坛紫菜的细胞学观察

为了阐明雌雄异体紫菜减数分裂的发生时期,对坛紫菜生活史的各阶段进行了细胞学研究.用卡诺固定液(无水酒精:冰醋酸=3:1)分别固定室内培养的坛紫菜各生活阶段的活体材料,在明亮处放置数日使细胞褪色至白色.然后,先用铁矾苏木精染液对固定材料进行染色处理,再进行压片、显微观察和拍照记录.观察结果表明,精子囊细胞、叶状体营养细胞和2个细胞的壳孢子萌发体中的核相是单倍的,染色体数N=5;果孢子、丝状体细胞、膨大细胞和壳孢子的核相是双倍的,染色体数2N=10.精子囊细胞、果孢子和丝状体细胞的分裂是有丝分裂.在壳孢子萌发的第1次细胞分裂过程中,观察到了减数分裂的细线期、偶线期、双线期、终变期、中期和后期等;壳孢子萌发的第1次细胞其分裂结果导致了染色体数目减半.上述研究结果表明,在雌雄异体的坛紫菜生活史中,壳孢子萌发的初始分裂是减数分裂.     

贝壳紫菜单孢子和叶状体的研究

贝壳紫菜的叶状体是由丝状体直接产生的。通过试验，笔者发现贝壳紫菜生活史中虽没有壳孢子，但存在着单孢子。由单孢子萌发发生的叶状体在形态上与由丝状体直接发育而来的叶状体相似，而前者的生长速度较后者快。经Ｗｉｔｔｍａｎｎ氏染色法染色，１－３细胞期的单孢子幼叶状体的细胞间不存在胞间联系。本种的单孢子囊仅出现在叶状体成熟阶段，在幼苗期未发现有单孢子放散。由于在贝壳紫菜的生活史中存在果孢子和单孢子而没有壳孢子     

坛紫菜优质纯系苗种培育技术研究

坛紫菜在自然分类系统中属于红藻门、原红藻纲、红毛菜目、红毛菜科、紫菜属,在其生活史中具有2个明显的发育阶段,即叶状体阶段和丝状体阶段。叶状体是由丝状体放散出来的壳孢子萌发形成的,即日常食用的紫菜;丝状体是由叶状体放散出来的果孢子萌发形成的,     

坛紫菜养殖技术之二坛紫菜优质纯系苗种培育技术研究

坛紫菜在自然分类系统中属于红藻门、原红藻纲、红毛菜目、红毛菜科、紫菜属,在其生活史中具有2个明显的发育阶段,即叶状体阶段和丝状体阶段.叶状体是由丝状体放散出来的壳孢子萌发形成的,即日常食用的紫菜;丝状体是由叶状体放散出来的果孢子萌发形成的,多数在贝壳中生长.坛紫菜的育苗就是指叶状体成熟后形成的果孢子,通过采果孢子培育贝壳丝状体,丝状体在秋季成熟后放散壳孢子的过程.南日木平养殖场自2003年1月开始承担"坛紫菜优质纯系苗种培育技术研究"项目,现将技术总结介绍如下:     

条斑紫菜自由丝状体扩增的意义及影响因子

紫菜的生活史由两个形态截然不同的阶段组成,即宏观的叶状体阶段和微观的丝状体阶段.条斑紫菜(Porphyra yezoensis Ueda)的丝状体是其生活史中的一个重要阶段.通常果孢子是粘附在含钙的贝壳等基质上萌发,并钻入壳内生长、发育成贝壳丝状体(conchocelis),如果不钻壳,在培养液中悬浮生长,这种丝状体称为自由丝状体(free-living conchocelis)[1,2].     

