海洋生物遗传育种研究室

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海洋生物遗传育种研究室

Laboratory of Genetics and Breeding of Marine Biology

中国海洋大学海洋生物遗传育种研究室始建于1953年，创始人为我国著名的遗传学家、海藻遗传学奠基人方宗熙教授。海洋生物遗传育种研究室（MBGL）是我国最早开展海洋生物育种研究的实验室，是海带、裙带菜等大型海藻资源保护学、遗传学与育种学研究的发源地。 研究室的学术方向是大型海洋藻类资源学、遗传学与育种学，主要研究方向包括大型海藻细胞与分子遗传学、基因与比较基因组学、组织与细胞培养、种质创制与遗传改良。研究室建制以来，形成了以下几方面的主要成果与突出进展： 6 {: J" |3 }2 |. i7 m+ s ◎ 创建了我国的海藻遗传学，较为系统的开展了海带数量遗传学与细胞遗传学研究。培育出世界首例海洋生物养殖新品种，开创了我国海洋生物遗传改良研究的新领域。 ◎ 建立了海带选择育种、单倍体育种、种间杂交、远缘杂交、配子体克隆两系杂交、杂种优势利用等育种技术，培育出“海青一号”、“海青二号”、“海青三号”优良自交品种和“单海一号”、“单杂十号”、“荣海一号”、“远杂10号”等高产新品种，为我国海带良种化养殖做出了突出的贡献。 ( |$ O! R$ u/ q6 h v0 H6 l+ x ◎ 发展并建立了海带、裙带菜配子体克隆分离培养、低温弱光保存技术，在世界上首次实现了大型海藻种质资源的长期、连续保存，并建立了大型海藻种质资源库。 ◎ 建立了海带、裙带菜单性生殖生活史。诱导海带、裙带菜配子体在分离培养条件下进行孤雌生殖和雄性无配生殖，培育出海带雌性孢子体和雄性叶状体、裙带菜雌性孢子体，首次建立了大型海藻雌性生活史。 6 S3 p4 b0 q% o( y ◎ 发展了大型海藻组织与细胞培养技术。研制了多种海藻工具酶，获得了海带、紫菜、角叉菜、石莼、礁膜等大型海藻体细胞原生质体并诱导再生植株，建立了条斑紫菜体细胞酶法细胞工程育苗技术。 / \- d+ |' b4 }* t f ◎ 建立了大型海藻配子选择育种技术，建立了“细胞-分子”育种的技术平台。利用世代间基因表达的重叠性，在配子体阶段对性状基因进行早期筛选，培育出耐高温、高产“荣福”海带国家水产新品种。 研究室近五年来承担和参加了国家级课题16项、省市级课题21项，获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖2项和二等奖5项；发表研究论文30余篇，申请和获得国家发明专利7项，编制国家和行业技术标准3项，参编专著4部。 研究室长期以来积极开展合作交流与社会服务，通过兼职聘用、人员交流、学术研究等方式，与国内外多个研究机构保持着密切稳定的合作关系；并是国家级海带良种场（烟台）、山东省海带良种场（荣成）和福建省海带良种场（三沙）的技术支撑单位，同时还是海水养殖教育部工程研究中心、山东省海藻工程技术研究中心、山东省海洋生物工程技术研究中心、广东省区域性水产试验中心的核心研究单元。

