国家藻类产业技术体系 (CARS

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国家藻类产业技术体系 (CARS

2023-08-13 22:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

海带种质资源收集与育种岗位有刘伟治、金月梅、台方和刘欣欣4名岗位成员。刘伟治主要进行海带功能基因编码蛋白表达、功能验证相关研究;金月梅负责海带种质资源收集、繁育,同时负责藻类体系上报文件资料的整理等;刘欣欣负责开发海带分子标记,进行海带性状相关分子标记辅助育种的工作。台方负责海带群体生产性状测量以及数据分析,对海带养殖相关信息进行收集和整理。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)该部分包括本领域内国际前沿动态情况

我国海带遗传育种研究仍保持国际领先。2018年发表海带相关论文31篇(中文11篇,英文20篇),我国发表或参与发表的论文占61.3%;我国科学家发表大量海带组学基础研究和分子育种研究的文章,其中海带转录组和功能基因研究论文(15篇)占总体研究比例50%,显示出海带遗传育种前沿技术发展的主要方向;在品种培育、苗种繁育等应用领域研究论文仅有1篇,显示出应用研究工作研究周期长、技术创新难度大等特征。

(二)本团队近期研究进展

1.种质资源的收集

收集和保存了荣成,大连以及连江、霞浦、莆田等地区海带资源2085份,分3个层次进行了海带资源保存,收集和保存了29个海带群体70个个体140份配子体,收集和保存海带27个养殖群体冻存样品810份,海带繁育群体29个群体870份;保存了37个海带群体DNA样品265份;新增完成4个海带品种和品系线粒体基因组的分析,共完成了10个海带品系线粒体基因组分析。

2.研究工作

建立了一套多重PCR SSR 标记技术体系,对36个海带群体,包括南方9个群体,北方27个群体进行多重PCR分析;123对引物对海带群体进行多重PCR扩增和Miseq测序,最终共检测出118个SSR位点,其中群体SSR位点的平均扩增率为91.69%,群体共有的SSR位点比率为79.66%,多态性SSR位点比率为26.27%,平均缺失位点比例为8.3%,该方法可用于全国海带种质遗传结构、种质鉴定的评估。

首次完成了海带蛋白组学研究,对不同组织、世代、性别和胁迫条件下的通路表达调控,确认甘露醇全部基因均呈现出稳定表达翻译。研究发现SjaM1Pase1是参与甘露醇代谢的主要基因;甘露醇代谢表达调控特性展示出其在环境胁迫下重要生物学功能。与综合试验站合作建立了5个海带生产性状测试点,包括威海综合试验站、长岛综合试验站、宁德综合试验站以及荣成2家海带养殖企业;进行了“三海”海带新品种、“海农1号”和“海农2号”新品系推广和生产测试。

3.成果

2018年发表论文4篇,申请发明专利3项。

三、养殖户培训与技术推广情况

(一)本岗位组织养殖户培训情况

2018年,应宁德综合试验站和莆田综合试验站邀请,在连江、霞浦县组织了海带养殖技术培训2次,培训内容主要为海带新品种培育与养殖应用,培训从业人数120人。

(二)本岗位新品种、新技术、新产品的推广情况

培育3个新品系,在俚岛湾、桑沟湾、爱伦湾3个海区对“海农1号”、“海农2号”和“海科1号”3个新品系进行了生产性能测试,和对照种品种相比,三个海带新品系长度性状提高了25-25.5%,产量提高21.9-27.5%。

2018年与荣成育苗企业合作繁育了“海农1号”、“海农2号”海带苗种18500帘(合9.52亿株),示范推广2000亩,社会推广16500亩,推广区域包括烟台长岛和山东荣成。

三、裙带菜种质资源收集与育种岗位

一、岗位简介

岗位科学家逄少军对裙带菜种质资源收集与育种工作进行整体统筹、安排与分工,并负责制定裙带菜育种方案,安排海上调查、试验开展、数据收集和整理,以及指导综合试验站进行种苗规模化繁育及新品种推广。单体锋负责新品种培育、全基因组测序、分子遗传标记开发及遗传多样性评价等工作;李静负责开展裙带菜性别决定分子机理的阐释;苏丽(博士后工作人员)参与和完成裙带菜种质资源收集、不同家系种苗制备以及杂交种苗培育和输送工作;高素芹主要参与种质资源保存、扩繁、室内培养等工作。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

有关裙带菜的研究主要围绕着三个领域:第一,在西北太平洋以外的区域,裙带菜被视为入侵性海藻。不同国家的研究人员(法国、英国和中国)采用先进分子生物学技术手段,对不同群体之间的遗传关联性进行分析,对其未来种群的扩散方式进行预测,对可能采取的技术措施进行了展望。第二,有超过1/3的文章介绍的研发工作是围绕裙带菜所富含的特色褐藻多糖生物活性开展,报道了具有独特结构岩藻多糖及其所具有的抑制肿瘤细胞、病毒细胞扩散和提高人体免疫力的特点。第三,少数几篇来自日本和韩国的文章,围绕裙带菜栽培环境因子的变化(包括季节性的温度、营养盐水平等)开展工作。其中一篇日本文章介绍了如何通过微量元素分析的方法,来溯源裙带菜产地的技术。作者使用了来自中国辽宁6个产地,韩国5个产地以及来自日本不同产区的裙带菜样品,该技术手段通过分析10种以上的微量元素,准确预测了不同样品的产地,这项研究对于大量从海外进口裙带菜的日本来讲具有很强的现实意义。