紫菜人工栽培技术

1人工栽培紫菜的生长过程紫菜的人工栽培分丝状体培育和叶状体养成2个阶段。丝状体培育阶段：春末取成熟的叶状体经阴干刺激后,放入盛有海水的容器内放散果孢子,当放散量达到要求时,捞出叶状体。把孢子水按一定比例喷洒到已放有贝壳的培育池内，果孢子即附着到贝壳上，萌发钻人贝壳内生长成丝状体。秋季水温下降时，贝壳内丝状体成熟并放散壳孢子，将维尼仑网帘放入培养池内采苗，     

紫菜丝状体阶段核分裂特征观察

对条斑紫菜和坛紫菜的果孢子、丝状体以及壳孢子的核分裂进行了细胞学观察。结果表明,两种紫菜染色体数分别是3和5,从果孢子萌发到壳孢子萌发阶段为二倍体核,核分裂都具同源染色体配对特征。在果孢子萌发和营养藻丝、孢子囊枝和壳孢子囊细胞分裂中,分裂前期末同源染色体紧密配对聚合,进入中期染色体在赤道面上排列,同源染色体仍一一对应,后期染色单体分离。在壳孢子萌发的核分裂中,前期同源染色体配对更加紧密,中期过程出现联会染色体分离的特征,后期同源染色体分离,显示减数分裂特点。本文还讨论了有丝分裂同源染色体配对现象对观察研究紫菜二倍体细胞核分裂的影响。     

坛紫菜雌雄叶状体的细胞分化比较

以室内培养20～90 d的坛紫菜雌雄叶状体为研究材料，用酶解法分别获取单离细胞进行再生培养。在雌雄叶状体的体细胞再生体中，都出现9种不同发育类型。再生体发育类型的数目和比例与种藻日龄密切相关等结果，证实了离体培养的单离细胞发育成不同形态的再生体是基于其离体前处于不同分化时期所致；由壳孢子分化成性母细胞大致可划分成8个不同阶段。雌雄叶状体的细胞分化途经大致相同，但也有一定差异，雌性叶状体的细胞最终分化成雌性性母细胞，并产生大量的丝状体；而雄性叶状体的细胞最终分化成雄性性母细胞，绝大部分生成精子，但极少数产生丝状体。在雌雄叶状体的细胞再生体中，均产生 “类单孢子”并长成正常叶状体。雄性叶状体成熟较雌性早，与其细胞分化速度较快有关。成熟期不同的雌性品系观察结果表明，叶状体成熟越早、生长期越短，其体细胞分化速度也越快。     

坛紫菜单个体细胞克隆的丝状体途径

用海螺酶酶解挑选出的具有优良性状的坛紫菜(Porphyra haitanensis)叶状体制备游离的营养细胞,在显微镜下选取单个细胞放入96孔板中进行隔离培养。一部分细胞通过2种发育途径形成了丝状体:一种途径是单细胞生长一段时间产生突起后发育形成丝状体;另一种途径是单细胞先形成愈伤组织,愈伤组织解体放散出类似"孢子"的细胞,"孢子"再发育形成丝状体。将获得的丝状体扩大培养作为纯系并下海养殖。同普通品系相比,选育的品系在产量和质量上表现出一定的优势。在纯系培育方面,由单倍的叶状体细胞发育形成的二倍丝状体,遗传物质一步纯合,后代叶状体个体遗传性状高度一致,可以保证优良经济性状不丢失。这种紫菜纯系培育方法大幅度缩短了纯系培育周期。     

尿囊素对印度产紫菜Pyropia chauhanii单孢子放散和体细胞分化的影响

为探讨尿囊素对印度产紫菜Pyropia chauhanii单孢子形成与放散的影响,选用能释放单孢子的野生型品系(PC-WT)与不能释放单孢子的诱变品系(PC-Y1)为实验材料,用含不同浓度尿囊素的培养液分别培养来自叶状体梢、中和基部的圆盘体。结果显示,处理后6 d,不同部位的叶状体圆盘体的单孢子放散量次序为中部梢部基部;随着尿囊素浓度的增加,PC-WT品系叶状体圆盘体的单孢子放散总量呈先升后降的趋势,其中10mmol/L是促进单孢子放散的最适浓度;但尿囊素并不能使原本不放散单孢子的PC-Y1品系释放单孢子。用含20 mmol/L尿囊素的培养液培养PC-Y1品系的叶状体圆盘体,8 d后再用酶解法将其体细胞单离出来经体外培养后发现,经尿囊素处理的单离细胞发育成丝状体的百分率为66.1%,而不含尿囊素的对照组仅为15.2%,说明尿囊素对紫菜叶状体的体细胞向生殖细胞分化具一定的促进作用。     

