Банк семян

Резервное хранилище семян

Банк семян на западной региональной станции внедрения растений Министерства сельского хозяйства США

Банк семян (также банки семян или банк семян ) хранит семена для сохранения генетического разнообразия ; следовательно, это своего рода генный банк . Есть много причин хранить семена. Один из них — сохранить гены, необходимые селекционерам для повышения урожайности, устойчивости к болезням, засухоустойчивости , питательных качеств, вкуса и т. д. сельскохозяйственных культур . Другой подход заключается в предотвращении утраты генетического разнообразия редких или находящихся под угрозой исчезновения видов растений в попытке сохранить биоразнообразие ex situ . Многие растения, которые люди использовали столетия назад, сейчас используются реже; банки семян предлагают способ сохранить эту историческую и культурную ценность. Коллекции семян, хранящиеся при постоянной низкой температуре и низкой влажности, защищены от потери генетических ресурсов , которые в противном случае сохраняются in situ или в полевых коллекциях. Эти альтернативные «живые» коллекции могут быть повреждены стихийными бедствиями , вспышками болезней или войной. Банки семян считаются библиотеками семян , содержащими ценную информацию о разработанных стратегиях борьбы со стрессом растений и могут использоваться для создания генетически модифицированных версий существующих семян. Работа банков семян зачастую растягивается на десятилетия и даже столетия. Большинство банков семян финансируются государством, и семена обычно доступны для исследований, которые приносят пользу общественности. ^{[ нужна цитата ]}

Условия хранения и регенерация

Семена — это живые растения, и для поддержания их жизнеспособности в течение длительного времени необходимо соответствующим образом регулировать влажность и температуру хранения. По мере созревания на материнском растении многие семена приобретают врожденную способность выдерживать высыхание. Выживаемость этих так называемых «ортодоксальных» семян можно продлить за счет сухого хранения при низкой температуре. Уровень засухи и холода зависит главным образом от требуемой долговечности и доступных инвестиций в инфраструктуру. Практические рекомендации американского ученого 1950-х и 1960-х годов Джеймса Харрингтона известны как «Правила большого пальца». «Правило сотен» гласит, что сумма относительной влажности и температуры (в градусах Фаренгейта ) должна быть меньше 100, чтобы образец сохранялся в течение пяти лет. Другое правило заключается в том, что снижение содержания воды на 1% или температуры на 10 °F (5,6 °C) удвоит продолжительность жизни семян. Исследования 1990-х годов показали, что полезный эффект сушки или охлаждения ограничен, поэтому переусердствовать нельзя. ^{[ нужна цитата ]}

Понимая влияние содержания воды и температуры на долговечность семян, Отделение продовольствия и сельского хозяйства ООН и консалтинговая группа Bioversity International разработали набор стандартов для международных банков семян ^[1] для сохранения долговечности семян. В документе рекомендуется сушить семена до относительной влажности около 20%, запечатывать семена в высококачественные влагонепроницаемые контейнеры и хранить семена при температуре -20 ° C (-4 ° F). Эти условия часто называют «обычными» протоколами хранения. Таким образом можно хранить семена наших самых важных видов — кукурузы, пшеницы, риса, сои, гороха, помидоров, брокколи, дыни, подсолнечника и т. д. Однако есть много видов, которые производят семена, которые не выдерживают сушки или низких температур обычных протоколов хранения. Эти виды должны храниться в криогенных условиях. Семена цитрусовых, кофе, авокадо, какао, кокоса, папайи, дуба, грецкого ореха и ивы — вот несколько примеров видов, которые следует сохранять криогенно. ^{[ нужна цитата ]}

Как и все остальное, семена со временем портятся. Трудно предсказать, когда семена потеряют жизнеспособность, поэтому большинство авторитетных банков семян отслеживают потенциал всхожести во время хранения. Когда процент всхожести семян снижается ниже установленного уровня, семена необходимо пересадить и собрать свежие семена для еще одного раунда длительного хранения. ^[2]

Банки семян могут работать в гораздо более примитивных условиях, если целью является лишь поддержание ежегодных запасов семян и снижение затрат для фермеров в определенном районе. ^[3]