(一)研究团队与德国不莱梅大学的Bischof教授团队合作,对裙带菜在欧洲的传播进行了调查和追溯,取得以下重要进展:

在德国北部的Sylt岛发现了漂浮的裙带菜,并且在第二年发现了定生的裙带菜群体,利用SSR标记分析了Sylt岛裙带菜群体与欧洲北部主要群体(包括法国、荷兰、英格兰等地的地理群体)及中国大连、青岛、枸杞岛群体的遗传关系,发现Sylt定生群体与漂浮群体遗传距离很近,无明显遗传分化,但与其他群体存在显著的遗传分化。

在海藻种质库培养获得来自Sylt和法国的裙带菜孢子体,并转到大连旅顺海域进行栽培,目的是比较它们与中国栽培群体的表型差异。目前这项工作正在进行。

合作成果发表在BotanyMarina和EuropeanJournal of Phycology上。

(二)裙带菜全基因组测序分析

团队首次在国际上报道了裙带菜单倍体雌雄同体的现象之后,引起了广泛关注。为了彻底阐释裙带菜性别决定的遗传基础,团队近期利用最新的PacBio三代测序平台对裙带菜单倍配子体进行了全基因组测序,测序部分已经完成并组装完毕,正在注释。下一步将开展不同性别配子体(包括雌雄同体配子体)基因组的测定,最终目的是阐释裙带菜(乃至所有大型褐藻类)性别决定机制这一重大基础科学问题。

三、养殖户培训与技术推广情况

(一)本岗位组织养殖户培训情况

本岗位团队成员长期和裙带菜主产区龙头生产、加工企业大连海宝渔业有限公司(大连综合试验站建设依托单位)合作,开展种苗生产、养殖技术培训工作,年度参与超过100人次。

(二)本岗位新品种、新技术、新产品的推广情况

本岗位培育的国家新品种裙带菜海宝1、2号,在主产区辽宁和山东得到大面积推广,每年在建设依托单位大连海宝渔业有限公司示范养殖裙带菜良种3000亩,人工繁育优良苗种20000帘,推广到辽东半岛和山东半岛等裙带菜主要养殖区进行养殖,推广养殖面积达到10000亩以上。

四、条斑紫菜种质资源收集与育种岗位

一、岗位简介

条斑紫菜种质资源收集与育种岗位主要进行条斑紫菜种质资源收集、优良种质选育与良种推广应用。岗位科学家陆勤勤研究员,现任江苏省海洋水产研究所所长,从事紫菜遗传育种研究及新品种开发应用工作20余年。带领团队建立了国家级紫菜种质库的技术体系及规范,保存了国内外紫菜种质1000多株(系),创新培育了10个条斑紫菜优良品系,其中条斑紫菜“苏通1号”、“苏通2号”是目前国内仅有的2个条斑紫菜新品种。条斑紫菜良种推广面积累计近60万亩,良种覆盖率达到30%。团队成员周伟博士,负责育种、保种工作;团队成员胡传明博士,负责种质检测、良种推广应用工作,团队成员杨立恩博士,负责种质收集与分类鉴定工作。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

2018年WebScience共收录条斑紫菜论文43篇,研究内容涉及生理生化、植物学、环境科学、食品科学、水产养殖、生物技术、基因遗传学等多方面。在遗传育种方面,韩国学者Hak-JyungLee等用EMS诱变叶状体获得一株生长速率特快的品系PyE2。日本学者Niwa进行了杂交育种与多倍体育种的尝试。条斑紫菜是中、日、韩三国共同栽培品种,目前韩国产量第一。

(一)江苏南部海域条斑紫菜适宜栽培区选划与新型栽培模式研究

我国条斑紫菜产业正处于转型期,由于气候和国家沿海开发规划,原有的条斑紫菜产区将向北转移并向浅海延伸。针对产业需求,江苏省海洋水产研究所承担了2015年江苏省水产三新工程重大项目“江苏南部海域条斑紫菜适宜栽培区选划与新型栽培模式研究”,该项目对江苏南部海域潮下带进行调查,选划出适宜条斑紫菜栽培的区域,针对条斑紫菜栽培海区转变进行潮下带栽培技术的研究,并筛选适合江苏南部海区潮下带栽培的条斑紫菜品系,以保证江苏紫菜产业健康可持续发展。该项目分别在蒋家沙、竹根沙、启东和如东海域选划到了适宜条斑紫菜支柱式栽培的区域,面积近3万亩,形成了选划图集;建立了条斑紫菜潮下带新型栽培模式1个,示范面积100亩,平均亩产鲜菜678.6Kg,筛选出适宜潮下带支柱式栽培的条斑紫菜新品系Y-9970;发表相关论文2篇,获授权发明专利1件、实用新型专利3件,制定标准1项。

