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TUhjnbcbe - 2021/4/5 19:13:00

一、藻类产业技术体系简介

藻类存在于地球上几乎所有的水环境中。同陆生绿色植物在陆地一样,藻类在水环境中和形形色色的水生动物、微生物一起构成了丰富、健康的水生生态环境。人类以藻类为食或者对其有治疗特殊疾病的认知有上千年的历史,但是我们将藻类作为被生产的对象进行大规模的人工栽培/养殖则是近几十年的事情。中国的藻类产业始于大型的褐藻-海带。建国之初,中国需要花费宝贵的外汇资源进口海带,提取重要的战略资源碘、甘露醇以及褐藻胶等。这些资源是无法从任何陆地作物中获得的。彼时,海带的人工养殖尚没有开始,世界各国也只全部依赖自然生长的海带,捕获量严重受限,价格高昂。随着系列关键技术的突破,我国海带人工栽培获得成功,面积在南北获得大规模推广。再后来,随着我国经济技术的发展、科研水平的提高、科研力量投入的加大以及科研人员持续不断的努力,加上市场力量的推动,其它经济海藻物种的人工栽培包括裙带菜(辽宁、山东)、紫菜(山东到广东)、江蓠(山东到福建)、麒麟菜(广东和海南)、羊栖菜(浙江)等陆续在我国南北开花结果。具有经济、药用价值的淡水藻类物种比如螺旋藻、小球藻和雨生红球藻等也大致是在同一时期开始逐渐被认知和开发利用。到今天,我国的藻类产业在栽培面积、产量、栽培物种多样性、栽培技术、育种技术方法和使用地域范围都雄踞世界各国之首多年。

一旦将藻类作为一种被规模化开发和利用的对象,我们就面临像开发其它农业产品一样的产业化问题:从品种培育、养殖(栽培)技术、病害防治到产品加工等。这些环节需要有机串联。通常一个好的栽培品种的诞生,需要相配套的收获和加工技术跟进。如前所述,我国藻类产业同世界诸国相比规模大,从业人数多,但是我们在藻类自然资源保护、收获的机械化、产品的自动化加工、精细高附加值产品的开发、初级产品加工过程的环境保护等诸多方面存在短板,也制约着未来进一步的发展。07年9月,农业农村部科教司正式组建和启动了第五十个现代农业产业技术体系-藻类产业技术体系,体系首席科学家中国科学院海洋研究所逄少*研究员以及分布在全国各地9个岗位科学家团队、个分布在藻类主产区的综合实验站团队正式上岗,开启了新时代推进我国藻类产业大发展的新征程。

藻类产业技术体系的这第二份简报由产业经济岗岗位科学家团队负责主编和组织撰写下篇,藻类体系全体团队负责提供信息完成的上篇。

上篇9个岗位科学家

二、海带种质资源收集与育种岗位

一、岗位简介

海带种质资源收集与育种岗位有刘伟治、金月梅、台方和刘欣欣4名岗位成员。刘伟治主要进行海带功能基因编码蛋白表达、功能验证相关研究;金月梅负责海带种质资源收集、繁育,同时负责藻类体系上报文件资料的整理等;刘欣欣负责开发海带分子标记,进行海带性状相关分子标记辅助育种的工作。台方负责海带群体生产性状测量以及数据分析,对海带养殖相关信息进行收集和整理。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)该部分包括本领域内国际前沿动态情况

我国海带遗传育种研究仍保持国际领先。08年发表海带相关论文3篇(中文篇,英文0篇),我国发表或参与发表的论文占6.3%;我国科学家发表大量海带组学基础研究和分子育种研究的文章,其中海带转录组和功能基因研究论文(5篇)占总体研究比例50%,显示出海带遗传育种前沿技术发展的主要方向;在品种培育、苗种繁育等应用领域研究论文仅有篇,显示出应用研究工作研究周期长、技术创新难度大等特征。

(二)本团队近期研究进展

.种质资源的收集

收集和保存了荣成,大连以及连江、霞浦、莆田等地区海带资源份,分3个层次进行了海带资源保存,收集和保存了9个海带群体70个个体40份配子体,收集和保存海带7个养殖群体冻存样品80份,海带繁育群体9个群体份;保存了37个海带群体DNA样品65份;新增完成4个海带品种和品系线粒体基因组的分析,共完成了0个海带品系线粒体基因组分析。