Проблемы

Одной из самых больших проблем для банков семян является отбор. Коллекции должны быть актуальными, а это означает, что они должны обеспечивать полезное генетическое разнообразие, доступное для общественности. Коллекции также должны быть эффективными, а это значит, что они не должны дублировать материалы, уже находящиеся в коллекциях. ^{[ нужна цитата ]}

Сохранение семян живыми на протяжении сотен лет – следующая самая большая задача. Ортодоксальные семена подходят для «традиционных» протоколов хранения, но существует множество типов семян, которые необходимо хранить с использованием нетрадиционных методов. Технология этих методов быстро развивается; местная институциональная инфраструктура может отсутствовать. ^{[ нужна цитата ]}

Некоторые семена невозможно сохранить живыми при хранении, и их необходимо регенерировать – высаживать, чтобы произвести новое количество семян, которые будут храниться в течение другого периода времени. ^{[4] [5]} Парзис и др. 2000 обнаружили, что это уменьшило эффективный размер популяции и аллели были потеряны. ^{[4] [5]} Открытие Парциса с тех пор было серьезно воспринято банками по всему миру и вызвало дальнейшую проверку: общепризнано, что регенерация не обеспечивает идеального сохранения разнообразия. ^{[4] [5]}

Альтернативы

Еще одной стратегией сохранения является сохранение видов растений, дающих семена, in-situ . Сохранение in-situ предполагает создание национальных парков , национальных лесов и национальных заповедников дикой природы как способ сохранения естественной среды обитания целевых организмов, производящих семена. Сохранение сельскохозяйственных ресурсов in-situ осуществляется на фермах. Это также позволяет растениям продолжать развиваться вместе с окружающей средой посредством естественного отбора. ^{[ нужна цитата ]}

Дендрарий сохраняет деревья , высаживая их на охраняемой территории. ^{[ нужна цитата ]}

Менее дорогая библиотека семян , поддерживаемая сообществом , может сохранить местный генетический материал. ^[6]

Явление покоя семян в почве хорошо известно и документировано (Hills and Morris 1992). ^[7] Однако подробная информация о роли таких «почвенных семенных банков» в северном Онтарио крайне ограничена, и необходимы исследования для определения видов и численности семян в почве различных типов леса, а также определить функцию семенного банка в динамике растительности после нарушений. Приведены сравнительные таблицы густоты и разнообразия семян бореального и лиственного типов леса, а также обсуждены проведенные исследования. Этот обзор включает подробное обсуждение: (1) динамики семенного банка, (2) физиологии семян в семенном банке, (3) семенных банков бореальных и лиственных лесов, (4) динамики и сукцессии семенного банка и (5) рекомендаций по инициирует исследование банка семян в северном Онтарио. ^{[ нужна цитата ]}

Долголетие

Семена могут сохранять жизнеспособность сотни и даже тысячи лет. Самым старым семенем, датированным углеродом-14 , из которого выросло жизнеспособное растение, было семя иудейской финиковой пальмы возрастом около 2000 лет, найденное во время раскопок во дворце Ирода Великого в Израиле . ^[8]

В феврале 2012 года российские ученые объявили, что регенерировали узколистный кампион ( Silene stenophylla ) из семян возрастом 32 000 лет. Семя было найдено в норе на глубине 124 футов (38 м) под вечной мерзлотой Сибири вместе с 800 000 других семян. Семенную ткань выращивали в пробирках до тех пор, пока ее нельзя было пересадить в почву. Это иллюстрирует долгосрочную жизнеспособность ДНК в надлежащих условиях. ^[9]

Изменение климата

Ожидается, что усилия по сохранению, такие как создание банков семян, будут играть более важную роль по мере прогрессирования изменения климата . ^[10] Банки семян предлагают общинам источник климатически устойчивых семян, способных противостоять изменению местного климата. ^[11] Поскольку проблемы возникают из-за изменения климата, общественные банки семян могут улучшить доступ к разнообразному выбору адаптированных к местным условиям культур, а также улучшить понимание коренными народами управления растениями, такого как выбор семян, обработка, хранение и распространение. ^[12]

Удобства

Культуры тканей растений, выращиваемые в банке семян Министерства сельского хозяйства США , Национальном центре сохранения генетических ресурсов.

