ژرم پلاسم ماده ژنتیکی یک فرد است که از طریق جسمی یا جنسی از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود.
در واقع، ژرم‌پلاسم منابع ژنتیکی زند‌ه‌ای هستند که می‌توانند به عنوان حامل وراثت عمل کنند و شامل سلول‌های زایا و پیش‌سازهای آنها، دانه‌ها و گرده گیاهان، اسپرم حیوانات، تخمک‌ها، جنین‌ها و لاروها باشند.
انجماد ژرم‌پلاسم یک فناوری مهم است که برای درمان پزشکی، حفظ تنوع بیولوژیکی، حفظ منابع ژنتیکی ارزشمند، کمک به برنامه‌های اصلاح نژادی و حفاظت از گونه‌های در معرض خطر استفاده می‌شود.
ذخایر ژرم پلاسم نقش مهمی در بهبود تحمل گیاهان زراعی در برابر تنش‌های مختلف زیستی و غیرزیستی دارد.
ذخایر ژرم‌پلاسم ذخیره شده در بانک‌های ژن جهانی، اهمیت کلیدی برای تسریع تولید جهانی غذا دارند.
حفاظت از ژرم پلاسم موفق‌ترین روش برای حفظ صفات ژنتیکی گونه‌های در حال انقراض و با ارزش تجاری است. ژرم‌پلاسم منبع اطلاعاتی زنده برای تمام ژن‌های موجود در گیاه مربوطه است که می‌تواند برای دوره‌های طولانی حفظ شود و هر زمان که در آینده مورد نیاز باشد، دوباره تولید می‌شود.
از این رو، تنوع ژنتیکی گیاهان مختلف نیز حفظ می‌شود و این به نوبه خود مخزنی از ژن‌های مختلف را ایجاد می‌کند که به عنوان خانه منبع (بانک ژن/کتابخانه) برای گونه‌های جدید یا ناشناس عمل می‌کند.
این بانک ژن همچنین به آزمایش آزمایشگاهی ژرم‌پلاسم‌ها برای تغییرات ژنتیکی آنها (ترانس ژن) و غربالگری ژرم‌پلاسم‌های نخبه در بین آنها کمک می‌کند.
تنوع ژنتیکی منجر به از دست رفتن اطلاعات ژنتیکی نسل‌های قبلی می‌شود که حفاظت از ژرم پلاسم را به یک جنبه مهم برای حفظ این اطلاعات در مورد گونه‌های در حال انقراض، بدوی یا حتی هر گونه موجود تبدیل می‌کند.
هیئت بین المللی منابع ژنتیکی گیاهی (IBPGR) یک سازمان جهانی است که برای حفاظت از ژرم پلاسم به رسمیت شناخته شده است و پشتیبانی ضروری را برای جمع‌آوری، حفاظت و استفاده از منابع ژنتیکی گیاهی در سراسر جهان ارائه می‌دهد.
حفظ ژرم پلاسم
حفاظت در محل را حفاظت درجا می گویند که به معنای حفظ ذخایر ژنتیکی در قالب جمعیت‌های طبیعی با ایجاد ذخایر زیست کره مانند پارک‌های ملی و پناهگاه‌ها است. شیوه‌هایی مانند باغبانی و گلکاری نیز گیاهان را در یک زیستگاه طبیعی حفظ می‌کند.
حفاظت خارج از محل، به عنوان حفاظت از محل نامیده می شود که با حفاظت از گونه‌های در معرض خطر خارج از زیستگاه طبیعی آن سروکار دارد.
در این روش اطلاعات ژنتیکی گونه‌های گیاهی کشت‌شده و وحشی به‌صورت کشت‌های آزمایشگاهی و بذر نگهداری می‌شود که به‌عنوان بانک ژن برای استفاده طولانی‌مدت ذخیره می‌شوند.
این نوع حفاظت، بانکی از ژن‌ها، دانه‌ها و ژرم‌پلاسم‌ها را ایجاد می‌کند و یک کتابخانه اطلاعات ژنتیکی (مثلاً آرشیوهای باغ مشترک) را برای گونه‌های در حال انقراض، بدوی و با ارزش تجاری تشکیل می‌دهد.
همچنین شامل روش‌های خاص نگهداری (حفاظت انجمادی) و تغییر ژن برای ترکیب بیماری‌ها، صفات تحمل آفات و تنش و احیای محیطی گونه‌های گیاهی در حال انقراض است.