(二)野生紫菜种质资源收集及分类鉴定

对我国海南至辽宁包括沿海与岛屿在内共60个采样点进行了野生紫菜种质资源调查与收集。对采集的野生紫菜进行了标本制作,种质保存与细胞学观察,同时进行了分子系统学研究(通过部分紫菜样品的rbcL基因和其中相应的18S基因实验研究,采用6种分析方法:rbcL系统分析、GMYC分析、ABGD分析和18S系统分析、GMYC分析、ABGD分析,并将研究所获得样品的rbcL序列与GenBank数据库比对,得到物种名称,再下载该物种的18S序列,与本研究所获得的该样品18S序列比对,以获得最佳匹配结果。)。分析结果显示,按照新的紫菜属分类方法(本项目采集的所有样品都属于Pyropia),目前调查得到紫菜14种,其中9种为已知物种,分别为坛紫菜、伪线形紫菜(Pyropia pseudolinearis)、半叶紫菜、木下紫菜(Pyropia kinositae)、甘紫菜、条斑紫菜、绉紫菜、种子岛紫菜(Pyropia tanegashimensis)和圆紫菜,5种为未知物种,分别命名为Pyropia sp.1,Pyropiasp.2,Pyropiasp.3,Pyropia sp.4和Pyropiasp.5。其中,伪线形紫菜、木下紫菜和种子岛紫菜属我国紫菜分布的首次报道。

三、养殖户培训与技术推广情况

(一)技术培训

为推广紫菜新品种应用和提高整体紫菜生产技术水平,本岗位成员始终活跃在生产第一线,不仅在果孢子、壳孢子采苗的生产关键时段进行现场技术指导,同时针对每一环节开展基层技术人员培训工作,特别加强了良种种苗培育关键技术过程规范操作的培训。2018年紫菜种质库科技人员为相关从业人员提供技术培训4次,培训人员超过100人次,其中包括与体系试验站合作完成的南通市紫菜健康养殖技术培训和连云港市紫菜产业研讨及技术培训。

(二)良种推广应用

在良种海区栽培推广应用实施方面,本团队通过已建立的良种推广技术网络,利用创新条斑紫菜种子工程技术体系,通过基地示范进行良种应用辐射。

在2018年4月-5月期间,分别为江苏瑞达海洋食品有限公司、大丰海源水产品有限公司、南通佳缘水产品有限公司等32家企业及周边个体户提供了良种种质资源,条斑紫菜良种接种面积共128683m2。

五、坛紫菜种质资源收集与育种岗位

一、岗位简介

坛紫菜种质资源收集与育种岗位是在集美大学坛紫菜种质改良与应用实验室的基础上组建而成,包括陈昌生教授、谢潮添教授、纪德华副研究员、许凯副教授、王文磊博士和徐燕博士六位成员,主要开展以下五个方面的研究:第一,坛紫菜种质资源收集、保存、鉴定与评价;第二,坛紫菜良种选育及配套栽培技术;第三,海藻功能基因组学及抗逆分子机制;第四,海藻碳汇过程与机制;第五,海藻栽培的生理生态学。截至目前,课题组建立了坛紫菜从种质发掘、保藏、鉴定,到良种选育、产业化应用和基础理论研究的完整技术体系,建立了目前国内保存品系最多的“坛紫菜种质资源库”,培育了多个遗传性状稳定、各具优良性状的坛紫菜新品种(系),并在产业上大规模推广应用,相关科研成果先后获国家和省部级科技进步奖6项。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)本领域内国际前沿动态情况

新世纪以来,随着基因组学、蛋白组学等技术及生物信息学的快速发展,农作物和水产动物遗传育种在分子水平上的发展得到极大促进。尤其在农作物中通过分子育种技术提高育种效率来高效培育新品种并实现产业化的各项技术均已成熟,基本形成了“基础研究、标记开发、基因克隆、遗传转化、品种培育、产品推广”的完整产业技术研发体系,然而分子育种技术在大型海藻中的应用尚属空白。当前,国际上多个课题组正在开展大型海藻基因组结构和功能、重要经济性状的分子调控机制、关键调控基因或元件、高通量分子标记开发与高密度遗传连锁图谱构建以及基因编辑技术等研究,以期创新大型海藻遗传育种的理论与方法,建立以高产、优质和抗逆为主要选育目标的大型海藻分子育种技术体系。相信在不久的将来,分子育种技术将在大型海藻的遗传育种上得到广泛应用,实现大型海藻精准育种。

(二)本团队近期研究进展

为开展坛紫菜遗传育种研究,课题组成功解决了坛紫菜“纯系制备”和“种质永久保存”的技术瓶颈,从种质制备、保存、鉴定、扩增到种质应用,形成了一套完整的种质库建设体系,构建了目前国内保存坛紫菜品系最多的种质资源库;以此为基础,团队进一步通过形态性状和分子标记分析,构建了可用于坛紫菜良种选育的核心种质库,并将诱变育种、杂交育种、细胞工程育种、分子标记辅助育种与传统选择育种技术相结合,先后选育出6个遗传性状稳定、各具优良性状的坛紫菜新品系,其中具高产、耐高温性状的坛紫菜“闽丰1号”被审定为国家级水产良种;同时开发了“细胞工程纯系育苗技术”和“冷藏网换帘栽培技术”等配套的坛紫菜高效育苗和养殖技术,“良种+良法”的坛紫菜栽培模式累计在在闽、浙、粤、苏沿海推广超过二十万亩。课题组还率先解决了紫菜杂交子代嵌合体分离及遗传纯化的技术难题,结合四分子分析法和单个体细胞克隆的丝状体途径构建坛紫菜的第一张遗传连锁图谱,并在此基础上初步完成了坛紫菜藻体长度、宽度和厚度等6个数量性状的遗传分析及在遗传连锁图谱上的QTL定位;近年来,课题组发表坛紫菜相关论文50余篇(其中SCI收录25篇),获发明专利授权3项,通过国家水产新品种审定1项,相关成果获国家和部级科技进步奖6项。

