ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 517: 127-137 PRZECHOWYWANIE NASION ROŚLIN UPRAWNYCH W BANKACH GENÓW - STANDARDY I WYMAGANIA Mariusz Chojnowski Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie Wstęp Ochrona zasobów genowych roślin uprawnych stanowi jeden z najwaŝniejszych elementów strategii FAO. W wyniku aktywnej polityki w tym zakresie liczba instytucji na świecie gromadzących zasoby genowe osiągnęła w 2006 roku 1500 [WIEWS 2006], z czego w Europie powstało około 500 banków genów i innych kolekcji przechowujących ponad dwa miliony obiektów [IPGRI 2006]. Szacuje się, Ŝe we wszystkich bankach genów na świecie przechowywanych jest około 6,5 mln obiektów, z czego blisko 90% stanowią typowe nasiona, które znoszą wysuszanie do niskiej zawartości wody (około 5%) i mogą być przechowywane w pomieszczeniach o temperaturze poniŝej 0 C. Pozostałe to rośliny rozmnaŝane wegetatywnie lub posiadające nasiona nietypowe. Przechowywanie nasion roślin zielnych uprawianych w naszej strefie klimatycznej dotyczy w zasadzie tylko grupy roślin o nasionach typowych. Ponad 660 tys. obiektów zgromadzonych jest w międzynarodowych centrach CGIAR (Consultative Group on International Agricultural Research), działających pod auspicjami FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). Placówki te działające w rejonach zagroŝonych klęską głodu gromadzą kluczowe dla światowych zasobów Ŝywności zasoby genowe, m.in. takich roślin jak: ryŝ, pszenica, kukurydza czy ziemniak z liczbą obiektów dla jednego rodzaju sięgającą blisko 100 tys., jak to ma miejsce w wypadku ryŝu czy pszenicy [SINGER 2006]. Największą liczbę, około 2/3 wszystkich obiektów zgromadzonych w zasobach światowych, przechowują narodowe banki genów. Trzy największe banki genów (USA, Chiny i Rosja) posiadają łącznie ponad milion obiektów, co stanowi około 15% wszystkich zgromadzonych zasobów genowych roślin uprawnych. Polski bank genów Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych z liczbą około 66 tys. obiektów w przechowalni długoterminowej (około 1% światowych zasobów), znajduje się wśród 15 największych na świecie krajowych banków genów, w których łącznie przechowywana jest ponad jedna trzecia światowych zasobów genowych [THE GLOBAL CROP DIVERSITY TRUST 2006].
128 M. Chojnowski Międzynarodowe standardy dla banków genów Długoterminowe przechowywanie materiałów roślinnych wymaga spełnienia wysokich standardów i wdroŝenia odpowiednich procedur [PODYMA 1998]. W tym celu niezbędna jest znajomość nowoczesnych metod oraz posiadanie odpowiedniego zaplecza technicznego. Ponad 2/3 instytucji pełniących funkcję banków genów nie spełnia minimalnych wymagań technicznych, niezbędnych do przechowywania zasobów genowych. Teoretyczne podstawy tych metod i zagadnienia związane z przechowywaniem nasion zostały szczegółowo przedstawione we wcześniejszych publikacjach, w tym równieŝ polskojęzycznych [VERTUCCI, ROSS 1990; HONG, ELLIS 1996; GÓRECKI i in. 1998; PUCHALSKI 1998]. Zalecenia dotyczące standardów stosowanych w bankach genów publikowane są systematycznie przez Międzynarodowy Instytut Roślinnych Zasobów Genowych (IPGRI). Międzynarodowe standardy dla banków genów określają wymagania, których spełnienie pozwala uzyskać i utrzymać w przechowalni materiał o najwyŝszej jakości. Dotyczą one nie tylko samych warunków przechowywania, ale równieŝ zasad dokumentowania wszelkich procesów oraz regeneracji obiektów [FAO/IPGRI 1994; PAINTING i in. 1995; SACKVILLE HAMILTON, CHORLTON 1997; ENGELS, VISSER 2003]. W ramach Europejskiego Programu Ochrony Zasobów Genowych (ECP/GR) w latach 