典型经济褐藻种质资源库

Culture Collection of Typical multipurpose use of Phaeophyta

海洋藻类是海洋生物多样性资源的重要组成部分，也是海洋生态系统的初级生产力与最重要的基础生态类群。由于其原始的进化地位、独特的生存环境以及多样的次生代谢产物，使之成为科学研究、生态保护和商业开发的重要对象。 19世纪末期以来开展的海藻种质资源保藏工作主要集中在海洋微藻方面。20世纪70年代，研究室开展的海带配子体细胞分离培养研究工作取得了重要的突破，成功地培育出配子体克隆无性繁殖系（克隆），并建立了低温弱光保存技术实现了种质资源的长期保存，解决了大型海藻不能进行室内连续长期培养的国际难题，开辟了大型海藻种质资源长期保存工作的先河，并于1975年建立了种质资源库，重点进行海带、裙带菜种质资源的收集、保存与研究工作。 5 ~) U( \1 K5 a# V& N" i 典型经济褐藻种质资源库（CCTP）经过30多年的发展，总建筑面积达到100平方米，现建有三个低温保藏库，其容量可保存种质6000份，保藏设施为自动化程序控制，在整体设计方面处于国际先进水平。通过超低温微量冻存、基因文库等技术，进一步丰富和发展了种质长期保存技术体系，并深入开展了种质生活力与种苗活力等保存质量评价技术，为建设国家级海藻种质保藏中心奠定了重要的基础。 & F, i) s$ a: p" @$ D+ }* _8 Z 典型经济褐藻种质资源库（CCTP）目前已收集和保存的褐藻种质资源包括海带属8个物种300余个种系、裙带菜属1个物种60余个种系的种质资源，是国际上最大的大型海藻种质保藏机构。根据分类学研究以及文献报道，典型经济褐藻种质资源库（CCTP）所收集的海带种质资源占全世界海带属的25%，占我国现有海带种群遗传资源的80%以上。 ! i0 g' P1 ?, \" v0 {7 B 3 n7 X! O! E$ m# J0 i0 f* H* O

海带生活史

Life history of Laminaria

海带、裙带菜等大型海藻生活史为异型世代交替，其在微型的配子体（n）阶段进行两性生殖，由合子（2n）进一步发育为大型的叶状孢子体。研究室通过海带配子体克隆细胞分离培养，成功地实现了具有性别分化配子体的单独培养，阻断了其进行两性生殖的途径；进而发现，雌性配子体细胞和雄性配子体细胞在培养过程中，发生了类似于植物花粉培养再生植株的现象，分别通过孤雌生殖和无配生殖发育出叶状体，雌性叶状体在孤雌生殖中发生了染色体自然加倍，可通过减数分裂过程产生孢子囊，且游孢子全部转化为雌性配子体，完成了一个可循环的雌性生活史；而雄性配子体无配生殖的雄性叶状体不能产生孢子囊。 这类单性生殖的现象在裙带菜中得到了同样的验证，培育出了裙带菜雌性孢子体。海带、裙带菜单性生殖现象的发现以及雌性生活史的建立，是我国早期海洋生物学研究的一次重大成果。1978年，以海带孤雌生殖为基础的海带单倍体育种研究获得全国科学大会奖奖励。 " ^5 J& D) c7 G) K M% X. ]& E/ | , d+ c$ A) M+ E0 U' o& | ( M1 T2 t7 a7 e

海带良种培育

Breeding of Laminaria

2 }' \3 j9 }6 r. |3 P V: h 利用收集和保藏的海带配子体克隆种质资源，研究室发展和创立了海带细胞工程遗传改良技术体系，建立了单倍体育种、杂交育种、远缘杂交、杂种优势利用、配子选择等育种新技术，为遗传资源利用以及新种质创制提供了有效的手段，先后培育出了“单海一号”单倍体新品种、“单杂十号”杂交新品种、“远杂10号”远缘杂交新品种、“荣福”耐高温高产新品种等兼具技术代表性和重要产业代表性的优良品种，为我国海带养殖业的高效发展做出了重要的贡献，并使我国海带遗传育种研究一直领先于国际同行。2000年，以海带杂交育种技术为主体的大型海藻生物技术研究及其应用获得国家科技进步二等奖奖励。 利用海带属太平洋物种与大西洋物种（海带，Laminaria japonica；糖海带，Laminaria saccharina）远缘杂交，培育出“远杂10号”海带高产新品种，于1991年推广养殖生产，平均亩增产达30%以上，已累计推广50万亩，增收效益6亿元以上。 利用配子选择育种、多性状复合育种技术，实现了耐高温和高产性状的聚合与稳定遗传，于2004年培育出“荣福”海带新品种，平均增产20%以上，生长适温提高2℃，是我国首个高产抗逆海水养殖新品种，并是我国“十五”期间国家重大科技创新成果之一。