三、养殖户培训与技术推广情况

2017年以来,岗位科学家团队成员先后在福建和江苏沿海举办坛紫菜良种育苗和栽培技术培训班4期,就目前坛紫菜栽培中出现的问题以及栽培新品种和新技术等与养殖业者进行了交流与指导,400多位坛紫菜栽培技术人员和养殖户参加了培训。同时,课题组深入调查研究,形成了《坛紫菜产业现状、问题与建议》的调研报告,提交农业部渔业渔政管理局。

2017年以来,本岗位开展坛紫菜新品种“闽丰1号”、新品系“闽丰2号”和育苗、栽培新技术示范推广工作,总面积超过3000亩,并以示范基地带动周边养殖户,累计示范推广应用超过4万亩,与同海区栽培的传统养殖品种相比提高25%以上;新品种(系)示范推广也得到了养殖户一致好评。此外,课题组还和连云港润安食品有限公司合作,在连云港高公岛海区开展坛紫菜“南菜北养”试验,连续4年取得成功,2018年10月专家在连云港进行了现场验收,认为坛紫菜“闽丰2号”在江苏海区的栽培殖效益显著,头水亩产可达260.75kg/亩(鲜重),亩产值超过5000元。同时为进一步扩大坛紫菜“闽丰2号”的示范推广范围,2018年课题组与藻类苗种扩繁与生产岗位科学家(山东东方海洋科技股份有限公司)合作在山东烟台海区开展坛紫菜“闽丰2号”北移示范栽培,也获得成功,第一水亩产超过250kg,由此使得“南菜北养”的范围进一步扩大,将坛紫菜适栽海区北移了近10个纬度,从而拓展了北方海区大型海藻栽培新种类。

六、江蓠育种团队

一、岗位简介

隋正红教授,负责江蓠种质资源收集、保存与性状解析;优质、高产江蓠新品种的选(培)育技术体系构建;江蓠良种维护和种苗繁育一体化技术;栽培技术生产示范研究和良种推广。臧晓南教授,负责龙须菜中热激响应元件的获得,阐释龙须菜热激响应途径;选育速生抗逆的龙须菜新品系。杜国英高级工程师,负责以江蓠属经济海藻的繁殖生物学为基础,探索并优化苗种繁育、扩繁及种藻保存等技术,建立低成本高效适宜工厂化养殖的苗种制备体系。徐涤副教授,负责尝试对龙须菜进行孢子采苗,以突破目前龙须菜养殖仅依赖藻枝营养增殖的养殖方式,并进行孢子采苗方式小规模测试。毛玉峰高级实验师,负责江蓠野生种质资源收集与保存;对种质进行遗传背景与生物学特性研究。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

近期国际上关于江蓠的研究仍集中在培养条件、基因功能、生态效应和活性物质提取和功能研究等方面。龙须菜诱变育种方面未见报道。Algal Research 上报道了关于氮缺乏对龙须菜影响的文章,从生理、转录和蛋白质组学的角度分析了龙须菜对氮缺乏的响应。还有文章报道了从龙须菜转录组库中获得的几种可能的谷氨酰胺合成酶同工酶基因序列,这是氮代谢过程的关键酶。这些氮代谢相关文献对本研究选育耐低氮藻种有借鉴意义。此外,还有关于江蓠线粒体基因组以及关于藻胆体连接蛋白的转录组学的相关研究,为从分子水平对龙须菜进行遗传改良或筛选适当诱变育种分子标记奠定了基础。

(一)种质资源收集和性状解析

江蓠野生种质资源收集与保存。本年度从野外采集江蓠野生种质14株,经初步根据形态学特征判断涉及10个江蓠物种。目前新收集野生种质均活体保存良好。不同品系与不同种间江蓠杂交,构建家系群体。本年度3对龙须菜不同品系间杂交已得到F1带四分孢子体,正在进行诱导配子体放散,分别是野-5(♂)´981-3(♀)、野生5(♂)´981-18(♀)和野-3(♂)´981-5(♀)组合。江蓠种质资源保有量增容18%。

对种质进行遗传背景与生物学特性研究。龙须菜“鲁龙1号”四分孢子体放散得到雌雄配子体,挑选雌配子体♀6和雄配子体♂9作为亲本,杂交得到F1四分孢子体,继续培养至成熟,放散得到F1配子体。对10株F1配子体进行数量性状测定。对野生江蓠进行亲缘关系分析。对采集自青岛、大连、烟台、汕头的14株江蓠野生材料进行基于DNA保守序列的亲缘鉴定,采用最大似然法对UPA序列建树的结果表明GBa01单独作为一支,UK01与GT01聚为一支并与其他野生材料分开,GC01、GpL01、GpL02和从Genbank中下载得到的Gracilariopsis chorda聚为一支,所有的真江蓠均聚为一支并且和其他材料分开,UK02与Gbl01聚为一支,其余从Genebank中下载得到的序列和UK03聚为一支。