.研究工作

建立了一套多重PCRSSR标记技术体系,对36个海带群体,包括南方9个群体,北方7个群体进行多重PCR分析;3对引物对海带群体进行多重PCR扩增和Miseq测序,最终共检测出8个SSR位点,其中群体SSR位点的平均扩增率为9.69%,群体共有的SSR位点比率为79.66%,多态性SSR位点比率为6.7%,平均缺失位点比例为8.3%,该方法可用于全国海带种质遗传结构、种质鉴定的评估。

首次完成了海带蛋白组学研究,对不同组织、世代、性别和胁迫条件下的通路表达调控,确认甘露醇全部基因均呈现出稳定表达翻译。研究发现SjaMPase是参与甘露醇代谢的主要基因;甘露醇代谢表达调控特性展示出其在环境胁迫下重要生物学功能。与综合试验站合作建立了5个海带生产性状测试点,包括威海综合试验站、长岛综合试验站、宁德综合试验站以及荣成家海带养殖企业;进行了“三海”海带新品种、“海农号”和“海农号”新品系推广和生产测试。

3.成果

08年发表论文4篇,申请发明专利3项。

三、养殖户培训与技术推广情况

(一)本岗位组织养殖户培训情况

08年,应宁德综合试验站和莆田综合试验站邀请,在连江、霞浦县组织了海带养殖技术培训次,培训内容主要为海带新品种培育与养殖应用,培训从业人数0人。

(二)本岗位新品种、新技术、新产品的推广情况

培育3个新品系,在俚岛湾、桑沟湾、爱伦湾3个海区对“海农号”、“海农号”和“海科号”3个新品系进行了生产性能测试,和对照种品种相比,三个海带新品系长度性状提高了5-5.5%,产量提高.9-7.5%。

08年与荣成育苗企业合作繁育了“海农号”、“海农号”海带苗种帘(合9.5亿株),示范推广亩,社会推广亩,推广区域包括烟台长岛和山东荣成。

三、裙带菜种质资源收集与育种岗位

一、岗位简介

岗位科学家逄少*对裙带菜种质资源收集与育种工作进行整体统筹、安排与分工,并负责制定裙带菜育种方案,安排海上调查、试验开展、数据收集和整理,以及指导综合试验站进行种苗规模化繁育及新品种推广。单体锋负责新品种培育、全基因组测序、分子遗传标记开发及遗传多样性评价等工作;李静负责开展裙带菜性别决定分子机理的阐释;苏丽(博士后工作人员)参与和完成裙带菜种质资源收集、不同家系种苗制备以及杂交种苗培育和输送工作;高素芹主要参与种质资源保存、扩繁、室内培养等工作。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

有关裙带菜的研究主要围绕着三个领域:第一,在西北太平洋以外的区域,裙带菜被视为入侵性海藻。不同国家的研究人员(法国、英国和中国)采用先进分子生物学技术手段,对不同群体之间的遗传关联性进行分析,对其未来种群的扩散方式进行预测,对可能采取的技术措施进行了展望。第二,有超过/3的文章介绍的研发工作是围绕裙带菜所富含的特色褐藻多糖生物活性开展,报道了具有独特结构岩藻多糖及其所具有的抑制肿瘤细胞、病*细胞扩散和提高人体免疫力的特点。第三,少数几篇来自日本和韩国的文章,围绕裙带菜栽培环境因子的变化(包括季节性的温度、营养盐水平等)开展工作。其中一篇日本文章介绍了如何通过微量元素分析的方法,来溯源裙带菜产地的技术。作者使用了来自中国辽宁6个产地,韩国5个产地以及来自日本不同产区的裙带菜样品,该技术手段通过分析0种以上的微量元素,准确预测了不同样品的产地,这项研究对于大量从海外进口裙带菜的日本来讲具有很强的现实意义。

(一)研究团队与德国不莱梅大学的Bischof教授团队合作,对裙带菜在欧洲的传播进行了调查和追溯,取得以下重要进展:

在德国北部的Sylt岛发现了漂浮的裙带菜,并且在第二年发现了定生的裙带菜群体,利用SSR标记分析了Sylt岛裙带菜群体与欧洲北部主要群体(包括法国、荷兰、英格兰等地的地理群体)及中国大连、青岛、枸杞岛群体的遗传关系,发现Sylt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。

在海藻种质库培养获得来自Sylt和法国的裙带菜孢子体,并转到大连旅顺海域进行栽培,目的是比较它们与中国栽培群体的表型差异。目前这项工作正在进行。

合作成果发表在BotanyMarina和EuropeanJournalofPhycology上。

(二)裙带菜全基因组测序分析

团队首次在国际上报道了裙带菜单倍体雌雄同体的现象之后,引起了广泛

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