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海带育种育苗技术研究进展

海带育种育苗技术研究进展

第5卷第8期2005年4月

1671—1815（2005）08—049卜O5

科学技术与工程

ScienceTechnologyandEngineering

Vo1.5No.8April2005

⑥2005Sci.Tech.Engng.

农业科学

海带育种育苗技术研究进展

冯蕾唐学玺张培玉

（中国海洋大学海洋生命学院,青岛266003）

摘要分析了传统的海带育苗和育种技术的特点和存在的问题,讨论了海带配子体克隆育苗和育种技术的

特点和应用前景,提出了目前制约海带配子体克隆技术进一步发展和应用的关键问题以及此领域今后工作

的重点和方向.

关键词海带育种育苗

中图法分类号$946.1;文献标识码A

海带（Laminariajaponica）是具异型世代交替

的大型重要经济海藻,它的用途很广,在医药,食品,

化工等方面都有广泛的应用.海带是我国海水养殖

业的支柱产业,在我国人民经济生活中占有相当重

要的地位.20世纪50年代以来,我国独自进行了

海带养殖生物学的研究,并取得了一系列丰硕的成

果.海带全人工筏式养殖技术的建立,打破了过去

海带仅生长在海底礁石上的局限,为我国海带养殖

业的发展打下了坚实的基础;海带施肥养殖的

研究解决了我国北方贫瘠海区及外海海域海带养殖

的关键问题,并迅速在北方广大海区推广应

用;海带幼苗低温渡夏的研究,有效地解决了

杂藻对幼苗的危害问题,使孢子体的生长期延长3

个月,增产50以上;海带南移养殖的研究,使海带

养殖扩大到了南至福建的广大海域;新品

种的培育进一步提高了我国养殖海带的产量和质

量l_1,3,4,6,7,1114].这些重要的成果,为我国的海带养

殖事业的飞跃发展做出了巨大的贡献,使我国的海

2004年12月13日收到国家"973"计划（G199901200）资助

第一作者简介:

冯蕾,女,l965年出生,副教授（博士生）,[elf—

eng0601@163.coin

*通讯作者简介:

唐学玺.Emai[:

Tangxx@

带养殖年产量达到约50余万吨,占世界海藻栽培总

产量的1/2以上,位居世界首位l_j].

近年来,随着海水养殖规模的加大和工业污水

大量排放,海水污染严重,赤潮频繁发生,病害加剧,

养殖生物大量死亡,对我国浅海养殖业打击巨大.

通过大力发展海带养殖业,一方面可为沿海地区创

造众多的就业机会,社会,经济意义巨大;另一方面,

海带能大量吸收海水中的氮,磷等生源要素,在消除

近海水域富营养化,调节海洋生态平衡,净化海洋环

境上起着极为重要的作用"].因此,不断改进

和完善海带育种育苗技术,以支持海带养殖业的健

康,持续发展,不仅收到海藻本身的产品,更重要的

是随之兴起了生态结构的良性变化,对防止赤潮,减

轻病害,保持生态平衡,获得海产动物的丰收,确保

我国海水养殖业持续健康发展等有不可替代的作

用.

l海带的传统人工育苗技术

自2O世纪50年代以来,我国科学家就成功设

计应用了海带工厂化自然光育苗法,并开始对海带

进行系统的遗传学研究,从此建成了世界上规模最

大的海带栽培业,对我国国民经济的增长起到了很

大的推动作用.

492科学技术与工程5卷

海带人工养殖以来,采用过两种大规模生产育

苗技术.

1.1自然海区育苗法

这是我国早期海带养殖所采用的育苗方法.这

种自然海区育苗法,是作为海带筏式全人lT养殖法

的重要组成部分而被同时采用的.它的基本方法

是:

在秋季,自然海区水温降到适宜程度（20℃）时,

利用发育成熟的种海带采孢子,将孢子附着在基质

上,培育在预先设计好的筏架上,海带孢子萌发,发

育并长成海带幼苗.一般情况下,从采孢子培育到

可以分苗养成,大约需3个月的时间.这种育苗方

法培育的幼苗也称秋苗,这在20世纪60年代初以

前,是我国养殖海带的主要苗源～j.