2004-2006 zrealizowany został projekt mający na celu ocenę wykonalności Europejskiego Zintegrowanego Systemu Banków Genów (AEGIS) [AEGIS PROJECT REPORT 2006]. Autorzy raportu końcowego zwracają uwagę na potrzebę ustalenia wspólnych standardów funkcjonowania banków genów w ramach AEGIS oraz przedstawiają własne propozycje w tym zakresie. Postulują równieŝ opracowanie wewnętrznego lub zewnętrznego systemu jakości, opisania wszystkich procedur w języku angielskim oraz powołania Grupy Roboczej ds. Jakości Nasion. Zwraca tutaj uwagę zmiana podejścia w stosunku do dotychczas obowiązujących standardów. W miejsce ustawicznej kontroli jakości materiału w przechowalni proponuje się zwiększenie kontroli procesów związanych z przechowywaniem zarówno materiałów, jak i informacji z nimi związanych oraz certyfikowanie systemów zarządzania. GÓMEZ-CAMPO [2006] podaje, Ŝe ścisła kontrola wilgotności w czasie przechowywania nasion typowych moŝe pozwolić na ocenę Ŝywotności co 60-75 lat, zamiast obecnie wymaganych 5-10 lat. JuŜ obecnie stosowane procedury w banku genów w Holandii przewidują w niektórych sytuacjach częstotliwość oceny Ŝywotności co 20-30 lat [CGN 2006]. NaleŜy zaznaczyć, Ŝe w europejskich bankach genów aktualnie duŝy nacisk jest kładziony na wdroŝenie certyfikowanych systemów jakości. Jako pierwszy, system zarządzania zgodny z normą ISO 9001:2000 został wdroŝony w CGN (Centre for Genetic Resources) w Holandii, ale co najmniej cztery inne krajowe banki genów (Niemcy, Francja, Czechy i Hiszpania) pracują nad wdroŝeniem certyfikowanego systemu jakości. Łącznie około 30% banków genów ankietowanych w ramach oceny wykonalności projektu AEGIS wdraŝa go lub planuje jego wdroŝenie [BAS i in. 2006]. W tabeli 1 zestawiono podstawowe wymagania standardów aktualnie rekomendowanych przez FAO oraz proponowanych w raporcie końcowym AEGIS.
PRZECHOWYWANIE NASION ROŚLIN UPRAWNYCH W BANKACH GENÓW... 129 Tabela 1; Table 1 Porównanie podstawowych wymagań w standardach dla baków genów aktualnie rekomendowanych (IPGRI 1994) i proponowanych w ramach projektu AEGIS [BAS i in. 2006] Comparison of basic requirements in actually recommended standards for genebanks (IPGRI 1994) and proposed in the framework of AEGIS project [BAS et al. 2006] Wyszczególnienie Specification Liczba nasion w próbce podstawowej Number of seeds in basic sample Liczba nasion w próbce aktywnej Number of seeds in active sample Duplikat bezpieczeństwa Safety duplication Liczba nasion w duplikacie bezpieczeństwa Number of seeds in safety duplication Minimalna początkowa Ŝywotność nasion; Minimum initial seed viability Wilgotność nasion w kolekcji podstawowej i aktywnej; Seed moisture in basic and active collections Temperatura przechowywania kolekcji podstawowej; Temperature of seed storage in basic collection Temperatura przechowywania kolekcji aktywnej; Temperature of seed storage in active collection Liczba nasion do oceny Ŝywotności Number of seeds in seed viability testing Częstotliwość oceny Ŝywotności nasion (lata); Interval of seed viability monitoring (years) System zarządzania jakością Quality management system Standardy minimalne Minimum standards Standardy preferowane Preferred standards IPGRI AEGIS IPGRI AEGIS 1000 2000 1500-2000 2000-3000 - 13000 - w innym miejscu in another location - w innym kraju in another country - 500-2000 75%/85% zaleŝna od gatunku dependent on species 75%/85% 90% 3-7% 3-7% 3-7% 3-7% <0 C -18 C -18 C -18 C - +4 C - -18 C 50-200 2x100 50-200 2x100 5-10 zaleŝna od Ŝywotności początkowej dependent on initial viability - audyt ECP/GR WG; audit by ECP/GR WG 5-10 zaleŝna od jakości początkowej dependent on initial viability - certyfikat jakości quality certificate Rodzaje kolekcji nasion w banku genów Standardy FAO wyróŝniają dwa rodzaje kolekcji: podstawową i aktywną [FAO/IPGRI 1994]. Kolekcja podstawowa obejmuje zbiór obiektów, z których kaŝdy powinien być odrębny, najbardziej zbliŝony genetycznie do próbki pierwotnie