منابع ژنتیکی به دلایل مختلفی مانند بهبود ژنتیکی، حفاظت از تنوع زیستی، مطالعات مکانیکی سازگاری، سیستماتیک و طبقه بندی، نظارت بر محیط زیست، اپیدمیولوژی و پزشکی قانونی استفاده می‌شود.
یکی از راهبردهای اصلی حفاظت از ژرم‌پلاسم، حفظ یکپارچگی بیولوژیکی و ارائه ژرم‌پلاسم‌ها با توصیفات فنوتیپی و ژنتیکی معتبر است.
روش‌های دخیل در حفظ آزمایشگاهی ژرم پلاس
انجماد
در این تکنیک (کرایوس یونانی به معنای یخبندان) سلول‌ها یا بافت‌ها در حالت یخ زده در دمای بسیار پایین با استفاده از دی اکسید کربن جامد (در دمای منهای 79 درجه سانتیگراد)، با فریزرهای عمیق با دمای پایین (در دمای منهای 80 درجه سانتیگراد) با استفاده از نیتروژن بخار (در منهای 150 درجه سانتیگراد) و نیتروژن مایع (در منهای 196 درجه سانتیگراد) قرار می‌گیرند.
این تکنیک شامل چهار مرحله انجماد، ذوب و کشت مجدد است، این دمای انجماد، سلول را غیرفعال می‌کند و بنابراین می‌تواند برای مدت طولانی‌تری حفظ شود. هر بافتی از یک گیاه را می‌توان برای انجماد استفاده کرد.
برای جلوگیری از آسیب ناشی از انجماد یا ذوب سلول‌ها، ترکیبات مختلفی مانند دی متیل سولفوکسید، گلیسرول، اتیلن، پروپیلن، ساکارز، مانوز، گلوکز، پرالین، استامید و غیره در هنگام انجماد اضافه می‌شود.
این ترکیبات محافظ برودتی نامیده می‌شوند که با کاهش نقطه انجماد و نقطه سرمایش فوق العاده آب از آسیب وارده به سلول‌ها جلوگیری می‌کنند.
انبار سرد
این یک روش حفظ رشد آهسته است که ژرم‌پلاسم را در دمای پایین و بدون یخ (1 تا 9 درجه سانتیگراد) حفظ می‌کند.
مزیت اصلی این روش نسبت به انجماد این است که رشد مواد گیاهی را در انبار سرد (1 تا 9 درجه سانتیگراد) کند می‌کند، برخلاف توقف کامل در هنگام انجماد، از این رو گیاهان را در برابر آسیب های برودتی محافظت می‌کند.
علاوه بر این، این روش ساده، مقرون به صرفه است و ژرم‌پلاسم‌هایی با نرخ بقای بهتر تولید می‌کند.
اخیراً نمونه‌های برجسته‌ای از ذخیره‌سازی سرد گزارش شده است، به عنوان مثال، گیاهان توت‌فرنگی بدون ویروس را می‌توان در دمای 10 درجه سانتیگراد برای حدود 6 سال نگهداری کرد و چندین گیاه انگور را برای بیش از 15 سال با استفاده از انبار سرد در دمای حدود 9 درجه نگهداری کرد.
فشار کم و ذخیره اکسیژن کم
در این روش، فشار اتمسفر (زیر 50 میلی‌متر جیوه باعث کاهش رشد بافت گیاه می‌شود) و غلظت اکسیژن احاطه‌شده توسط مواد گیاهی کاهش می‌یابد که باعث کاهش دسترسی O2، کاهش تولید CO2 و در نتیجه کاهش فعالیت فتوسنتزی می‌شود که رشد بافت گیاه را مهار می‌کند.
بنابراین، حفظ ژرم‌پلاسم با روش‌های مرسوم دارای محدودیت‌های متعددی از جمله خواب بذر، بذر کوتاه‌مدت، بیماری‌های ناشی از بذر و هزینه و نیروی کار بالا است. این تکنیک‌های مدرن، مانند انجماد (انجماد سلول‌ها و بافت‌ها در دمای منهای 196 درجه سانتیگراد) و نگهداری در سرد، به غلبه بر این مشکلات کمک می‌کنند.