(二)栽培新品系开发与苗种培育新模式探索

江蓠栽培新品系扩繁与海区栽培实验:对实验室筛选出具有不同优良性状的新品系进行海区扩繁,筛选获得抗逆性突出的新品系,该品系在高温、风浪、低磷情况下仍保持了良好的生长状态,已初步完成小规模扩繁。

龙须菜低磷适应性新品系性状解析:对筛选获得的低磷适应品系进行了性状解析,测定了固定时间范围内Pi吸收和磷转运相关蛋白基因表达变化。

龙须菜苗种悬浮扩培:以青岛太平角野生龙须菜为实验材料,取尖端及主枝两个部位的5mm切段,设生长素10-6M、10-5M两个浓度及无添加对照,藻体初始培养密度为0.4g/L,连续培养30天,测定生长长度、湿重及分枝数。

(三)栽培生态与栽培动力学研究及栽培良种产业化推广

对特定江蓠栽培海区栽培生态与栽培动力学进行研究,对江蓠栽培良种产业化进行推广。期间发表SCI论文4篇,授权国家发明专利1项,研究成果获得2017年高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)二等奖(2018年颁奖)。

三、养殖户培训与技术推广情况

在福建、山东等地进行了技术培训,发放培训资料100份,推广良种苗种,进行养殖指导,仅福建莆田南日岛养殖区和平海养殖区两地的受惠养殖户就达1000余人。

龙须菜“鲁龙1号”新品种弹性大,抗风浪能力强,生长优势明显,产量比传统栽培品种提高15%~30%,蛋白含量比传统品种增加约12%,生长性状稳定,良种扩繁1000吨以上,对欧盟出口150吨干品/月。2018年度栽培规模近10万公顷,年产量突破25万吨,实现年经济效益8亿元,涉及栽培固定从业人员超过12万人,临时用工超过750万人次。

2018年走访福建国家级贫困县——莆田南日岛浮叶村,调查当地养殖户与企业发现:以每家养殖户有两个劳动力为例,每年养殖龙须菜10000条苗绳,年产龙须菜35*10000*5=165万斤,2018年龙须菜鲜菜每斤售价0.8元,龙须菜产值132万元。养殖户每户投入两个挂苗、运苗船,扣除购买种苗、苗绳、柴油、挂苗人工费、船体维护等费用,每户净收入近100万元,人均收入50万元/年。

七、淡水微藻种质资源收集与育种岗位

一、岗位简介

淡水微藻种质资源收集与育种岗位聚焦淡水微藻研究和产业发展的共性技术需求,致力于重要经济微藻如螺旋藻、雨生红球藻、小球藻等优良藻种的选育、扩种和良种推广;同时,筛选并评估具有潜在经济价值的微藻资源,为微藻产业发展提供新的种质储备。在种质收集和育种分工方面,岗位科学家宋立荣负责螺旋藻、雨生红球藻、盐藻等常规品系;团队成员刘国祥研究员负责富含蛋白、类胡萝卜素等新资源微藻;孔任秋副研究员负责富含活性成分微藻的遗传育种;张琪高级实验师和郑凌凌实验师分工协助岗位科学家完成体系任务,并协助指导研究生。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)本领域内国际前沿动态情况

多年来,微藻开发和应用呈现稳步发展的势头。传统经济微藻,如螺旋藻、小球藻的产业规模和市场稳中有增;新开发的经济微藻,如红球藻的扩产势头强劲。在我国云南省,过去3-5年间,新建了数家红球藻企业,短期内红球藻产量成倍增加,导致全球虾青素价格回落或波动。虽然微藻高附加值产品的研发持续不断,但并未取得特别大的突破。另一方面,将微藻产业融入其他行业,拓宽微藻应用出口,仍然是各国努力的方向。如将新型的微藻培育技术和产品融入健康、高效的水产养殖模式,将大大促进藻类作为水产饲料、育苗饵料及调水需求,预期市场对微藻需求拉动可达到几十或上百万吨量级。因此,如何建立微藻带动的高效绿色循环水产养殖模式将成为近期微藻产业发展中亟需解决的问题。在政策层面,政策法规也在推动全球微藻产业发展,如美国联邦政府签署藻类农业法案,新法规允许藻类产业进入政策通道,这些条款将扩大美国的藻类生产、加快创新藻类农业技术的开发和部署。

(二)本团队近期研究进展

1.建立了利用烟道气碳源经济高效生产螺旋藻的新培养模式

为实现固碳减排耦联经济微藻培养,筛选到一株编号为FACHB-438可利用生物质电厂烟道气和燃烧后的草木灰进行培养的螺旋藻,建立了高效生产螺旋藻的新培养模式。进行批量培养后,蛋白含量都在55%左右,藻蓝蛋白含量11%—16%之间,对循环结束时的藻粉检测重金属Cd、Pb、Cr和As含量,都符合国标要求。经计算,此模式在提高产率的同时,可降低至少48%营养成本。据此研究结果撰写的研究论文被国际应用藻类学刊物-J.Appl.Phycol.接受发表,申报的发明专利:“一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法及装置”新近获得授权。

