海洋所在海帶目褐藻三倍體育種領(lǐng)域取得新進展
近日,中國科學(xué)院海洋研究所海藻種質(zhì)庫建設(shè)與種質(zhì)資源發(fā)掘利用研究組在海帶目褐藻三倍體育種領(lǐng)域取得新進展,相關(guān)研究成果發(fā)表于美國藻類學(xué)會官方期刊Journal of Phycology。
海帶目褐藻(kelp)包含為數(shù)眾多的具有重要經(jīng)濟和生態(tài)價值的海藻物種。其中,海帶、裙帶菜是我國最重要的兩種經(jīng)濟褐藻,是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的支柱性物種,產(chǎn)量均居世界首位。近年來由于全球氣候變暖帶來的海洋表層水溫升高、海洋熱浪頻發(fā)等問題對海藻產(chǎn)業(yè)的威脅日益加劇。海水溫度升高導(dǎo)致海藻養(yǎng)殖期縮短、生長緩慢、提前老化、品質(zhì)下降等問題。因此,亟須培育優(yōu)質(zhì)、耐高溫、抗逆、廣適的突破性海帶和裙帶菜新品種,以此應(yīng)對海水溫度升高帶來的生存性威脅。多倍體育種是陸地作物重要的育種策略,但是在海藻中卻鮮有應(yīng)用。此前,少數(shù)研究通過無孢子生殖從雜合孢子體中獲得二倍配子體,但其性別不純,難以進行精確雜交。該難題成為制約海帶目褐藻三倍體育種的主要技術(shù)瓶頸。
在本研究中,研究團隊以裙帶菜為研究對象,以前期建立的雙單倍體(DH)群體構(gòu)建技術(shù)為基礎(chǔ),提出了通過誘導(dǎo)DH孢子體的無孢子繁殖獲得純合二倍配子體進而與單倍配子體雜交培育三倍孢子體的新方法,克服了上述技術(shù)瓶頸。研究團隊通過雌雄同體配子體自交獲得DH孢子體,然后通過無孢子繁殖成功獲得性別單一(雄性)的二倍配子體。將雄性二倍配子體與3個雌性單倍配子體克隆系雜交,成功獲得了3個三倍體雜交系。海上栽培測試的結(jié)果表明,與普通二倍體品種相比,三倍體雜交系具有生長速度快、藻體長、抗高溫與抗老化能力強等突出特點,并且具有不育的顯著特性。
本研究建立的三倍體育種方法,同樣適用于海帶等海帶目的其他褐藻。該研究成果對于建立海帶和裙帶菜等重要經(jīng)濟褐藻的多倍體育種關(guān)鍵技術(shù)體系,創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)、抗逆、廣適的突破性海帶和裙帶菜多倍體新品種,推動我國龐大海藻產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定、健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

圖?裙帶菜三倍孢子體(a,b,c)及其孢子葉(e,f,g)與二倍孢子體對照(d,h)
論文第一作者和通訊作者為中國科學(xué)院海洋研究所單體鋒研究員,博士研究生李昱倩為論文第二作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目資助。
論文信息:
Tifeng Shan*, Yuqian Li (2025). Breeding of triploid Undaria pinnatifida through crossing aposporous gametophytes derived from doubled haploid sporophytes with haploid gametophytes. Journal of Phycology. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jpy.70107
相關(guān)論文:
Tifeng Shan*, Shaojun Pang*, Xuemei Wang, Jing Li (2021). The inheritable characteristics of monoecy and parthenogenesis provide a means for establishing a doubled haploid population in the economically important brown alga Undaria pinnatifida (Laminariales, Alariaceae). Journal of Phycology 57:1026-1034.
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