Samenkühlung: Verbesserung der Langlebigkeit der ex situ Konservierung

Die ex situ Konservierung spielt eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der Pflanzenvielfalt durch die Nutzung von botanischen Gärten, Feldgenbanken und Samenbanken. Insbesondere Samenbanken haben sich als Instrument zur Bereitstellung genetischer Ressourcen für die Pflanzenzüchtung und breitere Naturschutzmassnahmen bewährt. Mit weltweit etwa 1.750 Samenbanken, die rund 6 Millionen Proben beherbergen, schützen diese Sammlungen das genetische Material tausender Pflanzenarten. Die Langlebigkeit gelagerter Samen ist jedoch ein entscheidender Faktor, der ihre Nützlichkeit über die Zeit bestimmt. Um die Lebensdauer von Samen zu verlängern und ihre Keimfähigkeit für zukünftige Verwendung zu gewährleisten, sind Samenkühlungstechniken von Clitec zu einem wesentlichen Bestandteil der ex situ Konservierung geworden.

Warum Samen als bevorzugtes Erbgut für die Lagerung

Samen besitzen einzigartige Anpassungen, die es ihnen ermöglichen, widrige Bedingungen zu überstehen und in einen Ruhezustand zu treten, wenn die Bedingungen ungünstig sind. Die Fähigkeit, Trockenheit zu tolerieren und Zellstrukturen durch die Anreicherung von Nährstoffreserven aufrechtzuerhalten, macht Samen besonders gut für die Langzeitlagerung geeignet. Durch Trocknung der Samen und Reduzierung ihrer Stoffwechselaktivität können sie in einem ruhenden Zustand konserviert werden. Diese Ruhephase ermöglicht es, mit Clitec Samenkühlzellen eine grosse Vielfalt von Pflanzenarten unter Verwendung standardisierter Verfahren und minimalem Platzbedarf zu lagern und den Samen eine verlängerte Haltbarkeit zu bieten.

Die Rolle von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit

Die Lebensdauer von Samen in der Lagerung hängt von Umweltfaktoren wie Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit (RH) ab. Orthodoxe Samen, die sich am besten für die Samenlagerung eignen, können bei Temperaturen zwischen 60 °C und -20 °C und RH zwischen 80 % und 30 % gelagert werden. Niedrigere Temperaturen und reduzierte RH tragen zu einer längeren Samenhaltbarkeit bei, wobei jeder Temperaturabfall von 6 °C-10 °C die Lebensdauer ungefähr verdoppelt. Die Lagerung im Gefrierschrank bei -18 °C bis -20 °C ist zum internationalen Standard für konventionelle Samenlagerung geworden, da richtig getrocknete orthodoxe Samen dort 100-200 Jahre keimfähig bleiben können. Clitec bietet für dieses Gebiet diverse Produkte und Grössen an. Diese verlängerte Überlebensdauer macht ex situ Konservierungsstrategien realisierbarer und kosteneffektiver.

Herausforderungen bei der Clitec-Samenlagerung und -kühlung

Obwohl Samen im Allgemeinen gut für die Langzeitlagerung geeignet sind, zeigen einige Arten eine begrenzte Lebensdauer, was für Samenbanken Herausforderungen darstellt. Bestimmte Samen, darunter Weiden, Ulmen, Orchideen und Arten, die in Hawaii heimisch sind, haben intrinsisch kurze Lebensdauern. Die Lagerung bei niedrigen Temperaturen (-10 °C bis -20 °C) kann bei bestimmtem Erbgut sofortige Schäden oder beschleunigte Alterung verursachen, beispielsweise bei Samen mit hohem Gehalt an bestimmten Speicherlipiden. Das Verständnis der Zusammensetzung und Organisation zellulärer Bestandteile innerhalb von Samen sowie der Handhabung nach der Ernte und der Lagerungsumgebung ist entscheidend, um ihre Langlebigkeit zu gewährleisten.

Erforschung glasiger Matrizen und zytoplasmatischer Stabilität mit Clitec

Die Stabilität und Langlebigkeit von Samen können mit hochkontrollierten synthetischen Systemen wie Lebensmitteln, Pharmazeutika und Materialien verglichen werden. Die Immobilisierung von Molekülen innerhalb glasiger Matrizen, die durch Gedränge und unregelmässige Abstände gekennzeichnet sind, beeinflusst die Abbaurate. Die Langlebigkeit von Samen wird wahrscheinlich von ähnlichen Prinzipien beeinflusst und Faktoren wie die Organisation der zytoplasmatischen Matrix und die Kristallisation von Lipiden spielen eine Rolle bei der Bestimmung der Fähigkeit eines Samens, frostige Temperaturen zu überstehen. Durch die Untersuchung der thermischen Eigenschaften und des Verhaltens von Speicherlipiden zielen Wissenschaftler darauf ab, die Langlebigkeit von Samen während der Gefrierschranklagerung zu verbessern. Mit unserer innovativen Clitec-Technologie und der einzigartigen modulierten Kühltechnologie bieten unsere Tiefkühlgeräte eine beispiellose Temperaturstabilität und Gleichmässigkeit im täglichen Betrieb.

Fazit

Samenkühlungstechniken haben die Bemühungen zur ex situ Konservierung revolutioniert, indem sie die langfristige Lagerung und Erhaltung pflanzlicher genetischer Ressourcen ermöglichen. Durch die Nutzung der natürlichen Trocknungstoleranz und des ruhenden Zustands von Samen können Samenbanken eine vielfältige Erbgutreserve für Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte schützen. Allerdings bestehen Herausforderungen bei der Aufrechterhaltung der Langlebigkeit bestimmter Samen, was weitere Forschungen zur Klärung der Faktoren, die ihre Stabilität beeinflussen, erforderlich macht. Fortschritte in den Technologien der Samenkühlung und den Lagerungsprotokollen, wie sie von Clitec mit Produkten angeboten werden, werden zum Erfolg der ex situ Konservierung beitragen und die Verfügbarkeit genetischer Ressourcen für zukünftige Generationen sicherstellen.

Zitat

Walters, C. und Pence, V.C. (2020) ‚Die einzigartige Rolle von Samenbanken und Kryobiotechnologien in der Pflanzenerhaltung‘, PLANTS, PEOPLE, PLANET, 3(1), S. 83–91. doi:10.1002/ppp3.10121.