2.利用基因工程研发产γ-亚麻酸的丝状蓝藻

γ-亚麻酸是ω-6系列多不饱和脂肪酸,是前列腺素E1的前体,具有广泛的药理作用。本团队利用遗传改造的手段将只能合成α-亚麻酸而不能合成γ-亚麻酸的野生型鞘丝藻BL0902定向改造成能产γ-亚麻酸的藻株。该突变株在温度20,30和40 °C均能稳定合成γ-亚麻酸,所合成的γ-亚麻酸占比细胞总脂百分比分别为25.25%,17.35%和18.26%;占细胞干重百分比为4.65%,2.86%和2.94%。

3.收集富含胡萝卜素的藻种

在采集分离纯化培养不同藻种的工作基础上,发现单星藻和枝鞘藻经高光诱导后,能够大量积累类胡萝卜素,最高的枝鞘藻XT1701的类胡萝卜素含量可达到8.14mg/g,可作为类胡萝卜素生产的潜力藻株。

三、养殖户培训与技术推广情况

(一)组织养殖户培训情况

针对优良藻株种质资源的鉴定和维持、微藻养殖污染防控、鲜藻贮存等问题,举办多次培训,主要聚焦微藻养殖等方面,加强企业联系,获得了良好的效果。

2018年4月份,云南曲靖博欣生物技术股份有限公司的雨生红球藻规模化养殖室内保种扩培出现大规模染菌,且室外管道反应器出现壶菌及原生动物污染,希望寻求技术支持,帮助其分析染菌情况并纯化种源。

(二)新品种、新技术、新产品的推广情况

淡水微藻种质资源收集与育种岗位联合产业体系外的中国科学院水生生物研究所黄开耀研究团队开发利用微藻将无机硒高效转化为有机硒的技术,通过自然筛选和诱变筛选,获得了2株生长速率快,有机硒转化效率大于90%且不富集重金属的优良藻株,并在恩施藻缘硒肽生物科技有限公司中投入规模化生产,已建有面积2000m2的富硒微藻培养示范基地,解决了20多人的就业问题,帮助贫困农户脱贫。

八、苗种扩繁与生产岗位

一、岗位简介

遗传改良研究室苗种扩繁与生产岗位共有团队成员20人,包括研究员4人,高级工程师5人,工程师10人。根据岗位任务团队成员划分为3个研究小组,各小组既有分工又有协作,确保顺利完成各项任务。岗位科学家李晓捷对苗种扩繁与生产工作进行整体统筹、安排与分工,并负责研究方案制定、进度安排、问题协调、数据整理等工作。姜黎明主要负责良种亲本繁育群体构建与遗传学验证、分子标记开发和种质资源评价等工作;张壮志主要负责海带良种种质资源收集、亲本培育和苗种扩繁相关技术的研究、优化等工作;潘金华主要负责新型经济海藻种质保存、培养和苗种扩繁与生产相关技术的研究和优化等工作;曲善村主要负责良种产业化生产技术的集成与示范等工作。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)本领域内国际前沿动态情况

PubMed数据库中2017-2018年共收录褐藻相关论文500余篇,主要涉及基因组学、进化生物学、系统地理学、遗传多样性分析、环境保护等方面。Hwanget al.(2017)对海带雌雄配子体分别进行了3代耐高温选育并获得相应的选育品系;Wanget al.(2018)利用SLAF-seq技术构建了包含7627个SNP位点的海带高密度遗传连锁图谱并对孢子体的长、宽性状进行了QTL分析,发现了12个有关长度和10个有关宽度的QTL;PieternellaLuttikhuizen et al.(2018)利用一种新的分析方法分析了糖海带种群的核基因和线粒体基因,推测了其遗传起源及分化历史;TimothyBreton et al.(2018)利用12个微卫星标记研究了5个取样位置的188株糖海带的遗传多样性。

(二)本团队近期研究进展

本岗位主要围绕海带和新型经济褐藻种苗繁育技术开展研究和优化。2017-2018年结合形态特征和分子遗传学评价结果,构建了2个海带品系的亲本繁育群体;筛选了在S. japonica中表现性别特异性的雌标记7个、雄标记3个,在海带属5个种(S. japonica, S. angustata, S.gyrata, S. latissima, S. sculpera)中均能表现性别特异性的雌标记2个、雄标记1个;比较海带配子体在不同初始培养密度、悬浮培养方式和碳源补充方式下的培养效果,建立海带配子体快速培养技术;利用配子体和种海带进行高密度采苗,在适宜时机刷下幼孢子体再次喷洒在新苗帘上,改进附着基、新水量、光照条件、洗刷时机和压力,建立海带配子体和幼孢子体高效利用技术,可降低能源成本20%左右;培育的苗种超过国家一类苗帘标准,下海后长势和状态良好,较北方传统工艺可降低生产成本25%以上。

在产业调研方面,重点对我国海带苗种生产情况进行了调研,收集了苗种企业分布和生产能力数据,先后提交了“2017年海带苗种生产情况、问题与建议”、“新时期农业科技创新意见建议”、“藻类产业技术体系重大难题”等材料。

