stringtranslate.com

Банк семян

Банк семян на Западной региональной станции интродукции растений Министерства сельского хозяйства США

Банк семян (также банки семян , банк семян или хранилище семян ) хранит семена для сохранения генетического разнообразия ; следовательно, это тип генного банка . [1] Существует много причин для хранения семян. Одна из них — сохранение генов, необходимых селекционерам для повышения урожайности, устойчивости к болезням, засухоустойчивости , питательных качеств, вкуса и т. д. сельскохозяйственных культур . Другая — предотвращение потери генетического разнообразия редких или находящихся под угрозой исчезновения видов растений в целях сохранения биоразнообразия ex situ . Многие растения, которые использовались людьми столетия назад, сейчас используются реже; банки семян предлагают способ сохранения этой исторической и культурной ценности. Коллекции семян, хранящиеся при постоянной низкой температуре и низкой влажности, защищены от потери генетических ресурсов , которые в противном случае поддерживаются in situ или в полевых коллекциях. [ требуется ссылка ] Эти альтернативные «живые» коллекции могут быть повреждены стихийными бедствиями , вспышками болезней или войной. Банки семян считаются библиотеками семян , содержащими ценную информацию об эволюционных стратегиях борьбы со стрессом растений, и могут использоваться для создания генетически модифицированных версий существующих семян. Работа банков семян часто охватывает десятилетия и даже столетия. Большинство банков семян финансируются государством, и семена обычно доступны для исследований, которые приносят пользу обществу. [ необходима 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 выживать при высыхании. Выживаемость этих так называемых «ортодоксальных» семян можно продлить путем сухого низкотемпературного хранения. Уровень сухости и холода в основном зависит 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 выжил 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 существует предел полезного эффекта сушки или охлаждения, поэтому с этим нельзя переусердствовать. [ необходима цитата ]

Понимая влияние содержания воды и температуры на долговечность семян, Продовольственное и сельскохозяйственное отделение Организации Объединенных Наций и консалтинговая группа Bioversity International разработали набор стандартов для международных банков семян [2] для сохранения долговечности семян. Документ рекомендует высушивать семена до относительной влажности около 20%, запечатывать семена в высококачественных влагонепроницаемых контейнерах и хранить семена при температуре −20 °C (−4 °F). Эти условия часто называют «обычными» протоколами хранения. Семена специй, считающихся наиболее важными — кукурузы, пшеницы, риса, сои, гороха, томата, брокколи, дыни, подсолнечника и т. д., хранятся таким образом [ требуется ссылка ] . Однако существует много видов, семена которых не выдерживают высыхания или низких температур обычных протоколов хранения. Эти виды необходимо хранить криогенно. Семена цитрусовых, кофе, авокадо, какао, кокоса, папайи, дуба, грецкого ореха и ивы — вот несколько примеров видов, которые следует сохранять криогенно. [ необходима ссылка ]

Как и все остальное, семена со временем деградируют. Трудно предсказать, когда семена потеряют жизнеспособность, поэтому большинство авторитетных банков семян отслеживают потенциал прорастания во время хранения. [3] Когда процент прорастания семян падает ниже предписанного значения, семена необходимо пересадить и собрать свежие семена для еще одного раунда длительного хранения. [4]

Банки семян могут работать в гораздо более примитивных условиях, если их цель состоит только в том, чтобы поддерживать ежегодные поставки семян и снижать издержки для фермеров в определенном районе. [5]

Вызовы

Одной из самых больших проблем для банков семян является селекция. Коллекции должны быть релевантными, а это значит, что они должны предоставлять полезное генетическое разнообразие, доступное для общественности. Коллекции также должны быть эффективными, а это значит, что они не должны дублировать материалы, которые уже есть в коллекциях. [ необходима цитата ]

Сохранение семян живыми в течение сотен лет — следующая по значимости задача. Ортодоксальные семена поддаются «традиционным» протоколам хранения, но есть много типов семян, которые необходимо хранить с использованием нетрадиционных методов. Технология для этих методов быстро развивается; местная институциональная инфраструктура может отсутствовать. [ необходима цитата ]

