2019年度核心进展

一、经济海藻良种产业化示范推广步入新台阶

2019年度,海藻种质库团队和我国最大的海带生产龙头企业山东寻山集团以及中国最大的裙带菜生产、加工和出口贸易企业大连海宝渔业有限公司开展紧密院地合作,在海带、裙带菜良种推广方面取得突破,杂交海带良种种苗培育数目创历史新高,全能型裙带菜新品系测试获得成功(J28),完成优质杂交海带(国家品种205、杂交海带E25、B013、J09,H系列等)种苗生产10亿株;裙带菜(裙带菜海宝1、2号、裙带菜F17)优质种苗生产10亿株,这些源自海藻种质库种质资源的新品种(系)已经被我国山东威海荣成、长岛、辽宁海带、裙带菜产区广大海藻栽培农民广泛使用,获得好评。

杂交海带E25
杂交海带E25
杂交裙带菜J28
杂交裙带菜J28

二、杂交海带育性获得突破

海带是1927年从日本引种到中国,属于外来物种。目前,我国海带生长过程,存在着种苗生产企业使用少量亲本培育大量种苗的生产方式,这导致不同品种的栽培种群遗传多样性越来越低,后代优良栽培农学性状逐渐丢失,主要表现在:(1)海带成体藻胶含量显著下降、含水量上升;(2)淡干海带发黄分层;(3)海带假根退化导致脱菜及产量下降;(4)海带基部形成气泡,严重影响产品质量;(5)海带孢子囊形成时间越来越早,导致加工品品质逐年下降。

杂交海带因其品质优良、遗传多样性高、抗逆能力强、生长时期不形成孢子囊以及色泽优良而深受我国北方海带产区的欢迎。但是杂交海带适时不育的难题长期困扰着我们。海带是我国最重要经济海藻,幼苗年产量超过300亿株。在几十年种海带人工蓄养过程中,每年都会观察到少数无法形成孢子囊的海带个体,但是这一现象却从未引起藻类育种及研究者的关注。

中国科学院遗传生物资源海藻种质库团队(www.caslivealgae.com)通过地理隔离种群单倍体克隆杂交技术,培育出了多个性状优良的杂交海带品系,团队成员利用杂交海带E25,B013等多个品系,采用实验生物学技术和方法,成功突破了这一技术瓶颈,在杂交海带中适时成功的诱导形成了孢子囊。近日,Aquaculture 杂志在线刊发了海藻种质库团队有关杂交海带育性研究的最新成果,包括:(1)较高的温度条件下,杂交海带经短日处理,能在25天内形成孢子囊(2)采用多态性微卫星引物分析杂交海带及常规栽培海带群体的遗传结构,发现两种海带群体具有明显差别(3)杂交海带响应短日处理形成孢子囊的特征,具有个体差异性及遗传性(4)短日处理诱导海带孢子囊形成的方法,适用于所有的海带品系。

该项技术突破成功解决了杂交海带的育性难题,将加速优质高产抗逆杂交海带的产业化利用进程,提升我国海带良种产业化进程。

论文链接:

https://sciencedirect.xilesou.top/science/article/abs/pii/S0044848619328261

 

三、国际上首次完成了裙带菜全基因组序列分析

利用最新的PacBio三代测序平台和Hi-C技术对裙带菜单倍配子体进行全基因组测序、拼接、组装以及注释工作。组装获得的基因组为511Mb,contig N50为1.7Mb。Hi-C辅助拼接以后,共有502.8Mb的基因组序列组装到染色体水平,Scaffold N50的长度为16.5Mb。获得12402个蛋白编码基因的注释信息。

 文章链接:

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2020.00140/full?&utm_source=Email_to_authors_&utm_medium=Email&utm_content=T1_11.5e1_author&utm_campaign=Email_publication&field=&journalName=Frontiers_in_Genetics&id=518402

四、揭示了野生和栽培海带群体的基因流互作

在典型的海带栽培海域,对同域分布的野生和栽培群体的亲缘关系进行了分析,发现潮下带群体几乎不包含栽培群体的血统,而栽培群体含有少量野生群体的血统,表明二者的基因流呈现不对称性。筏架野生群体则包含栽培和潮下带群体二者的血统。以上结果为全面理解同域分布的海带目褐藻栽培和野生群体的遗传关系奠定了基础。

 

文章链接:

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2019.00494/full

 

五、分析了漂浮和定生铜藻群体的演变和互作

黄海漂浮铜藻(“金潮”)近年来已经成为一种常态。我们在前期的研究中发现铜藻在漂浮路径中,遇到合适的礁石海岸,会形成定生后代,但是这些新形成的定生群体跟临近的漂浮群体的关系尚未可知。本年度我们研究了特定海域不同年度的漂浮和定生铜藻群体的遗传关系,发现二者之间的基因流非常有限。该结果为系统研究漂浮和定生群体的演变和互作奠定了基础。

 

文章链接:

https://doi.org/10.1007/s10811-019-01853-2