2017-2018年,共发表论文11篇,其中SCI收录2篇;授权发明专利2项,实用新型专利4项。

三、养殖户培训与技术推广情况

(一)组织养殖户培训情况

本岗位对养殖户的培训主要采取现场指导的方式开展,分别在养殖生产、育苗、苗种暂养期间开展了多次生产一线现场技术指导和培训。岗位成员先后赴山东荣成宁津、俚岛、寻山、成山和人和,烟台长岛和开发区,辽宁大连旅顺口和金州区等地进行现场技术指导和培训,以及时了解不同品种生长情况,发现生产中的问题,每年的培训范围涵盖30余家养殖企业和业户的一线生产人员。

此外,本岗位还对养殖单位和业户提供了应急性技术服务。2017年10月和2018年10月,大连部分养殖户购买的海带苗种出现下海前绿烂和下海后脱苗现象,本岗位提出了适宜的运输密度和方法建议,保证了后续苗种正常下海。2018年10月,荣成宁津镆铘岛个别海带养殖户暂养的海带苗种出现白尖现象,向本岗位咨询发病原因和处理措施,我们为其分析了原因,并提出了补救措施,5天后苗种情况好转,未影响生产。自体系成立以来,本岗位累计提供技术指导和培训300余人次。

(二)新品种、新技术、新产品的推广情况

2017年8-10月和2018年8-10月,在海带苗种生产期间,与各育苗单位技术人员进行了多次交流,及时了解育苗生产情况,并重点针对育苗技术细节、病害防控措施和苗帘洗刷、光照调节设施等方面的改进开展了交流,把本岗位开发的新型苗帘洗刷装置和光照调节设施在其他育苗单位进行了推广。新型苗帘洗刷装置可有效减少用工,提高工作效率,改善洗刷效果;新的光照调节设施成本低、寿命长,可降低劳动强度,新技术和新方法的使用可降低育苗生产成本,提高育苗稳定性。2017-2018年,本岗位主要开展了“东方6号”、“东方7号”、“东方8号”等海带新品种(系)的生产示范和推广应用,共繁育海带苗种21.6亿株,在山东和辽宁沿海推广栽培约5.3万亩,可产生经济效益约4亿元。

九、藻类产业技术体系病虫害防控岗位

一、岗位简介

本岗位为病害防控,岗位科学家莫照兰从事海洋生物流行病学和病害防控研究,近年来主要负责经济海藻流行病学及藻类病害综合防控技术研究。李杰主要负责藻类流行病学研究。李贵阳主要负责藻类病原检测技术和药物研发。荣小军主要负责海水养殖生物病害防控与健康养殖。阎永伟主要负责藻类微生物多样性及功能研究。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)本领域内国际前沿动态情况

国际上藻类病害综合防控技术的研究相对较少。日本、韩国的研究集中于养殖紫菜病害,报道了由细菌、卵菌、病毒引起的病害。紫菜绿斑病是由细菌引起的常见病症,日本学者从患病紫菜中可分离出微球菌(Micrococcis sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、弧菌(Vibrio sp.)、黄杆菌(Flavobacterium)等细菌。有两种卵菌对紫菜养成期危害最为严重,分别为腐霉引起的赤腐病和由拟油壶菌引起拟油壶菌病,常在一周之内导致整个紫菜网帘变成空帘。韩国学者发现一种感染海洋红藻叶绿体的新病毒(Chloroplast virus),该病毒不仅可以感染韩国本地的紫菜品种,引起叶片细胞溶解,呈现绿斑症状,还可以感染16种其他红藻。这是唯一一例分离得到感染海洋红藻的病毒。

近年来多个国家的学者越来越关注微生物群落与藻类病害发生的关系。澳大利亚新南威尔士大学的学者们利用转录组和比较基因组学,研究两种病原对红藻Deliseapulchra白化病的致病基因,利用细菌群落演替的生态学模型来研究藻类附生微生物的相互作用与白化病发生的关系。还有学者发现在海水酸化条件下,钝马尾藻的假交替单胞菌等附生条件致病菌丰度显著提高,增加了马尾藻患病的几率,强调了环境变化与藻类疾病发生的关系。

(二)本团队近期研究进展

1.紫菜和海带养殖流行病学调查

紫菜苗期病害主要为黄斑病,海上栽培病害为赤腐病和拟油壶菌病。海带苗期病害主要有绿烂病、孢子体畸形和解体、幼苗绿烂病、幼苗白尖病。

2.紫菜病原分离鉴定及致病性研究

有6株细菌能够引起条斑紫菜贝壳丝状体出现黄斑症状,属于Ruegeria, Roseovarius, Marinomonas,Maribacter, Flavobacterium, Pseudomonas等6个属的细菌;有1株海洋假交替单胞菌(Pseudoalteromonas marina)能够引起条斑紫菜绿斑病;从发病紫菜分离收集了多株紫菜腐霉,发现腐霉的最易感染条件为20°C、35‰盐度、106 /mL−1孢子浓度;鉴定了4株紫菜拟油壶菌。