130 M. Chojnowski umieszczonej w banku genów i przechowywany w przechowalni długoterminowej. Kolekcja podstawowa obejmująca pulę genów danego gatunku moŝe być podzielona pomiędzy kilka instytucji. Kolekcja aktywna obejmuje próbki, które są natychmiast dostępne do rozmnoŝenia, ewaluacji oraz dystrybucji do uŝytkowników. Kolekcja aktywna moŝe być przechowywana w mniej rygorystycznych warunkach (przechowywanie średnioterminowe). Według SACKVILLE HAMILTON i in. [2003] w skład kolekcji podstawowej ma wchodzić najbardziej oryginalna próba kaŝdego obiektu (MOS - most original sample) najbardziej zbliŝona genetycznie do populacji, którą ma reprezentować. W skład pierwotnej próbki MOS powinny wchodzić: nasiona do odtworzenia MOS, nasiona przeznaczone do rozmnoŝenia kolekcji aktywnej oraz nasiona do oceny kiełkowania MOS. Te trzy rodzaje próbek powinny być przygotowane i przechowywane wg procedur gwarantujących utrzymanie wysokiej Ŝywotności przez jak najdłuŝszy okres czasu. Ci sami autorzy określają jako niezbędne jeszcze dwa rodzaje kolekcji kolekcję duplikatów bezpieczeństwa oraz kolekcje magazynową i definiują je w sposób następujący: Kolekcja duplikatów bezpieczeństwa składa się z obiektów kolekcji podstawowej lub aktywnej, umieszczonych dla celów bezpieczeństwa w innym banku genów, spełniającym standardy przynajmniej równorzędne w stosunku do banku, w którym znajduje się oryginalna kolekcja. Duplikat próbki podstawowej powinna stanowić wtórna próbka MOS. Kolekcje magazynowa obejmuje próbki nasion, które są przechowywane, ale w celu obniŝenia kosztów nie są aktywnie obsługiwane przez bank genów. Mogą obejmować nadmiar nasion po przygotowaniu obiektów banku genów lub kolekcje osób trzecich. Kryteria kwalifikacji nasion do długoterminowego przechowywania Liczba nasion warunkuje właściwe zarządzanie zasobami, musi zagwarantować wystarczającą ilość rozmnoŝeń kolekcji aktywnej oraz regenerację kolekcji podstawowej. Minimalna liczba nasion w kolekcji podstawowej to wg standardów FAO/IPGRI [1994] 1000 Ŝywotnych nasion, preferowane jest jednak 1500-2000. Do tego naleŝy doliczyć próby przeznaczone do oceny nasion oraz do rozmnoŝenia kolekcji aktywnej [SACKVILLE HAMILTON i in. 2003]. Łącznie w kolekcji podstawowej powinno się znaleźć około 4-6 tys. nasion. W kolekcji aktywnej liczba nasion jest bardziej zróŝnicowana i zaleŝy głównie od zapotrzebowania na próbki nasion danego obiektu i powinna wynosić od tysiąca nawet do dwudziestu tysięcy nasion. śywotność nasion - jako kryterium jakościowe przyjmuje się minimalną Ŝywotność nasion na poziomie 85% [FAO/IPGRI 1994]. Traktując tę wartość jako wytyczną, banki genów na bazie własnego doświadczenia ustalają wartości nieco niŝsze, np. 80% CGN w Holandii [CGN 2006] lub wyŝsze - 90% w CIMMYT (International Centre for Maize and Wheat Improvement) w Meksyku [TABA i in. 2004], przy czym w obydwu tych instytucjach ocena wykonywana jest wg przepisów ISTA (International Seed Testing Association). Dla dzikich gatunków roślin norma ta moŝe być niŝsza o 10-20% [FAO/IPGRI 1994]. Procedury Banku Nasion Millennium przy Królewskim Ogrodzie Botanicznym w Kew w Anglii przewidują dla wszystkich dzikich gatunków minimalną Ŝywotność 75% [TERRY i in. 2003].