红毛菜的超微结构

以产于福建莆田的人工栽培红毛菜为材料,对红毛菜原叶体、原孢子、果孢子、营养藻丝及孢子囊枝进行了超微结构观察.观察结果较完整地展示了红毛菜各生长细胞及组织的超微结构.研究发现红毛菜原叶体的生长发育及构造变化与生殖细胞的发生形成相关,本文描述了原叶体生长发展与无性生殖细胞发生的关系及特征.研究结果还表明,该类植物具有星状色素体和蛋白核,显示红毛菜亚纲植物特有的色素体结构;原叶体细胞色素体无围周类囊体,细胞之间无纹孔连丝,具原始红藻特征;营养藻丝细胞间有纹孔连丝,色素体具围周类囊体,表现真红藻特征;孢子囊枝细胞色素体无围周类囊体,细胞间有纹孔连丝,与原叶体、丝状体营养藻丝既有相同处又有不同之处,显示红毛菜亚纲、真红藻亚纲两纲特点.     

坛紫菜有丝分裂阻滞缺陷蛋白2基因(Ph-mad2)的克隆及其在单性生殖过程中的表达

为探究坛紫菜雌配子体单性生殖过程的细胞二倍化机制,实验基于坛紫菜雌性配子体的转录组信息,克隆和分析了坛紫菜的有丝分裂阻滞缺陷蛋白2(PhMAD2)基因(Phmad2),同时对其在坛紫菜单性生殖发生过程中处于不同发育时期的细胞中的表达特征进行了初步研究。结果显示,坛紫菜Ph-mad2基因的cDNA的完整开放阅读框为672 bp,编码223个氨基酸,分子量为23.8 ku。从氨基酸序列比对结果可知,坛紫菜PhMAD2蛋白中所具有的典型的HORMA结构域和保守的丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点,均与团藻和莱茵衣藻MAD2蛋白相同。系统发育分析表明,坛紫菜与藻状菌纲的异丝水霉和寄生水霉的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR检测显示,与可进行正常有丝分裂的营养细胞相比,在坛紫菜单性生殖过程中发生细胞二倍化的生殖细胞和单性孢子时期,Ph-mad2基因的表达量显著下降;但是,在随后可进行正常有丝分裂的单性孢子萌发体细胞和处于营养生长期的单性孢子体细胞中则表达上调。这一结果暗示Ph-mad2基因的表达下调可能阻碍了坛紫菜单性生殖初期单倍体细胞进行有丝分裂时纺锤体组装检验点的形成,在一定程度上致使它们发生了染色体加倍。     

条斑紫菜自由丝状体的形态结构观察

以光镜和电镜观察条斑紫菜（Porphyra yezoensis）自由丝状体生长过程中，从营养藻丝、壳孢子囊枝到成熟的壳孢子囊枝细胞形态结构的变化，结果表明，光镜下自由丝状体在生长过程中细胞外部形态、色素体位置和颜色均发生变化；电镜观察显示了3个不同时期细胞的超微结构，主要包括细胞壁、细胞核、色素体、类囊体、内质网、蛋白核、线粒体、液泡、红藻淀粉和质体小球等。在自由丝状体的生长过程中细胞超微结构的主要变化为细胞壁增厚并产生脊突；色素体数量减少、分布位置从连续排列在细胞两侧到分散排列在细胞边缘，并且在类囊体膜之间出现空隙；红藻淀粉量增多并充满细胞间质。对这些变化与自由丝状体生长环境水温、光照强度和光照时间发生变化之间的关系进行探讨，综合分析认为，条斑紫菜自由丝状体在生长过程中，生长环境经由夏季高温、光照时间长、光照强度高到秋季温度下降、光照时间缩短、光照强度下降的变化，丝状体细胞发生细胞壁增厚、疏松，色素体数量减少，内质网面积增加，液泡、线粒体数量增多，红藻淀粉量大大增加等结构的变化。     