3.藻类微生物群落与疾病发生关系研究

通过研究不同健康状态的紫菜附生菌群之间及其栽培水体菌群之间的差异,筛选到13个候选菌群用于疾病的预测,包括了附生菌群中的Psychrobacter和Sulfitobacter两个属以及水体中的SARClade Ia、SARClade II和NS3agroup等广泛分布的元素循环相关菌群;通过研究不同绿烂程度的海带幼苗附生菌群差异,筛选到19个细菌类群作为致病相关候选类群,主要分布在Alphaproteobacteria纲、Gammaproteobacteria纲及Verrucomicrobia门和Bacteroidetes门。

4.病原检测

建立了条斑紫菜绿斑病病原假交替单胞菌的快速PCR检测方法,灵敏度高达23.7fg DNA或4个菌落;建立了紫菜腐霉常规PCR检测、定量PCR检测、LAMP检测3种方法。

5.发表文章、专利

2019年在Journal of Oceanology and Limnology、《渔业科学进展》等期刊上发表文章两篇,投稿论文两篇,获得一个专利。

十、有害藻类综合防控岗位

一、岗位简介

本岗位为有害藻类综合防控,岗位科学家为中国科学院海洋研究所王广策研究员,主要成员包括:于仁成研究员、黄爱优副研究员、高山副研究员、郇丽副研究员。

王广策研究员负责藻类生物学过程及其与环境的相互作用;藻类光能吸收的途径、无机碳固定过程、中心碳代谢的调控及其对环境因子响应机制的研究。

于仁成研究员负责海洋环境生物学研究,包括海洋生物毒素的分析与分离纯化;有毒赤潮藻产毒机制、分子鉴定与计数、形成机制;污染物的分析方法及其生物和生态效应等。

黄爱优副研究员负责微藻代谢与有机物利用分析;高山副研究员负责大型海藻的抗逆生理研究;郇丽副研究员负责大型海藻抗逆相关生理及分子研究,发表论文十余篇。

二、国际前沿跟踪与团队研究进展情况

(一)本领域内国际前沿动态情况

在有害藻类综合防控方面,近期国际研究进展主要涉及有害藻类的分布调查、暴发原因分析、致病机理研究、管控清除方法研究、预警预报服务以及有害藻类高值化利用等相关工作。研究热点集中于有害藻类的防控及治理等。

Ding等研究人员考察了太湖一年野外采样中磷的限制作用,发现沉积物内部的磷含量对有害藻华造成季节性氮限制(Ding et al., 2018)。Walls等人应用广义线性混合模型,将水温作为蓝藻丰度和微胱氨酸释放的预测因子,确定当叶绿素a浓度较低时,升温至20℃以上会导致微胱氨酸释放增加36%,表明了可以利用水温来预测富营养化湖泊的水华严重程度(Walls et al., 2018)。Wang等人从热放线菌菌株TM-64中分离得到的噻唑生物碱,显示出对三种典型有害蓝藻(S. obliqnus)、铜绿假单胞菌(M. aeruginosa)和白核菌(C. pyrenoidosa)有很强的杀菌活性,并且其碱衍生物的杀菌能力可以与商业杀藻剂CuSO4以及除草剂Diuron相媲美(Wang et al., 2018)。

(二)本团队近期研究进展

马尾藻分布调查:在烟台市莱州市汪里村附近、烟台市莱州市刁龙嘴附近、烟台市莱州市虎头崖村附近、烟台市莱州市趴埠后附近、东营市河口区郭局村附近、荣成市俚岛镇、荣成市桑沟湾龙门水库附近、荣成市东楮岛、荣成市滨海公园附近、威海市小石岛、烟台市养马岛附近、蓬莱市刘家旺村、招远市辛庄镇、莱州市金城镇以及莱州市三山岛村、唐山市曹妃甸国际生态城附近、唐山市曹妃甸区滨海大道附近、昌黎县大蒲河桥附近及昌黎县七里海附近海域调查了马尾藻的分布情况。其中荣成市俚岛镇、荣成市东楮岛、荣成市滨海公园附近观测到大量马尾藻分布,在其他海域未观测到大量马尾藻分布。另外,在唐山市曹妃甸区滨海大道附近一处封闭性池塘内生有大量浒苔,既有漂浮生长也有固着生长。

条斑紫菜养殖过程中有害藻类调查、分析及防控:条斑紫菜现已在山东省内有较大规模养殖,但养殖环境与江苏省有较大不同。针对养殖过程中出现的有害藻类,我们进行了大量的实地调查,在威海石岛养殖紫菜筏架上发现成丝状聚集分布的硅藻,现已分离到单个纯藻落,下一步将对其进行深入研究。在即墨养殖区,发现在藻体上附着生长的硅藻。

三、养殖户培训与技术推广情况

本岗位组织养殖户培训情况

针对紫菜养殖中出现的有害藻类污染,我们与在山东威海、山东即墨开展紫菜养殖的个体企业进行互动合作,在他们发现有污染藻类出现时,进行现场指导培训。现已在山东威海石岛进行现场培训两次,参加人员总计10人,帮助进行污染藻类辨识,对相应有害藻类的防控提出指导意见。同时,在将样品带回研究后,会将相关有害藻类的鉴别信息、防治办法通过组建微信群的方式及时告知他们。在山东即墨紫菜养殖进行现场培训一次,参加人数4人。返回搜狐,查看更多



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