PRZECHOWYWANIE NASION ROŚLIN UPRAWNYCH W BANKACH GENÓW... 131 Zdrowotność nasion - nasiona przeznaczone do przechowywania nie mogą być zaprawiane chemicznie. Nie ma jednoznacznie sprecyzowanych wymogów dotyczących zdrowotności nasion, jednakŝe niektóre banki genów stosują szczegółowe badania fitopatologiczne, od wyniku których uzaleŝniają wprowadzenie nasion do przechowalni [TABA i in. 2004]. Podyktowane to równieŝ jest faktem, Ŝe próbki nasion wysyłane z banku genów w wielu wypadkach muszą mieć załączone certyfikaty zdrowotności [ENGELS, VISSER 2003]. Suszenie nasion Przygotowanie próbek nasion i ich przechowywanie Krytycznym procesem dla zachowania długowieczności nasion w przechowalni jest ich suszenie. JednakŜe odpowiednie przygotowanie nasion rozpoczyna się od ich właściwego zbioru. Nasiona powinny być zbierane w pełni dojrzałości fizjologicznej. Kluczowym elementem decydującym o przejściu z fazy dojrzewania do fazy kiełkowania nasion jest ich desykacja w końcowej fazie dojrzewania [KERMODE 1990, 1995]. Dopiero podczas pęcznienia tak wysuszonych nasion następuje ekspresja genów prowadząca do syntezy białek niezbędnych do kiełkowania. Dlatego warunki podczas dojrzewania nasion oraz postępowanie bezpośrednio po zbiorze są kluczowe dla ich jakości. Nasiona tych samych odmian o podobnej wyjściowej zdolności kiełkowania, ale zbierane w róŝnych latach róŝnią się zdolnością przechowalniczą w zaleŝności od warunków pogodowych w czasie dojrzewania [SPEHT i in. 1998]. RóŜnice w zdolności przechowalniczej mogą być takŝe cechą gatunkową lub wynikać z pochodzenia nasion [LU i in. 2004; WALTERS i in. 2005]. Bardzo istotne jest wstępne suszenie nasion bezpośrednio po zbiorze, które powinno być przeprowadzone w temperaturze około 25 C i wilgotności względnej (RH) powietrza około 60%. W tych warunkach nasiona osiągają wilgotność 10-13% [JUSTICE, BASS 1978]. Szczegółowe zalecenia dotyczące postępowania po zbiorze nasion przeznaczonych do banku genów są przedstawione przez SACKVILLE HAMILTON i CHORLTON [1997]. Po zakwalifikowaniu próby do przechowywania długoterminowego powinno niezwłocznie nastąpić dosuszenie nasion do wymaganej wilgotności (3-7% zawartości wody w zaleŝności od gatunku). Standardy określają wymóg posiadania suszarni o temperaturze 20 C i wilgotności względnej powietrza 10-12%, co gwarantuje osiągnięcie właściwej wilgotności dosuszanych nasion. W praktyce stosowane są suszarnie o temperaturze w zakresie 10-25 C i wilgotności względnej powietrza w zakresie 10-15%. W wypadku wątpliwości, czy mamy do czynienia z nasionami typowymi, zaleca się stosowanie procedury określającej właściwości przechowalnicze nasion [HONG, ELLIS 1996]. Pakowanie i przechowywanie nasion Odpowiednio dosuszone nasiona powinny być zapakowane w hermetyczne pojemniki i przechowywane w temperaturze poniŝej -18 C w przechowalni długoterminowej (kolekcja podstawowa) lub 0-4 C w przechowalni średnioterminowej (kolekcja aktywna) [FAO/IPGRI 1994; ENGELS, VISSER 2003]. Pojemniki do przechowywania nasion powinny być bardzo starannie dobrane, po wcześniejszym sprawdzeniu ich szczelności w toku kilkuletnich obserwacji.