1.2全人工室内低温渡夏育苗法

即夏苗培育法是20世纪50年代末60年代初

由我国自行设计和研究成功的海带全人工育苗的技

术.海带全人工夏苗培育技术的建立不仅把我国海

带养殖技术提高到一个新水平,而且使生产规模由

小到大,由北到南得到了蓬勃发展,从而结束了我国

长期依赖进口海带的局面,成为世界海藻生产大

国.283.夏苗培育法在每年六七月问采孢子,室内

低温（5—10℃）渡夏;到10月下旬左右,待自然海水

温度降到适宜时（低于20℃）.幼苗出库到海上养

殖,幼苗需在低温培育3个半月左右.采用这种方

法育苗具有三个优点:

（1）可提高60左右的产量;

（2）避免了渡夏杂藻及动物的附着干扰;（3）分苗的

时间由1月底2月初提前到11月底12月初,改善

了分苗的劳动条件.海带工厂化自然光育苗法建立

后,人们对相应的育苗技术及管理措施进行了大量

探索,研究了水温,光照强度,光照时间,不同营养元

素浓度及比例,微生物等因子对海带幼苗正常生长

发育的影响,同时探索了适宜的管理措施2951].

2海带的传统遗传育种技术

与陆地作物相似,海藻产品的质量和产量具有

同等的重要性,尤其在海藻产业规模达到一定水平

后,问题显得更加突出.我国的海带养殖业是一个

庞大的产业,种苗问题是决定着产品和产量的关键

问题,也是海藻工业持续发展的基础.

早在20世纪50年代末,随着海带养殖业的发

展,根据曾呈奎教授的建议,中国科学院与山东海洋

学院合作建立了海藻遗传育种小组,开始了对海带

遗传学和育种学的研究.研究认为,一般的养殖海

带具有高度的杂种性,因为它们没有经过系统的选

种"];因此可以采取单株采孢子连续自交和

定向选择育种法.其技术路线是:

从群体巾挑选出

性状优良的个体（杂种）自交性状分离一选优留种一

自交一优中选优一连续几代.20世纪60年代初,

藻类学家及有关的工作者,根据海带自然种群的杂

种性,按照细胞遗传学原理,自体受精与选择相结

合,能使后代比较迅速地向纯型合子方面发展.采

用定向选择和连续自交的方法,选育出了宽叶品种

"海青一号",长叶品种"海青二号"及厚叶品种"海青

三号".随着育种工作的深入,对海带的遗传规律有

了更加深入认识,证实了海带的长,宽,厚,柄长,生

长速度及碘含量等经济性状是由多基因控制的数量

性状,并且呈连续变异].20世纪70年代.黄

海水产研究所和中科院海洋研究所培育出了两个新

品种系860和1170.860是经过15代（19591975

年）的自交和筛选以及"半叶法"分析等最终育成的,

是一个长叶品系,在较高温度下生长较快,产量高,

含水量低.1170是经过4000r的X射线处理后,

又经过筛选和自交获得的品系.含碘量较高,叶片较

厚,韧性大,色浓褐,中部带宽而不明显,适温性较

高一".这两个品系在我国的北方被生产单位广

泛采纳,在大规模生产中,均比对照增产8

4O,碘含量提高2058.在这期间,又培育

了59—1号,243号等优良品系,并进行了大面积推

广.随着海带新品系的出现,海带育种的原理和方

法也得到了普及,一些海带养殖及研究单位也相继

选育出了若干优良品系,这些品系都进行了推广,推

动了中国海带养殖事业的发展～"].

3传统育苗及育种技术存在的问题

我国普遍采用的海带夏苗培育法育苗技术创立

于20世纪50年代,曾经使我国的海带养殖业产生

了一次飞跃.但随着时代的发展,存在的弊端也越

来越突出;其不足主要体现在两个方面.

（1）培养时间长,成本较高,风险大.这种育苗

方法,从采孢子到幼苗出库,幼苗需在室内低温培养

3个半月左右,这期间需要消耗大量的能源来降低

培育海水的温度,成本较高.而且,由于室内培育时

8期冯蕾,等:

海带育种育苗技术研究进展

问长,常常发生病害,造成减产,甚至绝产.

（2）海带育苗生产时,由于不是单株采孢子,育

苗的供水系统也不是独立的,实际是混采混育,

难以实现稳定和高度一致的良种化养殖,难于保持

品系的纯度.

利用传统的遗传育种方法虽然培育出了一些优

良品种,但需要进行多代自交筛选才能得到纯的自

交系,或再通过杂交培育新品种.其缺点是:

①选育周期长.海带的杂种性程度很高,需要

采用自交而使其性状分离,定向选择目的性状,连续

几代的自交和选择,使品系趋于纯合子化,目的性状

能较稳定地遗传.对一年生的海带而言,一般需要

5—6年才能得到遗传较稳定的自交系.

