Банк семян

Эта статья о хранилищах семян, курируемых людьми. Чтобы узнать о других значениях, см. Банк семян (значения) .

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.

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 учёного 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.

Понимая влияние содержания воды и температуры на долговечность семян, Отдел продовольствия и сельского хозяйства ООН и консалтинговая группа Bioversity International разработали набор стандартов для международных банков семян. 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.

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.

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.

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.

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.

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. Парзис и др. 2000 обнаружили, что это уменьшило эффективный размер популяции и аллели были потеряны. Выводы Парзиса с тех пор были серьезно восприняты банками по всему миру и вызвали дальнейшую проверку: общепризнано, что регенерация не обеспечивает идеального сохранения разнообразия.

Альтернативы

in-situ является сохранение видов растений, дающих семена, Еще одной стратегией сохранения . 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.

Дендрарий сохраняет деревья , высаживая их на охраняемой территории.

Менее дорогая библиотека семян , поддерживаемая сообществом , может сохранить местный генетический материал.

Явление покоя семян в почве хорошо известно и документировано (Hills and Morris 1992). 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 для определения функция банка семян 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.

Долголетие

Основная статья: Самое старое жизнеспособное семя

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 .

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.

климата

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

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 в виде семян примерно в 1300 генных банках по всему миру. Это количество представляет собой небольшую долю мирового биоразнообразия , и многие регионы мира еще не полностью исследованы.

• 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 . в этом районе Вечная мерзлота удержит хранилище ниже точки замерзания воды, а семена защищены стенами из железобетона толщиной 1 метр. Имеются два шлюза и две взрывозащищенные двери. Хранилище приняло первые семена 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 как минимум в 100 раз больше, чем Глобальное хранилище семян Шпицбергена ), предоставление места для хранения миллиардов образцов семян в многоэтажном подземном хранилище, защищенном от ядерной бомбы. Его конечной целью является сохранение всех возможных видов растений. Первый рубеж в 10% он достиг в 2009 году, а следующий рубеж в 25% планируется достичь к 2020 году. Важно отметить, что они также распространяют семена в другие ключевые места по всему миру, проводят тесты на всхожесть каждого вида каждые 10 лет и проводят другие важные исследования.
• Австралийский генный банк зерна (AGG) — национальный центр хранения генетического материала для селекции и исследований растений. Генный банк сотрудничает с Австралийским партнерством банка семян в рамках проекта по выращиванию диких родственников австралийских сельскохозяйственных культур. Он расположен в инновационном парке Grains в Хоршаме, 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. Банк семян с тех пор 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. Ныне институт известен как Институт растениеводства им. Вавилова . История выживания этого объекта во время осады драматизирована в художественном фильме Джессики Орек 2019 года « Один человек умирает миллион раз» .
• 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.
• Национальный центр сохранения генетических ресурсов, 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.
• Национальный генбанк растений Украины был создан в 1990-е годы в Украине. Его называют одним из крупнейших банков семян в мире. он был поврежден во время вторжения России в Украину в 2022 году, но значительная часть уцелела.
• 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.
• 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 они могут иметь разные приоритеты в зависимости от контекста и целей банка семян.

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.

Классификация банков семян по профилям

Профиль	Ассистенталист	Продуктивист	защитник природы
Цель	Сохраняйте сорта семян на случай, если их понадобится использовать в будущих урожаях.	Сохранять сорта семян, чтобы способствовать улучшению существующих культур путем скрещивания их с этими семенами.	Сохраняйте сорта семян на случай, если они будут уничтожены человеком или природными явлениями.
Функционирование	Банк предоставляет семена фермерам, которым их не хватает	Банк предоставляет свои семена для производства из этих семян новых культур, представляющих сельскохозяйственный интерес.	Банк не предлагает свои семена, но защищает их.

Ранние

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. 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 заново заселят мир после этого события.

См. также

• Агроэкология
• Банки биоразнообразия
• Природоохранное движение
• Генный банк
• Генофонд
• Гермоплазма
• Семейная реликвия
• Список семян
• 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

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 стр.
• 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. Теории живой коллекции. Растения, микробы и животные как биофакты в генных банках . Карл Альберт. Фрайбург, Германия.

Внешние ссылки

• Sustainablelivingsystems.org: «Типология общественных банков семян»