132 M. Chojnowski GÓMEZ-CAMPO [2002] wykazał, Ŝe po trzech latach od momentu zamknięcia, zaledwie 10% z czterdziestu rodzajów badanych pojemników utrzymywało szczelność niezbędną do długotrwałego przechowywania nasion. Zarówno temperatura, jak i wilgotność powinny być monitorowane, a odpowiednie procedury muszą gwarantować pełne bezpieczeństwo systemu [FAO/IPGRI 1994; BAS i in. 2006]. JeŜeli przechowalnia nie jest wyposaŝona w system regulacji wilgotności, wówczas moŝna w pojemnikach z próbkami nasion umieścić Ŝel krzemionkowy ze wskaźnikiem wilgotności, który zmianą koloru sygnalizuje wzrost wilgotności nasion na skutek rozszczelnienia się pojemników [FAO/IPGRI 1994]. Kontrolowanie jakości nasion Według standardów FAO pierwszą kontrolę Ŝywotności nasion w kolekcji podstawowej naleŝy przeprowadzić po 10 latach od wprowadzenia nasion do przechowalni długoterminowej, następny okres moŝemy wydłuŝyć w wypadku nasion o wysokiej jakości. W kolekcji aktywnej umieszczonej w przechowalni średnioterminowej ocenę naleŝy prowadzić co 5-10 lat [FAO/IPGRI 1994]. Rygorystyczne utrzymanie standardów jakościowych w banku genów, a zwłaszcza kontrola wilgotności pozwala na utrzymanie jakości nasion na wysokim poziomie i w efekcie zmniejszenie częstotliwości oceny nasion i regeneracji obiektów, co skutkuje obniŝeniem kosztów długoterminowego przechowywania nasion [GÓMEZ-CAMPO 2006]. W praktyce banki genów wypracowują schematy postępowania w oparciu o własne doświadczenia [ENGELS, VISSER 2003; CGN 2006]. Spadek Ŝywotności nasion poniŝej 85% w stosunku do wartości wyjściowej powinien być przyjęty jako kryterium regeneracji obiektu [FAO/IPGRI 1994]. Jakość kolekcji powinna być monitorowana metodami dostosowanymi do potrzeb banków genów. Zwykle stosowana jest znacznie mniejsza liczba nasion do testu niŝ w ocenie wg przepisów ISTA, a Ŝywotność jest oceniana w oparciu o pojawienie się korzonka zarodkowego [ELLIS i in. 1985]. Procedury określające udział nasion spoczynkowych w populacji mogą być wieloetapowe, od najprostszych do bardziej skomplikowanych, a kolejne etapy badań są realizowane w miarę potrzeby [TERRY i in. 2003]. Do monitoringu jakości nasion w przechowalni bardzo przydatne mogą być metody oceny wigoru pozwalające na wykrycie wczesnych zmian w ich jakości [ENGELS, VISSER 2003]. Bardzo dobrym i stosunkowo prostym testem wigoru nasion jest pomiar in vivo aktywności oksydazy ACC, enzymu katalizującego ostatni etap biosyntezy etylenu [GÓRECKI, HARMAN 1987; KHAN 1994; CHOJNOWSKI i in. 1997]. Doskonałymi markerami wigoru nasion mogą być kluczowe enzymy, biorące udział w rozkładzie ścian komórkowych, niezbędnym do uwolnienia korzenia zarodkowego i rozpoczęcia wzrostu, np. endo-βmannanaza lub pektynoesteraza. Opracowano testy dyfuzyjne oznaczania tych enzymów, stosunkowo proste i szybkie do wykonania [STILL i in. 1997; STILL, BRADFORD 1997; REN, KERMODE 2000]. Bardzo przydatną dziedziną w poszukiwaniu uniwersalnych markerów kiełkowania nasion staje się biologia molekularna, pozwalająca na identyfikowanie coraz większej liczby genów związanych z procesem kiełkowania [TOOROP, HILHORST 2003]. Określenie metod oraz częstotliwości oceny Ŝywotności nasion róŝnych gatunków przechowywanych w bankach genów to obszar, w którym oczekiwany jest istotny udział nauki w ramach AEGIS [AEGIS PROJECT REPORT 2006].
PRZECHOWYWANIE NASION ROŚLIN UPRAWNYCH W BANKACH GENÓW... 133 Dokumentacja w banku nasion Wszystkie procesy w banku genów powinny być odpowiednio udokumentowane [PAINTING i in. 1995]. Stosowane procedury i standardy naleŝy opisać w księdze jakości [ENGELS, VISSER 2003]. Szczegółowo opisany powinien być program zarządzający bazami danych, pozwalający na bieŝąco uzyskiwać informacje o obiektach w banku genów [CGN 2006; MENTING, van HINTUM 2006]. Bardzo waŝnym elementem dokumentowania kolekcji jest odpowiednie etykietowanie pojemników z nasionami. Stosowanie etykiet o róŝnej barwie w celu oznaczenia aktualnego statusu próbek nasion znacznie ułatwia pracę i ogranicza moŝliwości pomyłek [CGN 2006]. Stan ilościowy i jakościowy kolekcji oraz wszelkie zmiany w przechowalni powinny być na bieŝąco dokumentowane [BAS i in. 2006]. Bezpieczeństwo Kwestie bezpieczeństwa naleŝy rozpatrywać w kilku kategoriach. BieŜące bezpieczeństwo kolekcji musi być zagwarantowane przez odpowiednie zaplecze techniczne oraz procedury gwarantujące sprawne funkcjonowanie wszystkich urządzeń. Bardzo waŝne jest posiadanie agregatu prądotwórczego włączającego się w wypadku awarii zasilania oraz sygnalizacji