По состоянию на 2006 год насчитывается около 6 миллионов образцов или образцов определенной популяции, хранящихся в виде семян примерно в 1300 генных банках по всему миру. ^[13] Это количество представляет собой небольшую долю мирового биоразнообразия , и многие регионы мира еще не был полностью исследован.

• Глобальное семенное хранилище Шпицбергена было построено внутри горы из песчаника в искусственном туннеле на замерзшем норвежском острове Шпицберген , который является частью архипелага Шпицберген , примерно в 1307 километрах (812 миль) от Северного полюса. Он создан, чтобы пережить такие катастрофы, как ядерная война и мировая война. Он управляется Глобальным фондом разнообразия сельскохозяйственных культур . Вечная мерзлота в этом районе удержит хранилище ниже точки замерзания воды, а семена защищены стенами из железобетона толщиной 1 метр. Имеются два шлюза и две взрывозащищенные двери. ^[14] Первые семена были приняты в хранилище 26 февраля 2008 года.
• Банк семян «Миллениум» расположен в здании Wellcome Trust Millennium Building (WTMB), расположенном на территории Уэйкхерст-Плейс в Западном Суссексе , недалеко от Лондона , в Англии , Великобритания . Это крупнейший банк семян в мире (в долгосрочной перспективе он как минимум в 100 раз больше, чем Глобальное семенное хранилище Шпицбергена ), ^[15] предоставляющий место для хранения миллиардов образцов семян в многоэтажном подземном хранилище, защищенном от ядерной бомбы. ^[15] Его конечной целью является сохранение всех возможных видов растений. Своего первого рубежа в 10% компания достигла в 2009 году, а следующий рубеж в 25% планируется достичь к 2020 году. ^[15] Важно отметить, что они также распределяют семена в другие ключевые места. по всему миру каждые 10 лет проводите тесты на всхожесть каждого вида и другие важные исследования. ^{[15] [16]}
• Австралийский генный банк зерна (AGG) — национальный центр хранения генетического материала для селекции и исследований растений. Генный банк сотрудничает с Австралийским банком семян в рамках проекта по выращиванию диких родственников австралийских сельскохозяйственных культур. Он расположен в инновационном парке Grains в Хоршеме, штат Виктория, Австралия, и был официально открыт в марте 2014 года. Основной причиной создания банка были экстремальные температуры в этом районе, достигающие 40 градусов по Цельсию (104 градуса по Фаренгейту). летнее время. Из-за этого им приходилось обеспечивать охрану зерна круглый год. Целью Генбанка является сбор и сохранение семян диких видов австралийских сельскохозяйственных культур, которые еще недостаточно представлены в существующих коллекциях.
• Бывший банк семян Нового Южного Уэльса специализируется на местной австралийской флоре, особенно на видах, находящихся под угрозой исчезновения Нового Южного Уэльса. Проект был основан в 1986 году как неотъемлемая часть Австралийского ботанического сада на горе Аннан. Seedbank Нового Южного Уэльса сотрудничает с Millennium Seed Bank с 2003 года. ^[17] С тех пор банк семян был заменен в рамках масштабной модернизации австралийским PlantBank .
• Николай Вавилов (1887–1943) — русский генетик и ботаник, который посредством ботанико-агрономических экспедиций собирал семена со всего мира. Он основал один из первых банков семян в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург), который пережил 28-месячную блокаду Ленинграда во время Второй мировой войны . Несколько ботаников вместо того, чтобы съесть собранные семена, умерли от голода. ^[18] В настоящее время институт известен как Вавиловский институт растениеводства . История выживания этого объекта во время осады драматизирована в художественном фильме Джессики Орек 2019 года « Один человек умирает миллион раз ». ^[19]
• BBA (Бидж Бачао Андолан — движение «Спасите семена») зародилось в конце 1980-х годов в Уттаракханде, Индия, под руководством Виджая Джардхари. Банки семян были созданы для хранения местных сортов семян. ^[20]
• Национальный центр сохранения генетических ресурсов, ^[21] Форт-Коллинз, Колорадо , США.
• Программа пустынных бобовых (DELEP) фокусируется на диких видах растений семейства бобовых ( Fabaceae ), в частности на бобовых из засушливых регионов мира. Банк семян DELEP в настоящее время насчитывает более 3600 коллекций семян, представляющих почти 1400 видов бобовых культур засушливых земель, происходящих из 65 стран на шести континентах. Его резервная копия (по крайней мере частично) хранится в Национальном центре сохранения генетических ресурсов и в Глобальном хранилище семян Шпицбергена . Банк семян DELEP является аккредитованной коллекцией Североамериканского консорциума по охране растений. ^[22]
• Национальный генбанк растений Украины был создан в 1990-е годы в Украине. Описанный как один из крупнейших банков семян в мире, ^[23] он был поврежден во время российского вторжения на Украину в 2022 году, но в значительной степени уцелел. ^{[24] [25]}
• В Центре зародышевой плазмы овощей IRAE хранится более 10 000 образцов пяти овощных культур в виде семян: коллекции баклажанов (баклажанов), перца, томатов, дыни и салата, а также их дикие или культивируемые родственники хранятся в Авиньоне, Франция. Образцы из коллекций имеют географически разное происхождение, в целом хорошо описаны и зафиксированы по признакам, представляющим агрономический или научный интерес, и имеют имеющиеся паспортные данные. ^[26]
• Индийское семенное хранилище , Чанг Ла , Ладакх , Индия