Некоторые семена невозможно сохранить живыми в хранилище, и их необходимо регенерировать – высаживать для получения нового количества семян, которые можно хранить в течение другого периода времени. [6] [7] Парзис и др. 2000 г. обнаружили, что это уменьшило эффективный размер популяции , а аллели были утеряны. [6] [7] С тех пор открытие Парзиса было воспринято всерьез банками по всему миру и вызвало дальнейшую проверку – широко признано, что регенерация не сохраняет разнообразие в полной мере. [6] [7]

Альтернативы

Сохранение in-situ видов растений, дающих семена, является еще одной стратегией сохранения . Сохранение in-situ включает создание национальных парков , национальных лесов и национальных заповедников как способ сохранения естественной среды обитания целевых организмов, дающих семена. Сохранение in-situ сельскохозяйственных ресурсов осуществляется на ферме. Это также позволяет растениям продолжать развиваться вместе с окружающей средой посредством естественного отбора. [ необходима цитата ]

Дендрарий сохраняет деревья , высаживая их на охраняемой территории. [ необходима цитата ]

Менее дорогостоящая библиотека семян , поддерживаемая сообществом, может сохранить местный генетический материал. [8]

Феномен покоя семян в почве хорошо известен и задокументирован (Hills and Morris 1992). [9] Подробная информация о роли таких «почвенных семенных банков» в северном Онтарио, однако, крайне ограничена, и необходимы исследования для определения видов и распространенности семян в почве в различных типах леса, а также для определения функции семенного банка в динамике растительности после нарушения. Представлены сравнительные таблицы плотности и разнообразия семян для бореальных и лиственных типов леса, и обсуждаются 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 началу исследования семенного банка в северном Онтарио. [ необходима ссылка ]

Долголетие

Семена могут быть жизнеспособными в течение сотен и даже тысяч лет. Самым старым семенем, датированным углеродом-14, которое выросло в жизнеспособное растение, было семя иудейской финиковой пальмы возрастом около 2000 лет, найденное при раскопках во дворце Ирода Великого в Израиле . [10]

В феврале 2012 года российские ученые объявили, что им удалось регенерировать узколистную смолевку ( Silene stenophylla ) из семени 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. Семенная ткань выращивалась в пробирках до тех пор, пока ее не удалось пересадить в почву. Это является примером долгосрочной жизнеспособности ДНК при надлежащих условиях. [11]

Изменение климата

Ожидается, что усилия по сохранению, такие как семенные банки, будут играть большую роль по мере прогрессирования изменения климата . [12] Семенные банки предлагают сообществам источник устойчивых к изменению климата семян, чтобы противостоять изменению местного климата. [13] Поскольку изменение климата вызывает трудности, семенные банки на базе сообществ могут улучшить доступ к разнообразному выбору адаптированных к местным условиям культур, а также улучшить понимание коренными народами управления растениями, например, отбора, обработки, хранения и распространения семян. [14]

Удобства

Культуры растительных тканей, выращиваемые в семенном банке Министерства сельского хозяйства США , Национальном центре сохранения генетических ресурсов

По состоянию на 2006 год в 1300 генных банках по всему миру хранилось около 6 миллионов образцов или образцов определенной популяции в виде семян. [15] Это количество представляет собой лишь небольшую часть мирового биоразнообразия , и многие регионы мира еще не полностью изучены.

Классификация семенных банков

Банки семян можно классифицировать по трем основным профилям: ассистенциалистские, продуктивистские или консерваторские. На практике многие банки семян сочетают в себе эти три основных типа, и они могут иметь разные приоритеты в зависимости от контекста и целей банка семян. [30]

