En genbank är en typ av bioförvar där genetiskt material lagras . Materialet kan bevaras i många former, men den vanligaste konserveringsmetoden i moderna genbanker är kryokonserveringsmetoden . Genom snabb frysning med flytande kväve vid -196°C är det möjligt att bevara det genetiska materialet från celler av olika ursprung för ytterligare experiment. När materialet avfrostas kan vissa mekaniska skador på cellmaterialet uppstå, men metoden att frysa vid låga temperaturer används fortfarande som huvudmetod inom materialkonservering. Det finns också andra, mindre långsiktiga sätt att bevara materialet med val av optimala förhållanden och förvaring utan frysning. Så fragment tas från koraller, som sedan lagras i vattentankar under människokontrollerade förhållanden.
Metoden för konservering av cellulärt material och lagring av celler i genbanker används inom botanik , zoologi , patologisk fysiologi , medicin , samt jordbruk och dess branschdjurhållning .
Växtgenbanker lagrar frysta prover av olika växtvävnader, skördade frön eller insamlat växtpollen . För djur är det möjligt att frysa spermier och ägg i zoologiska frysar. I växter är det möjligt att tina materialet och distribuera det från frön , pollen eller enskilda celler , men hos djur behövs en levande hona för artificiell insemination och återställande av en levande organism från materialet som lagras i banken. Även om det kan vara svårt att använda frysta djurspermier och ägg, finns det många exempel på framgångsrika experiment av denna karaktär.
För att bevara jordbrukets biologiska mångfald används genbanker för att bevara växtgenetiska resurser från stora jordbruksgrödor och deras vilda släktingar.
Fröbanken håller torra frön vid en mycket låg temperatur. Sporer och pteridofyter bevaras i fröbankar, men andra fröfria växter, som knölar , kan inte bevaras på detta sätt.
Det finns många genbanker runt om i världen, men den kanske mest kända är World Seed Vault på Svalbard , som inrättades på initiativ av FN 2006. En av de första viktiga genbankerna var VIR-växtfrösamlingen (250 tusen prover från 1940), insamlad av den sovjetiske botanikern N. I. Vavilov och hans kollegor som ett resultat av 110 botaniska och agronomiska expeditioner runt om i världen. Den största fröbanken, efter antal individuella anslutningar, i världen är International Rice Research Institute i Manila . 2007 påbörjade även Israel Seed Bank sitt arbete , vars syfte är att samla in och bevara frön och genetiskt material från palestinska växter för att bevara floran från territoriet, som ständigt är utsatt för antropogen påverkan som kan förstöra arternas mångfald . Denna trend kan fortsätta i framtiden: olika länder kommer att skapa sina egna fröbankar, klassificerade efter de ekosystem där växter växer.
Enligt denna teknik bevaras knopparna och meristemcellerna under en viss ljus- och temperaturregim i ett näringsmedium. Denna metod används för att bevara fröfria växter och växter som förökar sig asexuellt.
Metoden för vävnadskonservering används främst inom medicinen . För närvarande är den mest effektiva metoden för att bevara mänsklig vävnad för kliniska ändamål att lagra de insamlade proverna vid låga temperaturer.
Vävnadsprover tas från mänskliga kadaver inom 12 timmar om kroppen förvaras i icke-kylda förhållanden, eller inom 24 timmar om kroppen förvaras i kylskåp. Blod tas från lårbensvenen. Tunna vävnadsprover från huden separeras med hjälp av en elektrodermatom . De insamlade vävnadsproverna tvättas i en natriumkloridlösning . Prover för förvaring i vävnadsbanken bör ha en storlek på 1-2 cm 2 . Alla prover som tas måste vara korrekt märkta och skickas för analys av vävnadsviabilitet. Proverna som klarade denna analys förvaras vid 4°C i ett kylskåp.
I de flesta fall används lårbenshuvudet för att samla benprover . [ett]
Kryokonservering är ett viktigt sätt att bevara växternas groddplasma, särskilt att underhålla material som kan användas för vegetativ växtförnyelse. Detta gör att du kan spara materialet från växtarter som är på väg att dö ut . Med denna teknik bevaras växtfröet eller grodden vid mycket låga temperaturer. Vanligtvis lagras det i flytande kväve vid -196 ° C. Metoden för kryokonservering av genetiskt material är effektiv för långtidsåldring. Metoden att frysa i flytande kväve kan naturligtvis endast tillämpas på arter som är kända för sin köldhärdighet. [2]
Under 2015 utvecklades en metod för kryokonservering av apikala celler separerade från växter på aluminiumplattor (D-kryo-plattor metoden). Under denna metod placeras prover av apikala celler med en total längd av cirka 1 mm på en kryoplåt och dehydreras för efterföljande frysning. Själva plattan är förberedd och skyddar de fixerade proverna från potentiella osmotiska effekter. Frysning utförs genom att placera kryoplattor i öppna eppendorfs nedsänkta i flytande kväve. [3]
Kryokonserveringsmetoden används för att bevara könsceller hos nötkreatur och är en viktig del av modern konstgjord uppfödning av hästar och får av vissa raser. Samtidigt utövas kryokonservering av animaliska somatiska celler.
Denna metod används vid lagring av pollenkorn .
Fördelar med att använda pollenbanken:
Nackdelar med att använda pollen:
För långtidskonservering av pollenprover i en burk tillgriper de dess uttorkning (avlägsnande av all fukt). Pollen förvaras i kylskåp vid temperaturer från -20°C till 4°C. Pollen bevaras bäst genom att förvara det vid -80°C eller i flytande kväve (-196°C).
Vissa försiktighetsåtgärder måste vidtas vid rehydrering av fingerfrön för att inte minska tillväxtpotentialen. Lagring vid för låga temperaturer kan också försämra pollenkornens livskraft och tillväxtpotential. [fyra]
Detta är en metod för att plantera växter för att bevara gener, för vilka ekosystem är byggda på konstgjord väg. De där. det är levande växter som planterats under speciella förhållanden så att forskarna har tillgång till färskt genetiskt material. Med denna metod är det möjligt att jämföra växtgenom från olika arter och studera dessa genom i detalj. Denna lagringsmetod har också en betydande fördel jämfört med bevarandet av pollen eller frön: medan det i båda andra fallen tar tid att återställa en levande organism från det konserverade materialet, i detta fall lagras materialet för forskning i en levande, växande under förhållanden nära naturliga, form.
En betydande nackdel med denna metod för att bevara genetiskt material (i levande växter) är det faktum att denna metod kräver fler hektar mark, kvalitetsjord etc. Därför kräver denna metod för att underhålla genetiskt material mycket ansträngning och pengar. Den andra viktiga nackdelen är sårbarheten från naturkatastrofer inom växtskyddets territorium. [5]
Var och en av de många botaniska trädgårdarna och reservaten under ständig övervakning av forskare kan tas som en fältgenpool. Tropiska orkidéväxthus och trädgårdar är ett bra exempel på en fältgenpool, där nya typer av blommor kontinuerligt undersöks och föds upp. Över 42 000 sorters ris bevaras med denna metod vid Central Rice Research Institute i den indiska delstaten Orissa .