przeciwpoŝarowej [FAO/IPGRI 1994, AEGIS PROJECT REPORT 2006]. Komory przechowalnicze powinny posiadać monitoring temperatury i wilgotności. Dodatkowym zabezpieczeniem kolekcji powinna być przygotowana w momencie przyjmowania do banku genów kolekcja duplikatów bezpieczeństwa. NaleŜy ją zdeponować w banku spełniającym przynajmniej takie same standardy jak bank macierzysty. Próbki te pozostają w dyspozycji banku wysyłającego i są zabezpieczeniem na wypadek całkowitego zniszczenia obiektów w macierzystym banku genów. Szczególną uwagę na duplikaty bezpieczeństwa zwracają opracowania z ostatnich lat [ENGELS, VISSER 2003; BAS i in. 2006]. W ramach systemu AEGIS postulowane jest posiadanie dodatkowego duplikatu bezpieczeństwa w budowanym aktualnie w Norwegii na wyspie Svalbard pod auspicjami FAO banku nasion - kopii bezpieczeństwa, przewidzianym na 3 mln obiektów [AEGIS PROJECT REPORT 2006]. Bezpieczeństwo personelu banku genów jest równie waŝne jak bezpieczeństwo kolekcji. Urządzenia stosowane muszą mieć wszelkie wymagane atesty, aby były bezpieczne zarówno dla środowiska, jak i dla personelu z nich korzystającego. System alarmowy powinien sygnalizować obecność personelu w komorach, a pracownicy powinni być zaopatrzeni w alarm osobisty włączany w momencie wejścia do komór, działający w razie wypadku lub zasłabnięcia. Personel pracujący w banku nasion powinien być odpowiednio przeszkolony w zakresie bezpieczeństwa pracy [ENGELS, VISSER 2003]. Podsumowanie Właściwe procedury stosowane w banku genów pozwalają na znaczne zwiększenie długowieczności nasion, a co za tym idzie zmniejszenie częstotliwości oceny ich Ŝywotności oraz regeneracji obiektów. Znajduje to odzwierciedlenie w nowym podejściu do standardów, polegającym na
134 M. Chojnowski wdraŝaniu systemów zarządzania jakością w bankach genów. Biorąc pod uwagę perspektywę integracji i racjonalizacji europejskich kolekcji zasobów genowych, istnieje równieŝ potrzeba wspólnego opracowywania wymagań w europejskich bankach genów oraz zapotrzebowanie na badania naukowe w pracach dotyczących metodyki oceny Ŝywotności i przechowywania nasion poszczególnych gatunków. Literatura AEGIS PROJECT REPORT 2006. AEGIS project report with recommendations to the ECP/GR Steering Committee. Sharing of long-term conservation responsibilities as a possible model for A European Genebank Integrated System. <http://www. ecpgr.cgiar.org/steeringcommittee/sc10/aegis_feasibility_study_report.pdf>. BAS N., POULSEN G., ROSA E. 2006. Project report of the aegis Brassica subgroup. <http://www.ecpgr.cgiar.org/steeringcommittee/sc10/aegis_brassica.pdf>. CGN 2006. Quality manual. CGN, Wageningen, The Netherlands. <http://documents.plant.wur.nl/cgn/quality/qualitydocs/qualitymanual.pdf>. CHOJNOWSKI M., CORBINEAU F., CÔME D. 1997. Physiological and biochemical changes induced in sunflower seeds by osmopriming and subsequent drying, storage and aging. Seed Sci. Res. 7: 323-331. ELLIS R.H., HONG T.D., ROBERTS E.H. 1985. Handbook of seed technology for genebanks. Vol. I. Principles and methodology. Handbooks for genebanks No. 2. IBPGR, Rome, Italy: 210 ss. ENGELS J.M.M., VISSER L. 2003. Genebank management procedures, w: A guide to effective management of germplasm collections. IPGRI handbooks for genebanks No. 6. Engels J.M.M., Visser L. (red.) IPGRI, Rome, Italy: 60-79. FAO/IPGRI 1994. Genebank standards. FAO, Rome, IPGRI, Rome: 13 ss. GÓMEZ-CAMPO C. 2002. Long term seed preservation: the risk of selecting inadequate containers is very high. Monographs ETSIA, Univ, Politecnica de Madrid 163: 1-10. GÓMEZ-CAMPO C. 2006. Long term seed preservation: updated standards are urgent. Monographs ETSIA, Univ, Politecnica de Madrid 168: 1-4. GÓRECKI R.J., HARMAN G.E. 1987. Effects of antioxidants on viability and vigour of ageing pea seeds. Seed Sci. Technol. 15: 109-117. GÓRECKI R., KULKA K., PUCHALSKI J. 1998. Mechanizm starzenia się nasion w aspekcie długiego przechowywania. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 463: 191-201. HONG T.D, ELLIS R.H. 1996. A protocol to determine seed storage behavior. IPGRI Techical Bulletin No. 1. Engels J.M.M. and Toll J. (red.). IPGRI, Rome, Italy: 62 ss. IPGRI 2006. A Strategic Framework for the Implementation of a European Genebank Integrated System. IPGRI, Rome, Italy. <http://www.ecpgr.cgiar.org/ SteeringCommittee/SC10/AEGIS_Strategie_Framew110806.pdf>. JUSTICE O.L, BASS R.N. 1978. Principles and practices of seed storage. Agriculture Handbook 506. U.S. Dept. of Agriculture. 40-41.
PRZECHOWYWANIE NASION ROŚLIN UPRAWNYCH W BANKACH GENÓW... 135 KERMODE A.R. 1990. Regulatory mechanism involved in the seed transition from seed development to germination. Crit. Rev. Plant Sci. 9: 155-195. KERMODE A.R. 1995. Regulatory mechanism in the transition from seed development to germination: interactions between embryo and the seed environment, w: Seed development and germination. G. Galili, J. Kiegel (red.). Marcel Dekker, New York: 273-332. KHAN A.A. 1994. ACC-derived ethylene production, a sensitive test for seed vigor. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 119: 1083-1090. LU X.-X., CHEN X.-L., CUI C.-S. 2004. Germination ability of seeds of 23 crop plant species after a decade of storage in the National Gene Bank of China. PGR Newsletter 139: 42-46. MENTING F.B.J., VAN HINTUM TH.J.L. 2006. Genis data dictionary. CGN, Wageningen, The Netherlands: 41 ss. PAINTING K.A., PERRY M.C., DENNING R.A., AYAD W.G. 1995. Guidebook for genetic resources documentation. IPGRI, Rome: 296 ss. PODYMA W. 1998. Zbiór zasobów genowych roślin uŝytkowych i ich dzikich przodków oraz stan kolekcji w Polsce. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 463: 31-50. PUCHALSKI J. 1998. Długotrwałe przechowywanie plazmy zarodkowej metody i problemy. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 463: 211-233. REN C., KERMODE A.R. 2000. An increase in pectin methyl esterase activity accompanies dormancy breakage and germination of yellow cedar seeds. Plant Physiology. 124: 231-242. SACKVILLE HAMILTON N.R., CHORLTON K.H. 1997. Regeneration of accessions in seed collections: a decisions guide. Handbook for Genebanks No. 5. IPGRI, Rome, Italy. SACKVILLE HAMILTON N.R., ENGELS J., VAN HINTUM T. 2003. Considerations for improved conservation and utilization concepts and strategies, w: A guide to effective management of germplasm collections. IPGRI handbooks for genebanks No. 6. Engels J.M.M., Visser L. (red.). IPGRI, Rome, Italy: 43-59. SINGER 2006. The System-wide Information Network for Genetic Resources. <http://singer.cgiar.org>. SPEHT C.-E., HAMMER K., KELLER E.R.J. 1998. Regeneration procedure in the Gatersleben genebank, w: Regeneration of seed crops and their wild relatives. Engels J.M.M., Rao R.R. (red.). Procedings of a Consultation Meeting, 4-7 XII 1995, ICRISAT, Hyderabad, India. IPGRI, Rome, Italy: 27-30. STILL D.W. BRADFORD K.J. 1997. Endo-β-mannanase activity from individual tomato endosperm caps and radicle tips in relation to germination rates. Plant Physiology 113: 21-29. STILL D.W., DAHAL P., BRADFORD K.J. 1997. A single-seed assay for endo-βmannanase activity from tomato endosperm and radicle tissues. Plant Physiology 113: 13-20. TABA S., VAN GINKEL M., HOISINGTON D., POLAND D. 2004. Wellhausen-Anderson Plant Genetic Resources Center: operations manual. El Batan, Mexico, CIMMYT: 24 ss. TERRY J., PROBERT R.J., LININGTON S.H. 2003. Processing and maintenance of the
136 M. Chojnowski Millennium Seed Bank collections, w: Seed conservation turning science into practice. Smith R.D., Dickie J.B., Linington S.H., Pritchard H.W., Probert R.J. (red.). Royal Botanic Garden, Kew: 307-325. TOOROP P.E., HILHORST H.W.M. 2003. Molecular biology in seed diagnostics, w: Seed conservation turning science into practice. Smith R.D., Dickie J.B., Linington S.H., Pritchard H.W., Probert R.J. (red.). Royal Botanic Garden, Kew: 507-515. THE GLOBAL CROP DIVERSITY TRUST 2006. A Foundation for Food Security. <http://www.croptrust.org>. VERTUCCI C.W., ROSS E.E. 1990. Theoretical basis for seed storage protocols. Plant Physiology 94: 1019-1024. WALTERS C., WHEELER L.M., GROTENHIUS J.M. 2005. Longevity of seeds stored in a genebank: species characteristics. Seed Science Research 15: 1-20. WIEWS 2006. World Information and Early Warning System on PGRFA. <http://apps3.fao.org/wiews>. Słowa kluczowe: zasoby genowe, przechowywanie nasion, międzynarodowe standardy, banki nasion Streszczenie W wyniku aktywnej działalności w zakresie ochrony zasobów genowych, do 2006 roku na świecie powstało około 1500 banków genów. Liczba przechowywanych obiektów przekracza 6,5 mln. Jedna trzecia światowych zasobów genowych roślin uprawnych przechowywana jest w 15 największych narodowych bankach genów, wśród których znajduje się Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych IHAR w Radzikowie. W przechowalni nasion KCRZG znajduje się około 66 tys. obiektów. Około 90% obiektów w bankach genów stanowią gatunki o nasionach typowych, znoszących desykację i niską temperaturę. Ich przechowywanie wymaga utrzymania wysokich standardów technicznych zalecanych przez IPGRI w Rzymie. Omówione zostały zarówno aktualnie obowiązujące standardy, jak i proponowane zmiany w aspekcie powstania Europejskiego Zintegrowanego Systemu Banków Genów. Dotychczasowe doświadczenia uzyskane z długoterminowego przechowywania w bankach genów nasion typowych wskazują, Ŝe ścisłe przestrzeganie zaleceń w zakresie wilgotności nasion i temperatury przechowywania pozwala na znaczne wydłuŝenie długowieczności nasion, a co za tym idzie zmniejszenie częstotliwości oceny Ŝywotności i regeneracji obiektów. Ma to odzwierciedlenie w nowym podejściu do standardów, polegającym na poprawie kontroli procesów i wdraŝaniu systemów zarządzania jakością. Istnieje równieŝ potrzeba wspólnego opracowywania wymagań w europejskich bankach genów i zapotrzebowanie na badania naukowe w pracach dotyczących metodyki oceny Ŝywotności nasion poszczególnych gatunków.
PRZECHOWYWANIE NASION ROŚLIN UPRAWNYCH W BANKACH GENÓW... 137 THE STORAGE OF CULTIVATED PLANT SEEDS IN GENEBANKS STANDARDS AND REQUIREMENTS Mariusz Chojnowski National Centre for Plant Genetic Resources, Plant Breeding and Acclimatization Institute, Radzików Key words: genetic resources, seed storage, international standards, seed banks As an effect of active policy concerning the conservation of genetic resources, about 1500 genebanks have been developed all over the world until the year 2006. There are more than 6.5 million accessions conserved. Thirty percent of these accessions are stored in 15 biggest national genebanks, including National Centre for Plant Genetic Resources PBAI at Radzików, Poland. There are about 66 thousand accessions in the long-term storage in the NCPGR. About 90% of world genetic resources consist of the collections of traditional seeds, which tolerate the desiccation and may be stored in low temperatures. For storage of traditional seeds in genebanks, high level of technical standards is required, as published by IPGRI, Rome. Actually recommended standards and changes proposed within the framework of an European Genebank Integrated System, are discussed. Experience gained from long-term storage of traditional seeds in genebanks showed that rigid requirements concerning seed moisture content and storage temperature increase the longevity of stored seeds. In such a situation both, seed viability testing and accessions regeneration are necessary to be carried out much less frequently. That suggests a new approch to the genebank standards consisting in an improvement of control process and implementation of the quality management systems. There also exists a necessity of close cooperation at elaborating new common standards for the European genebanks, as well as the research works dealing with the methods of seeds storage and testing their viability for different crops. Dr Mariusz Chojnowski Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie 05-870 BŁONIE e-mail: m.chojnowski@ihar.edu.pl