  1. Банки семян Assistentialist: Эти банки семян в первую очередь нацелены на поддержку потребностей местных сообществ и мелких фермеров. Они сосредоточены на предоставлении образцов семян, которые хорошо подходят для местных условий и просты в выращивании и уходе. Они отдают приоритет образцам семян, которые имеют высокий потенциал урожайности, устойчивы к вредителям и болезням и могут быть выращены с минимальными затратами.
  2. Продуктивистские семенные банки: Эти семенные банки в первую очередь нацелены на поддержку крупномасштабного сельскохозяйственного производства и коммерческого фермерства. Они сосредоточены на предоставлении образцов семян с высоким потенциалом урожайности, устойчивых к вредителям и болезням и способных выращиваться с минимальными затратами. Они отдают приоритет образцам семян, которые хорошо подходят для крупномасштабного механизированного земледелия и могут выращиваться в больших количествах.
  3. Семенные банки Preservationist: Эти семенные банки в первую очередь нацелены на сохранение генетического разнообразия диких и одомашненных видов растений. Они сосредоточены на сохранении генетического разнообразия видов растений и предоставляют образцы семян для исследовательских и селекционных программ. Они отдают приоритет образцам семян, которые являются редкими, находящимися 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, чтобы хранить по два семени от каждого вида растений в известном мире. Семена должны были быть получены из образцов растений, которые не имели дефектов, а само сооружение должно было выдержать 300-летнюю апокалиптическую зиму. [31] Некоторые ученые предположили, что скандинавским эквивалентом этого мифа является подземный сад Одайнсакер , который должен был выдержать трехлетнюю зиму фимбул , предшествующую Рагнарёку , чтобы защитить людей (и, по-видимому, растения), которые должны были заново заселить мир после этого события. [32]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Бреман, Элинор; Баллестерос, Даниэль; Кастильо-Лоренцо, Елена; Коккель, Кристофер; Дики, Джон; Фарук, Айсия; О'Доннелл, Кэтрин; Оффорд, Кэтрин А.; Пиронон, Сэмюэл; Шаррок, Сюзанна; Улиан, Тициана (03.11.2021). «Проблемы и перспективы сохранения разнообразия растений — перспективы ботанических садов и семенного банка тысячелетия». Растения . 10 (11): 2371. doi : 10.3390/plants10112371 . ISSN  2223-7747. PMC 8623176.  PMID 34834734  .
  2. ^ «Стандарты генных банков для генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства» (PDF) . ФАО . Рим. 2014 . Получено 7 июня 2023 .
  3. ^ Вальдхардт, Р.; Фур-Боссдорф, К.; Отте, А. (29.11.2001). «Значение семенного банка как потенциала для восстановления растительности пахотных земель в маргинальном возделываемом ландшафте». Web Ecology . 2 (1): 83–87. doi : 10.5194/we-2-83-2001 . ISSN  2193-3081.
  4. ^ Хонг, Т.Д. и Р.Х. Эллис. 1996. Протокол определения поведения семян при хранении. Технический бюллетень IPGRI № 1. (JMM Engels и J. Toll, том. ред.) Международный институт генетических ресурсов растений, Рим, Италия. ISBN 92-9043-279-9 [1] 
  5. ^ "Хранители общественных банков семян Мозамбика". ФАО ООН ( Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций) . Получено 14 сентября 2021 г.
  6. ^ abc 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 . 8 (1). НИАБ ( Национальный институт сельскохозяйственной ботаники ) ( CUP ): 1–15. дои : 10.1017/s1479262109990062. ISSN  1479-2621. S2CID  54496219.
  7. ^ abc Спунер, Дэвид; Треурен, Роб ван; Висенте, MC de (2005). Молекулярные маркеры для управления генбанком . 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 .
  8. ^ «Забота о растительном наследии: две группы одалживают семена и растения садоводам». 23 марта 2012 г.