Классификация банков семян

Банки семян можно разделить на три основных профиля: ассистенциалистские, продуктивные и консерваторские. На практике многие банки семян сочетают в себе эти три основных типа, и у них могут быть разные приоритеты в зависимости от контекста и целей банка семян. ^[27]

1. Ассистентиалистские банки семян: Эти банки семян в первую очередь направлены на поддержку потребностей местных сообществ и мелких фермеров. Они сосредоточены на предоставлении образцов семян, которые хорошо подходят к местным условиям и просты в выращивании и уходе. Они отдают предпочтение образцам семян, которые имеют высокий потенциал урожайности, устойчивы к вредителям и болезням и могут быть выращены с минимальными затратами.
2. Банки семян продуктивистов. Эти банки семян в первую очередь направлены на поддержку крупномасштабного сельскохозяйственного производства и коммерческого земледелия. Они сосредоточены на предоставлении образцов семян, которые имеют высокий потенциал урожайности, устойчивы к вредителям и болезням и могут быть выращены с минимальными затратами. Они отдают предпочтение образцам семян, которые хорошо подходят для крупномасштабного механизированного земледелия и могут выращиваться в больших количествах.
3. Банки семян для охраны природы. Эти банки семян в первую очередь направлены на сохранение генетического разнообразия диких и одомашненных видов растений. Они сосредоточены на сохранении генетического разнообразия видов растений и предоставляют образцы семян для программ исследований и селекции. Они отдают предпочтение образцам семян, которые редки, находятся под угрозой исчезновения или имеют уникальные генетические характеристики.

Ранние концепции

В зороастрийской мифологии Ахура Мазда поручил Йиме , легендарному царю древней Персии, построить подземное сооружение под названием Вара для хранения двух семян от каждого вида растений, известных в мире. Семена должны были быть получены из образцов растений, не имеющих дефектов, а сама конструкция должна была выдержать 300-летнюю апокалиптическую зиму. ^[28] Некоторые ученые предположили, что скандинавским эквивалентом этого мифа является подземный сад Одайнсакер , который был предназначен для того, чтобы выдержать трехлетнюю зиму фимбул , предшествовавшую Рагнароку , чтобы защитить людей (и, по-видимому, растения), которые вновь заселят мир после это событие. ^[29]

Смотрите также

• Агроэкология
• Банки биоразнообразия
• Природоохранное движение
• Генный банк
• Генофонд
• Гермоплазма
• Семейная реликвия
• Индексный семинар
• Международный договор о генетических ресурсах растений для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства
• Ковчег знаний
• Список тем сохранения
• Партнерство банка семян тысячелетия
• Православное семя
• Непокорное семя
• Семенная компания
• Библиотека семян
• Экономия семян
• Обмен семенами
• Почвенный банк семян

Рекомендации

1. «Стандарты генных банков генетических ресурсов растений для производства продовольствия и сельского хозяйства» (PDF) . ФАО . Рим. 2014 . Проверено 7 июня 2023 г.
2. Хонг, Т.Д. и Р.Х. Эллис. 1996. Протокол определения поведения при хранении семян. Технический бюллетень IPGRI № 1. (Дж. М. Энгельс и Дж. Толл, т. ред.) Международный институт генетических ресурсов растений, Рим, Италия. ISBN 92-9043-279-9 [1] 
3. "Стражники общественных банков семян Мозамбика" . ФАО ООН ( Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций) . Проверено 14 сентября 2021 г.
4. ван де Вау, Марк; Кик, Крис; ван Хинтум, Тео; ван Треурен, Роб; Виссер, Берт (19 октября 2009 г.). «Генетическая эрозия сельскохозяйственных культур: концепция, результаты исследований и проблемы». Генетические ресурсы растений . НИАБ ( Национальный институт сельскохозяйственной ботаники ) ( CUP ). 8 (1): 1–15. дои : 10.1017/s1479262109990062. ISSN  1479-2621. S2CID  54496219.
5. Спунер, Дэвид; Треурен, Роб ван; Висенте, MC (2005). Молекулярные маркеры для управления генбанками . Рим , Италия: Международный институт генетических ресурсов растений (IPGRI). стр. VIII+126. hdl : 10113/11672. ISBN 978-92-9043-684-3. OCLC  136956590. S2CID  83426985. NADLC № 11672. AGRIS id QJ2007000031. Биоразнообразие PDF. CGIAR hdl : 10568/104976 .
6. «Воспитание наследия растений: две группы предоставляют садоводам семена и растения» . 23 марта 2012 г.
7. Хиллз, Южная Каролина; Моррис, Д.М. 1992. Функция семенных банков в северных лесных экосистемах: обзор литературы. Онт. Мин. Нат. Ресурс., Онт. Для. Рез. Институт, Су-Сент. Мари ОН, Для. Рез. Инф. Пап., № 107. 25 с.
8. Национальное географическое общество
9. Фриер, Сара (20 февраля 2012 г.). «32 000-летнее растение возродилось из древних плодов, найденных во льдах Сибири». Блумберг .
10. Гриффитс, Кейт (апрель 2015 г.). «Максимальное увеличение филогенетического разнообразия семенных банков». Биология сохранения . 29 (2): 370–81. дои : 10.1111/cobi.12390. PMID  25196170. S2CID  20537959.
11. Махарджан, Шри (февраль 2018 г.). «Роль и вклад общинных банков семян в адаптации к климату в Непе». Развитие на практике . 28 (2): 292–302. дои : 10.1080/09614524.2018.1418838. S2CID  158910274.
12. Вернуй, Ронни (апрель 2017 г.). «Роль общественных банков семян в адаптации к изменению климата» (PDF) . Развитие на практике . 27 (3): 316–327. дои : 10.1080/09614524.2017.1294653 . S2CID  157455756.
13. Раджасекхаран, ЧП (1 января 2015 г.). «Банк генов для сохранения ex situ генетических ресурсов растений». В Бахадуре, Бир; Раджам, Манчикатла Венкат; Сахиджрам, Лила; Кришнамурти, К.В. (ред.). Биология растений и биотехнология . Спрингер Индия. стр. 445–459. дои : 10.1007/978-81-322-2283-5_23. ISBN 9788132222828.
14. «Начинаются работы над арктическим семенным хранилищем - CNN.com» . www.cnn.com . Архивировано из оригинала 11 февраля 2007 года . Проверено 12 января 2022 г.
15. Дрори, Джонатан (май 2009 г.). «Почему мы храним миллиарды семян». ТЕД2009 . ТЭД (конференция) . Архивировано из оригинала 8 декабря 2011 г. Проверено 11 декабря 2011 г.
16. "Банки семян мира | Кью" . www.kew.org . Архивировано из оригинала 6 июля 2008 года . Проверено 7 июня 2023 г.
17. «О банке семян Нового Южного Уэльса - Королевские ботанические сады и доменный фонд - Сидней, Австралия» . Архивировано из оригинала 1 июня 2013 г. Проверено 2 октября 2012 г.
18. «УЧЕНЫЕ УМЕРЛИ, ОХРАНЯЯ СЕМЕНА ВО ВРЕМЯ ВОЙНЫ» . 13 мая 1992 года.
19. Дэвид Эрлих (27 июля 2022 г.). «Обзор« Один человек умирает миллион раз »: захватывающий портрет сохранения на краю света». Индивайр . Проверено 2 августа 2022 г.
20. Движение «Спасите семена» в Уттаракханде, Гималаи, Индия. Архивировано 30 июня 2015 г., в Wayback Machine.
21. «Национальный центр сохранения генетических ресурсов». Архивировано из оригинала 12 ноября 2011 года . Проверено 7 июня 2023 г.
22. «Программа пустынных бобовых (DELEP) | Главная» . 24 января 2019 г.
23. "Национальный центр генетических ресурсов растений Украины - Институт рослинництва им. В. Я. Юрьева НААН" . Юрьев.com.ua . Проверено 18 мая 2022 г.
24. "Вийськови рф повнению уменьшили єдиний в Україні генетичний банк рослин" . www.ukrinform.ua (на украинском языке). 16 мая 2022 г. Проверено 18 мая 2022 г.
25. «Сельскохозяйственным исследованиям Украины угрожает война» . Экономист . Проверено 18 мая 2022 г.
26. Салинье, Жереми; Лефевр, Вероника; Бесомб, Дидье; Берк, Элен; Косс, Матильда; Донэ, Мари-Кристин; Догимонт, Кэтрин; Гусопулос, Джульетта; Грос, Кристоф; Мезоннёв, Бриджит; Маклеод, Луи (27 января 2022 г.). «Центр зародышевой плазмы овощей ИНРАЭ: географически и фенотипически разнообразные коллекции и их использование в генетике и селекции растений». Растения . 11 (3): 347. doi : 10.3390/plants11030347 . ISSN  2223-7747. ПМЦ 8838894 . ПМИД  35161327. 
27. Пеллегрини, Пабло А.; Балатти, Гало Э. (1 декабря 2016 г.). «Ноевы ковчеги в XXI веке. Типология семенных банков». Биоразнообразие и сохранение . 25 (13): 2753–2769. doi : 10.1007/s10531-016-1201-z. hdl : 11336/46868 . ISSN  1572-9710. S2CID  2545366.
28. Авеста, Вендидад, Фаргард 2:24-28.
29. Тевтонская мифология Виктора Ридберга (1906), т. 1, с. 307-43; т. 2, с. 380-89

дальнейшее чтение

• Эллис, Р.Х., Т.Д. Хонг и Э.Х. Робертс (1985). Справочник по технологии семян для генных банков, том II: Сборник конкретной информации о прорастании и рекомендаций по испытаниям. SGRP (Общесистемная программа генетических ресурсов). Рим, Италия. Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Энгельс, Дж. М. М. и Л. Виссер, изд. (2003). Руководство по эффективному управлению коллекциями зародышевой плазмы. CGN, ФАО, GRST, IPGRI, SGRP. Архивировано из оригинала 25 мая 2007 г.
• Камешвара Рао, Н., Дж. Хэнсон, М. Е. Дуллоо, К. Гош, А. Ноуэлл и М. Ларинде (2006). Руководство по обращению с семенами в генбанках. SGRP (Общесистемная программа генетических ресурсов). Рим, Италия. Архивировано из оригинала 21 января 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )147 с.
• Ку Б., Парди П.Г., Райт Б.Д.; и другие. (2004). Спасение семян. CABI, IFPRI, IPGRI, SGRP. Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Карафиллис, Николь С., изд. (2018). Теория Lebendsammlung. Pflanzen, Mikroben und Tiere als Biofakte в Генбанкене. Карл Альбер. Фрайбург, Германия.

Внешние ссылки

• Sustainablelivingsystems.org: «Типология общественных банков семян»