中国海洋大学的海带遗传学与育种学研究之

发布时间:2017-11-03 22:04 来源:互联网 作者:admin 浏览次数:加载中

  海带属于大型海生褐藻,是一种广为人知且营养价值很高的海洋蔬菜,拥有“碱性食物之王”的美誉。同时因含有丰富的碘等矿物质元素以及岩藻多糖等活性成分,而具有重要的药用价值。人们在享受海带美味的时候,可曾想过海带是怎么生长的?它的新品种培育工作又是怎么进行的?我们国家的海带新品种培育工作走过了一条怎样的历程?近日,记者在中国海洋大学海洋生物遗传育种研究室里找到了这些问题的答案。

  今年10月,创设于青岛市鱼山路5号的中国海洋大学刚刚度过了90岁生日。在90年的办学历程中,海洋生物遗传学和育种学的发展脉络可谓源远流长,海带良种培育便是其中重要一支。我国海藻遗传学奠基人方宗熙教授就曾在这所校园里从事教学和科研工作,特别是方宗熙创立的海带单倍体育种技术,更是我国海带育种业发展史上具有里程碑意义的事件。

  1953年,受著名生物学家童第周教授的邀请,方宗熙到校执教,并创立了海藻遗传学,从此开启了中国海洋大学在海带遗传育种领域的探究之路。

  方宗熙与有关科研人员一起发现和揭示了海带经济性状的数量遗传规律,并建立了海带选择育种技术理论与方法,先后培育出“海青一号”宽叶品种、“海青二号”长叶品种和“海青三号”厚叶品种等海带新品种,使中国成为国际上最早实现海洋生物良种培育的国家,并开启了我国海水养殖业良种化养殖的序幕。

  上世纪70年代,方宗熙带领的研究团队经过多年努力,首次发现了海带雌性生活史,成功培育了雌性孢子体。方宗熙指导完成的海带、裙带配子体克隆培育,解决了大型海藻不能实现长期保存的世界难题,使我国成为国际上唯一一个实现大型海藻种质资源长期保存的国家。他领导完成的“单海一号”海带单倍体新品种,使海带单倍体遗传育种获得成功,不仅开创了我国海洋生物细胞工程育种的新,而且是我国褐藻遗传育种的标志性成果。方宗熙实现了不同物种和种系海带配子体克隆间的杂交,建立了杂交育种和优势利用技术,成功培育出了高产、高碘、抗病性强的“单杂十号”优良品种。至今,上述海带遗传育种技术体系仍是国内外大型经济型褐藻育种研究沿用的技术手段,不仅为我国海藻养殖业的良种培育作出了卓越贡献,而且深远地影响和带动了我国海水养殖生物品种的遗传改良工作。

  在开展海带新品种培育工作的同时,方宗熙还编写了《细胞遗传学》《达尔文学说》《遗传工程》等遗传学领域的教科书和科普读物,为我国海带遗传育种工作的开展和人才培养工作的延续打下了坚实地基础。

  在方宗熙开创的海带遗传育种事业领域,中国海洋大学做到了薪火相传、生生不息,而且历经三代人的努力,正不断地把这一事业发扬光大。

  1992年和1996年,以方宗熙的崔竞进为代表的海大育种人又成功培育出了“荣海一号”杂交品种和“远杂10号” 远缘杂交品种两个海带新品种。在满足提取褐藻胶工业原料成分含量的基础上,进一步提高了养殖产量,为上世纪90年代我国海藻养殖业高效发展提供了优良的品种。

  多年来,在海带遗传育种的道路上,中国海大人奉行着代代相传,一“带”更比一“带”强的发展理念。今天接力棒已经交到以刘涛为代表的第三代海带育种人手中,薪火相传而力争突破。

  2004年刘涛主持培育的耐高温、高产新品种海带“荣福”海带获得国家水产新品种证书,并开始大面积推广栽培,该品种是由分布于南方福建海域的海带品种和北方山东海域广泛种植的“远杂十号”海带品种杂交选育而成的“混血”海带,具有经济性状稳定、增产效果明显、耐高温性状突出的特点,一经推出就成为南北方养殖户共同青睐的品种,并成为大众餐桌上的美食,创造了巨大的经济价值。2011年刘涛团队潜心培育的“爱伦湾”海带获得国家水产新品种证书,该品种具有加工率高、产量大、增产效果明显等优点,在山东、辽宁地区近海进行了大规模养殖推广,平均亩增产可达25%以上,目前累计创造经济效益达10亿元以上。“爱伦湾”和“荣福”两个海带新品种的成功培育与推广,拉开了我国以“优质、高产、抗逆”为标志的第三次大规模海带品种更替工作的序幕。

  2013年,由刘涛主持培育的“三海”海带良种成功获得国家水产新品种证书。该品种应用了分子辅助选择育种技术极大地提高了育种效率,“三海”海带具有耐高温、高产和广适性等优点,现在我国渤海、黄海、东海和南海沿海进行了大规模养殖推广,主产区平均亩增产达30%以上。作为中国海洋大学海带遗传育种研究史上培育的第10个海带新品种,“三海”海带标志着海带遗传改良技术已从群体选育、细胞工程育种正式迈入分子育种新时期。

  20世纪以来,中国海大人培育的海带良种不仅开启了我国海水养殖业良种化的序幕,而且通过持续的品种改良研究推动着我国海带产业的高效发展,并在优化改善近海养殖生态环境、提高渔业碳汇蕴储能力等方面发挥了重要的作用,产生了巨大的生态功能与价值。

  历经数十年的积淀,中国海大人在海带遗传育种领域不仅培育了10个海带良种,还在海带基因组学研究领域取得了重大突破。

  2013年10月,在青岛召开的2013年国际基因组学大会(2013 International Conference of Genomics)上,由中国海洋大学和中国科学院北京基因组研究所联合完成的海带全基因组测序成果引起了与会人员的强烈关注。海带全基因组测序工作主要依赖于中国科学院北京基因组研究所丰富的长片段基因组测序经验和方法,使基因组测序平均读长得到了最佳体现。同时,结合中国海洋大学长期的海带遗传学研究积累,在基因发掘和功能阐述方面得到了丰富的素材,较为完整和全面地描述了海带进化历程中的基因组特征及其演化过程。

  海带基因组是我国第一个完成测序的水生植物,标志着我国的藻类基因组研究达到了国际先进水平,尤其是在大于500Mb碱基的复杂海洋植物基因组研究方面已达到了国际领先水平。海带全基因组测序的完成,将对解析海带重要产量性状,以及碘、褐藻胶、甘露醇、岩藻多糖、岩藻黄素等重要活性产物的功能基因发掘具有重要的现实意义,成为后续开展分子育种、基因工程开发、海洋多糖药物研制等工作的必备依据。另外,海带基因组图谱绘制完成后将有利于提高育种的效率和水平,培育出更多具有优良性状的海带新品种,进一步巩固和提升我国在全球海水养殖生物育种领域的科技地位和影响力。“随着海洋生物基因密码的不断破译,一场关于海水养殖业的基因正蓬勃而起,而海带基因组测序就是我们迈出的关键一步。”刘涛向记者描绘了这一技术突破带来的美好前景。

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