②品系连续退化.这是由于现行的苗种生产技

术本身所决定的,海带的种苗生产包括大量收集种

菜,集中放散游孢子,苗帘附着后低温培育.因为游

孢子是减数分裂的产物,因而广泛杂交的结果必然

使后代孢子体的性状变异很大.因此优良品种在推

广过程中就会连续地出现性状分离,丧失优良性状,

最终失去良种价值.

4海带育苗及育种的现状和动态

目前传统的孢子体育苗技术存在劳动强度大,

种海带需海上养殖,育苗时间长,种苗存在遗传混杂

和易发生病害及能源消耗高等缺点一引.因此随

着海藻生物技术的迅速发展,海带育苗,育种方式由

传统方法向细胞工程技术方法转化成为必然趋势.

海带配子体克隆具有遗传性一致和发育全能型的特

点,利用这些特性能够克服传统育种和育苗技术的

缺点和不足.

克隆育苗是一种利用海带配子体克隆将育种和

育苗结合起来的崭新方法山.这种全新的育苗方

法较现行的育苗方法有以下优点.

1）工艺简单,克隆育苗前的克隆培育,在一定规

模的器皿中即可进行,减少了传统育苗需要海上养

殖和选择种海带环节,可节省大量人力,物力,财力.

2）克隆育苗避免了大量种菜混合繁殖对品种纯

度的影响,能够长期保持品种的优良性状,可在较大

程度上解决目前海带品种退化,混杂问题.

3）克隆在室内人工条件下培养,可随时根据生

产需要进行采苗,育苗,而不受季节的严格限制,同

时也避免了种海带养殖中生长发育时常受到不利因

素干扰而影响育苗生产的问题.

4）为杂种优势在生产上大面积应用,育种成果

向生产过渡提供了条件,为育种和新品种的快速推

广探索出了一条有效途径.以克隆育苗工艺改革现

有的海带育苗方式是实现海带产业可持续发展的重

要环节.

目前,国内外所采用的克隆育苗和育种技术的

技术路线大致如下.:

1）建立优良品系海带的配子体克隆无性系;

2）进行多组合杂交,筛选具有优良性状的F1

代孢子体;

3）丰富培养具有优良性状孢子体的亲代的雌雄

配子体克隆;

4）利用大量的雌雄配子体克隆进行种苗生产.

要实现这一路线,需解决两个关键的问题:

一是配子

体克隆的丰富培养问题.克隆是育种的材料,大量

的克隆又是育苗的基础.

因此,找出配子体克隆合适的生长条件,使其具

有较高的生长速率,获得足够量的克隆是解决这一

问题的关键;二是配子体克隆的发育调控问题.选

择恰当的时机,摸清关键的诱导因素,使克隆从营养

生长状态转为发育状态,诱导孢子体的发生,实现育

种和育苗的目的.海带配子体克隆与其他生物一

样,其生长与环境条件有密切关系.温度,光照,营

养盐,溶解气体,接种密度等环境因子直接影响着克

隆的生长孙引.克隆的大规模培养是海带配子体

克隆育种和育苗的前提条件.虽然有关海带配子体

培养的研究已开展很多,但迄今关于适宜克隆生长

和克隆大规模培养的主要条件和技术参数在相关文

献中未见报道.同时,目前的研究T作还远不能阐

明使克隆从营养生长状态转为发育状态所需的诱导

因子和恰当的诱导时机.这是目前制约海带配子体

克隆技术在生产中应用的二大问题,也是我们未来

工作的重点和方向.

5结论

综上所述,传统的海带育苗和育种方法存在的

问题严重制约了其在海带养殖生产中的应用,而配

子体克隆育苗和育种技术的建立及其优点,使其迅

速在种质资源保存,生理生化和遗传学研究,育种和

494科学技术与工程5卷

育苗生产中得到了广泛的应用.海带配子体克隆这

一

崭新的细胞工程育苗和育种技术仍然需在配子体

克隆的丰富培养和配子体克隆的发育调控问题上进

一

步完善.

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TheAdvancementonBreedingandSeed—rearingTechnologyinKelp

FENGLei,TANGXuexi,ZHANGPeiyu

（MarineLifeScienceCollege,OceanUniversityofChina,Qingdao266003）

[Abstract]Charactersandproblemsoftraditionalbreedingandseed-rearingtechnologyinkelpareana

lyzed,andthecharactersandapplicationprospectofbreedingandseed—rearingtechnologybyclonegame

tophyteswerediscussed.Atthesametime,thekeyproblemstorestrictfurtherdevelopmentandapplica

tionofbreedingandseed—rearingtechnologybyclonegametophytesareputforward.

[Keywords]kelpbreedingseed—rearing