  9. ^ Хиллз, SC; Моррис, DM 1992. Функция семенных банков в северных лесных экосистемах: обзор литературы. Ont. Min. Nat. Resour., Ont. For. Res. Instit., Sault Ste. Marie ON, For. Res. Inf. Pap., № 107. 25 стр.
  10. ^ Национальное географическое общество
  11. ^ Фрайер, Сара (2012-02-20). «32 000-летнее растение возродилось из древнего плода, найденного во льдах Сибири». Bloomberg .
  12. ^ Гриффитс, Кейт (апрель 2015 г.). «Максимизация филогенетического разнообразия банков семян». Conservation Biology . 29 (2): 370–81. Bibcode : 2015ConBi..29..370G. doi : 10.1111/cobi.12390. PMID  25196170. S2CID  20537959.
  13. ^ Махарджан, Шри (февраль 2018 г.). «Роль и вклад общественных банков семян в адаптацию к изменению климата в Непе». Развитие на практике . 28 (2): 292–302. doi :10.1080/09614524.2018.1418838. S2CID  158910274.
  14. ^ Вернуй, Ронни (апрель 2017 г.). «Роль общественных банков семян в адаптации к изменению климата» (PDF) . Развитие на практике . 27 (3): 316–327. doi : 10.1080/09614524.2017.1294653 . S2CID  157455756.
  15. ^ Раджасекхаран, П.Е. (2015-01-01). «Генный банк для сохранения генетических ресурсов растений ex situ». В Бахадур, Бир; Раджам, Манчикатла Венкат; Сахиджрам, Лила; Кришнамурти, К.В. (ред.). Биология и биотехнология растений . Springer India. стр. 445–459. doi :10.1007/978-81-322-2283-5_23. ISBN 9788132222828.
  16. ^ "Работа начинается над арктическим хранилищем семян - CNN.com". www.cnn.com . Архивировано из оригинала 11 февраля 2007 года . Получено 12 января 2022 года .
  17. ^ abcd Дрори, Джонатан (май 2009). «Почему мы храним миллиарды семян». TED2009 . TED (конференция) . Архивировано из оригинала 2011-12-08 . Получено 2011-12-11 .
  18. ^ "Banking the world's seed | Kew". www.kew.org . Архивировано из оригинала 6 июля 2008 г. Получено 7 июня 2023 г.
  19. ^ Скалли, Джесс. Хранилище семян Джорджа Халберта будет защищать и обеспечивать мировой запас семян риса на срок до 100 лет. ABC News , 8 сентября 2024 г. Получено 8 сентября 2024 г.
  20. ^ "О банке семян Нового Южного Уэльса - Королевские ботанические сады и трастовое имущество - Сидней, Австралия". Архивировано из оригинала 2013-06-01 . Получено 2012-10-02 .
  21. ^ "УЧЕНЫЕ ПОГИБЛИ, ОХРАНЯЯ СЕМЯН ВО ВТОРУЮ МИРОВУЮ ВОЙНУ". 13 мая 1992 г.
  22. ↑ Дэвид Эрлих (27 июля 2022 г.). «Обзор «Один человек умирает миллион раз»: тревожный портрет сохранения в конце света». Indiewire . Получено 2 августа 2022 г.
  23. ↑ Движение «Спасите семена» в Гималаях Уттаракханда, Индия. Архивировано 30 июня 2015 г. на Wayback Machine.
  24. ^ "National Center for Genetic Resources Preservatio". Архивировано из оригинала 12 ноября 2011 г. Получено 7 июня 2023 г.
  25. ^ "Программа по бобовым культурам в пустыне (DELEP) | Главная". 24 января 2019 г.
  26. ^ "Национальный центр генетических ресурсов растений Украины - Институт рослинництва им. В. Я. Юрьева НААН" . Юрьев.com.ua . Проверено 18 мая 2022 г.
  27. ^ "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.
  28. ^ «Сельскохозяйственные исследования Украины находятся под угрозой из-за войны». The Economist . Получено 2022-05-18 .
  29. ^ 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. 
  30. ^ Пеллегрини, Пабло А.; Балатти, Гало Э. (2016-12-01). «Ноевы ковчеги в XXI веке. Типология семенных банков». Биоразнообразие и охрана природы . 25 (13): 2753–2769. Bibcode :2016BiCon..25.2753P. doi :10.1007/s10531-016-1201-z. hdl : 11336/46868 . ISSN  1572-9710. S2CID  2545366.
  31. ↑ Авеста, Вендидад, Фаргард 2:24-28.
  32. ↑ Тевтонская мифология Виктора Рюдберга (1906), т. 1, стр. 307-43; т. 2, стр. 380-89

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки