce (Picea abies (L.) Karst.) seeds has been initiated. Different temperature regimens i.e., +20, +4, –18 and –182 °С (liquid nitrogen vapor) are used in the experiment. In the present work, the first interim results of 3 years of the experimental storage are presented. Batches of seeds were harvested in different years (1996 to 2011) and hence have different quality parameters. Seeds that were pre-dried to 4,2–4,4% of moister content show clear advantages of negative over positive temperatures used for storage. The greatest decreases in germinability, by 7–64 and 20–30% for spruce and pine, respectively, were shown by seeds stored at +20 °C. At +4 °C, germinability was decreased only in the seeds of the earliest harvestings. At –18 and –182 °C germinability remained virtually intact and in some cases even somewhat increased. The most sensitive parameters, such as the short term synchronicity of germination and the rate of germination at 15 days, and contamination of seeds with microflora, showed trends to be better upon cryopreservation compared with storage at –18 °C. These differences are expected to increase with increasing storage time. On the whole, the initial conditions of seed, their moisture content, and storage temperature are critical for seeds preservation during storage. Freshly harvested pine and spruce seeds may be stored for a short time (2 to 3 years) at +4 °C. A temperature of about –18 °C may be recommended for about 5 years of storage. Cryopreservation is the most promising regimen to the long-term storage of genetic resources of conifer trees.

Keywords


seeds storage, pine tree, spruce tree, germinability, cryopreservation.


Как процитировать материал

References


Бутенко О.Ю., Бондаренко А.С., Пелевина Н.Н. Влияние режимов замораживания и оттаивания на всхожесть семян сосны и ели //Труды СПб НИИЛХ. – 2014. – № 1. – С. 38–46.

Вепринцев Б.Н., Ротт Н.Н. Проблема сохранения генофонда. – М. : Знание, 1985. – С. 1–59.

Вепринцев Б.Н., Ротт Н.Н. Стратегия сохранения животного и растительного мира Земли // Консервация генетических ресурсов: Методы, проблемы, перспективы. – Пущино, 1991. – С. 5–18.

Грищенко В.И. Итоги и перспективы развития криобиологии и криомедицины // Криобиология. – 1988. – № 3. – С. 5–11.

Далецкая Т.В., Полякова Е.Н. Влияние криоконсервации на прорастание семян и некоторые стороны метаболизма // Биофизика живой клетки: Криоконсервация генетических ресурсов в проблеме сохранения биоразнообразия. – Т. 6. – 1994. – С. 81–85.

Жигунов А.В., Маркова И.А., Бондаренко А.С. Статистическая обработка материалов лесокультурных исследований. – СПб., 2002. – 86 с.

Илли И.Э. Жизнеспособность семян // Физиология семян. – М. : Наука, 1982. – С. 102– 124.

Лихачев Б.С. Определение силы роста семян зерновых культур по морфологической оценке проростков. Методические указания. – Л. : ВИР, 1975. – 15 с.

Мануильский В.Д. Формирование криорезистентности и устойчивости растений к низким температурам. – Киев, 1992. – 186 с.

Молканова О.И., Коротков О.И., Ветчинкина Е.М. и соавт. Генетические банки растений: проблемы формирования, сохранения и использования // Вестник Удмуртского университета. – 2010. – Вып. 3. – С. 33–39.

Молодкин В.Ю. Значение влажности семян некоторых зерновых и зерновых бобовых культур при криоконсервации в жидком азоте // Бюлл. ВИР. – 1986. – № 165. – С. 22–24.

Нестерова С.В. Криоконсервация семян дикорастущих растений Приморского края // Автореф. дисс. канд. биол. наук. – Владивосток, 2004. – 24 с.

Николаева М.Г. Эколого-физиологические особенности покоя и прорастания семян: Итоги исследований за истекшее столетие // Ботанический журн. – 2001. – № 12. – С. 1–14.

Орехова Т.П. Семена дальневосточных деревянистых растений (морфология, биохимия и хранение). – Владивосток, 2005. – 161 с.

Орехова Т.П. Создание долговременного банка семян древесных видов – реальный способ сохранения их генофонда // Хвойные бореальной зоны. – 2010. – Т. XXVII. – № 1–2. – С. 25–31.

Розанов С.И. Место генетических криобанков в решении проблемы сохранения биоразнообразия // Биофизика живой клетки. – М.,1994. – Т. 6. – С. 8–13.

Родин А.Р., Калашникова Е.А., Родин С.А., Силаев Г.В. Лесные культуры. – М., 2002. – 440 с.

Сафина Г.Ф. Влияние низких и сверхнизких температур на жизнеспособность семян плодовых и ягодных растений // Вестник ВО ГиС. – 2008. – Т. 12. – С. 541–547.

Сафина Г.Ф., Бурмистров Л.А. Низкотемпературное и криогенное хранение семян груши Pyrus L. // Цитология. – 2004. – Т. 46. – С. 851.

Сидор А.И., Ковалевич А.И., Кончиц А.П. и соавт. Исследование качественных показателей семян сосны обыкновенной при длительном хранении // Лесное и охотничье хозяйство. – 2011. – № 11. – С. 22–32.

Тихонова В.Л. Долговременное хранение семян // Физиол. растений. – 1999. – Т. 46. – № 3. – С. 467–476.

Федосенко В.А. Использование сверхнизких температур для длительного хранения семян: Методы и техника // Бюлл. ВИР. – 1978. – № 77. – С. 53–57.

Указания по лесному семеноводству в Российской Федерации. – М. : ВНИИЦлесресурс, 2000. – 197 с.

Bonner F.T. Storage of seeds: Potential and limitation for germplasm conservation // Forerst. Ecol. Managment. – 1990. – Vol. 35. – Р. 35–43.

De Candolle A. De la germination sous les degrees divers de temperature constante // Arch. Sci. Phys. Nat. – 1865. – Vol. 24. – P. 243– 282.

De Candolle C., Pictet R. Recherches concernant l’action des basses tempertues sur la faculte germinative des grains // Arch. Sci. Phys. Nat. – 1879. – Vol. 354. – P. 629.

Dewar J., McKendrick J.G. On liquid air // Proc. Roy. Inst. – 1892. – Vol. 12. – P. 699.

Genebank Standards. – Rome: FAO/IPGRI, 1994.

Gresshoff P., Gartner E. Cryopreservation of Arabidopsis thaliana and other seeds by storage inliquid nitrogen // Arabidopsis Inform. Service. – 1977. – Vol. 14. – P. 12.

Pita J.M., Sanz V., Escudo A. Seed cryopreservation of seven Spanish native pine species // Silvae genet. – 1998. – Vol. 47. – P. 220– 223.

Sakai A., Noshiro М. Some factors contributing to the survival of crop seeds cooled to the temperature of liquid nitrogen // Crop Genetic Resources for Today and Tomorrow / Ed. by H. Frankel and J.G. Hawkes. – Cambridge Univ. Press, 1975. – P. 317–326.

Stanwood P.C., Bass L.N. Ultracold preservation of seed germplasm // Plant Cold Hardiness and Freezing Stress / Ed. by Ph. Li, A. Sakai. – N. Y., 1978. – P. 361–371.

Stanwood P.C., Bass L.N. Seed germplasm preservation using liquid nitrogen // Seed Sci. Technol. – 1981. – Vol. 9. – P. 423–437.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v6i4.181

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"