[01327391]紫菜纯系的分子细胞工程及其应用

“紫菜纯系的分子细胞工程及其应用”为自选课题，是在宁波市科技局项目：　　“紫菜体细胞苗的培育研究”（01N40100-59）和“坛紫菜遗传工程育苗及其规模化生产”（02J20101-15）工作的基础之上纵深发展而来，研究起止时间为2001年2月至2004年2月，属于利用现代生物技术进行紫菜遗传育种范畴。该项目充分发挥本省资源优势，将现代陆地作物遗传育种观念引入海藻栽培，从具有不同性状的紫菜叶状体出发，利用酶解的方法获得优质的紫菜叶状体的单细胞，研究其发育途径。一方面获得单细胞克隆的丝状体纯系；另一方面诱导其直接成苗，优化了培养条件，实现在光生物反应器的人控条件下进行快速扩增，确保获得保持母本性状的批量后代。在采用体细胞纯系培养的方法制备可以稳定遗传的坛紫菜纯系丝状体的基础上，从中筛选具有耐高温性状的纯系，利用杂交、物理或化学方法诱导结合分子标记辅助育种等遗传工程手段进行良种培育。该研究在以下五个方面的获得创新性研究结果：　　（1）对紫菜叶状体酶解条件进行了优化，利用酶标板法进行单细胞克隆培养，克服了紫菜单细胞培养易污染、培养基易蒸发、不易观察等难题，实现了技术突破。系统研究了坛紫菜体细胞的发育情况，跟踪记录了8种不同的发育途径。该结果为研究紫菜体细胞苗的形态建成、解释体细胞育苗过程中产生的各种问题提供了细胞学依据。　　（2）核心技术“一种紫菜纯系培育技术”获国家发明专利授权（ZL01132162.8），在单细胞无性繁殖的基础之上，以未经性别分化的体细胞（n）为材料，诱导形成等位基因纯和的丝状体（2n），培育出的真正遗传学及育种学意义上的纯系；制备坛紫菜和条斑紫菜纯系30个，研究了坛紫菜种质保存条件及机理，建立了浙江省首个以坛紫菜为主的紫菜种质库。　　（3）建立紫菜体细胞苗制备工艺和利用光生物反应器紫菜体细胞苗高效、高纯度培育工艺，并将其作为种质扩增与保存的手段应用于遗传育种。扩增并制备的纯系坛紫菜在象山海区进行生产性试验，产生良好经济效益。　　（4）首次就就坛紫菜耐高温性状进行遗传选育，对6个不同坛紫菜系的其生理指标进行检测，提出与耐高温性状相关的生理、生化指标及各纯系的RAPD指纹图谱，初步研究了其耐高温机制。分子生物学数据表现了与性状很好的相关性。以此为范例，建立利用分子标记辅助坛紫菜良种培育的技术路线（纯系制备、确定分子标记与性状的相关性，辅助选育、重新固定性状）。对坛紫菜高温耐受机制进行了初步研究。　　（5）建立紫菜AFLP实验方法，应用AFLP技术对日本、青岛、江苏和浙江沿海的条斑紫菜和浙江普陀列岛、渔山列岛和南麂列岛野生坛紫菜、福建野生厚型及薄型以及栽培坛紫菜的两个表型分化类型进行了研究。系国内首次关于紫菜、国际首次关于坛紫菜扩增片段多样性的报道；提供1个坛紫菜特异的AFLP标记。　　在深入的理论研究基础上，实现在光生物反应器的人控条件下进行体细胞苗的快速扩增，确保获得保持母本优良性状的批量后代，提供在安全、高效的反应体系中培育高纯度优质种苗的新方法与新工艺，为今后在此基础上进行优质苗种的快速繁育、高纯度品系保种或转基因紫菜安全扩增准备技术支撑，具有重要的应用前景。　　2002年9月我们在宁波象山对培育出的5个纯系进行了海区试养，其中4个表现出很强的优良性状，与对照相比在不脱苗、耐高温、晚成熟和高产等方面表现出明显的优势，创造经济效益65.4万元。经过两三年的海区试验有望培育出我国第一个具有耐高温性状的优良纯系，具有重要的应用价值。借助于AFLP等分子标记技术的辅助迅速的筛选具有优良品质的系列，通过传统的选育、杂交、诱变或转基因等手段获得新的特性，能够迅速地将该性状固定在新的品系，从而大大缩短的遗传育种的进程，具有重要的应用前景。研究成果为紫菜生物学和遗传学基础研究以及具有优良经济性状的种质种苗培育提供了可行的新技术路线和理论依据。