2018年度核心进展

1、资源库建设、运行与改造

       2018年度,海藻种质库成为农业农村部藻类产业技术研发中心(首席依托单位),我们对海藻种质库的室内43套全天候培育系统进行了升级改造,全部的培养系统改成了可以自动化调节光照强度的LED光照系统,改变之后,2018年全部的海藻培养实验获得成功;2018年是逐渐替换海藻种质细胞培养器皿的第二年,使用透光性好,密封性强的磨口培养皿(韩国生产),替换以前的三角烧瓶,取得了很好的效果,海藻种质保存的效果得到有效的提高。本年度没有增添大型设备。

2、资源采集/收集保藏

       2018年度海藻种质库的裙带菜单倍体细胞系增加了270个,特色孢子囊叶家系增加了18个,整体裙带菜细胞种质资源量增加了25%,是建库以来增幅最大的一年。目前海藻种质库的裙带菜种质资源保有量,全国第一,培育有国内目前唯一的两个国家级裙带菜新品种,是藻类产业技术体系的裙带菜种质资源收集与育种岗位科学家依托平台;本年度,海带的单倍体细胞系增加了250个,包括了国内所有的主流栽培品种(系),以及海藻种质库自己培育的若干杂交海带种群的细胞系(205、E25、B013、H系列等);本年度不同种群的大型褐藻海带、裙带菜、铜藻、浒苔等DNA样品提取和保存了500份。

3、资源挖掘与共享利用

       2018年度,海藻种质库为国内35个科研院所、企业提供了微藻110株,为海洋所所内3个重点实验室的研究生提供了30株;先后为我国最大的海带栽培龙头企业(山东)、裙带菜栽培企业(辽宁)、最大的海带种苗生产企业(福建)提供了海带、裙带菜、铜藻等大型海藻种质材料50份;海藻种质库和这些企业合作培育的三个国家级海藻新品种(海宝1、2号裙带菜,选育海带205)以及杂交海带E25,杂交海带B013,裙带菜F17等多个杂交海带、裙带菜新品系的种苗年度生产量超过20亿株,在我国北方地区推广利用超过20万亩,实质性的提高了我国北方地区大型海藻良种占有率,帮助养殖百姓实现了脱贫致富。

4、代表性研究进展与成果

一、经济海藻良种产业化

      2018年度,国家海藻产业技术研发中心团队和我国最大的海带生产龙头企业(寻山集团)和最大的裙带菜生产龙头企业(大连海宝渔业有限公司)合作,指导完成了优质海带种苗生产10亿株,其中杂交海带种苗1.6亿株;完成裙带菜种苗生产3.5万帘;完成了海带、裙带菜新品种推广栽培超过20万亩(裙带菜海宝1、2号、裙带菜F17、海带205、杂交海带E25、杂交海带B013、杂交海带H系列等)。这些源自海藻种质库种质资源的新品种种苗目前已经被我国北方地区的广大海藻栽培农民广泛使用,获得产业部门高度评价。

二、黄海漂浮铜藻来源

       黄海漂浮的铜藻给沿海的水产业带来了不小的影响。海藻种质库团队开发了多态性微卫星位点,采集了全国多地的定生和漂浮铜藻样品,完成了分子比对分析,得出如下结论:(1)黄海漂浮铜藻多点起源;(2)部分漂浮群落能够在漂浮路途上,在合适生态位上繁衍留下后代,建立定生种群;(3)漂浮铜藻种群具有很高的遗传多样性。目前采集漂浮铜藻,进行短暂养殖之后,作为人类海藻食品,在山东部分地区已经开始流行,未来铜藻非常有望发展成为新的大型食用经济海藻。除既定研究内容以外,团队将持续关注和研究这种可能性(Journal of Applied Phycology)。

  • 三、海水核素污染治理

核电作为一种高效、清洁能源,正在我国沿海快速发展。团队参与了科技部专项“海上放射性事件跟踪监测与应急处置技术和装备研究”,2018年度筛选出两种大型海藻,成为清理核素污染水域活体海藻候选物种,对它们吸收海水中核素铯的动力学开展了研究,取得系列阶段性结果(Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology)。

  • 四、海藻健康养殖

针对经济海藻裙带菜存在的栽培种群容易受到野生群体“污染”而导致栽培性状变迁问题, 团队开展了养殖群体和野生群体之间基因流分析,结果表明:基因流以栽培种群流向野生种群为主。这个结果提示我们:裙带菜人工栽培过程中亲本的使用具有决定性意义,科学使用可以有效阻止野生种群的干扰,获得预期的生产效果(Journal of Applied Phycology)。

  • 五、裙带菜全基因组序列分析

利用最新的PacBio三代测序平台对裙带菜单倍配子体进行全基因组测序,测序部分2018年度已经完成,目前正在进行序列拼接和组装。下一步将完成注释并开展不同性别的配子体(包括雌雄同体配子体)基因组的测定,最终目的是阐释裙带菜(乃至所有大型褐藻类)性别决定机制这一重大基础科学问题。

六、入侵性海藻裙带菜在欧洲的传播:

       课题组与德国不莱梅大学的Kai Bischof教授共同承担了中德科学中心的项目“The invasive kelp Undaria pinnatifida: a prominent Asian food source spreading in European waters”。在该项目支持下,利用全球各地的样品,开发了高多态性分子标记,深入分析了德国海域漂浮及定生的裙带菜群体、欧洲北部主要群体及亚洲本土裙带菜群体的遗传关系,发现德国海域定生群体与漂浮群体遗传距离很近,无明显遗传分化,但与其他群体存在显著的遗传分化和遗传关系,根据这些相关结果,国际合作研发课题组对裙带菜在欧洲沿海未来发展情况做出了预测(European Journal of Phycology, 出版中)。

2018年度发表的科技论文如下

Li J, Huang H, Shan TF, Pang SJ* (2018) Selection of reference genes for real-time RT-PCR normalization in brown alga Undaria pinnatifida. Journal of Applied Phycology. https://doi.org/10.1007/s10811-018-1576-1

Wang XM, Shan TF*, Pang SJ* (2018) Phytoremediation Potential of Saccharina japonica and Sargassum horneri (Phaeophyceae): Biosorption Study of Strontium. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 101(4):501-505.

Su L, Shan TF*, Pang SJ*, Li J (2018) Analyses of the genetic structure of Sargassum horneni in the Yellow Sea: implications of the temporal and spatial relations among floating and benthic populations. Journal of Applied Phycology , 30(2):1417-1424.

Shan TF, Pang SJ*, Wang XM, Li J, Su L (2018) Assessment of the genetic connectivity between farmed and wild populations of Undaria pinnatifida (Phaeophyceae) in a representative traditional farming region of China by using newly developed microsatellite markers. Journal of Applied Phycology , 30(4):2707-2714.