条斑紫菜双单倍体群体主要经济性状的遗传分析

条斑紫菜叶状体主要经济性状的遗传参数及相互间的遗传关系,是开展分子育种的基础。实验以条斑紫菜野生型品系(Py-WT2,父本)和红色突变型品系(Py-HT,母本)杂交后产生的杂合丝状体为材料,构建由152个品系组成的条斑紫菜双单倍体(DH)群体。该群体叶状体的6个经济性状(L50、W50、FW50、SGR-L、SGR-W、SGR-FW)的表型值用单样本Kolmogorov-Smirnov检验。结果发现,各性状均为数量性状。L50和SGR-W为超亲遗传性状,其余4个性状的变异介于双亲之间,其中W50偏向于母本,FW50、SGRL和SGR-FW偏向于父本。6个性状的变异系数介于21.11%~56.68%,均属中等强度变异。相关性分析表明,L50、W50和FW50相互之间均存在极显著正相关性,SGR-L、SGRW和SGR-FW相互之间也存在极显著正相关性。利用单因素方差分析法估算出L50、W50和FW50的遗传力分别为58.17%、64.00%和57.64%,控制3个性状的基因对数分别为6.61、12.63和8.09,遗传力(y)与基因对数(x)的二次回归方程为y=0.2922x~2–4.6533x+76.162(R~2=1)。基因间互作方式的检测结果显示,控制L50和控制FW50的多基因间均分别不存在互作;控制W50和控制SGR-W的多基因间均分别存在互补作用;控制SGR-L和控制SGR-FW的多基因间均分别存在重叠作用。研究表明,条斑紫菜叶状体L50和FW50的遗传力高、基因对数少且基因间无互作,可进行早代选择。另外,L50、W50和FW50之间的相关性高,可进行间接选择以提高育种效率。     

青蛤染色体制备及核型分析

以青蛤成体鳃组织和性成熟的雌、雄青蛤性腺为材料,采用常规制片方法,分别制备青蛤二倍体染色体和单倍体染色体,统计染色体数目。结果显示,青蛤二倍体与单倍体染色体数目分别为2n=38和n=19;核型分析发现,青蛤核型组成为11m+6sm+2st,NF=76,未发现性染色体和随体染色体。本研究以青蛤成熟性腺为制备材料,成功制备单倍体染色体,与青蛤二倍体染色体互相印证,弥补了以往研究的不足,进一步丰富了对青蛤染色体数目及核型组成的认知。同时,也为青蛤染色体水平全基因组测序组装提供更加科学的基础资料。     

不同光质LED光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响

以野生型坛紫菜自由丝状体为培养材料,研究不同光质(绿光510~550 nm、蓝光455~475 nm、红光580~630 nm、白光400~760 nm)的发光二极管(LED)对无性增殖过程中自由丝状体生长及生理特性的影响。结果显示,蓝光能提高自由丝状体的生长速率,蓝光下藻体增重分别是白光、绿光、红光下藻体增重的1.10倍、1.82倍和2.17倍。蓝光处理有助于叶绿素a和类胡萝卜素的积累,二者含量分别较白光、绿光和红光处理提高13.77%、47.69%、63.42%和8.87%、87.07%、97.73%。蓝光和白光均有利于藻红蛋白合成,而绿光和红光降低藻红蛋白合成,但4种光质的LED光源对藻蓝蛋白合成的影响无显著性差异。蓝光能显著提高碳酸酐酶(CA)活性,较白光下CA活性增加11.36%。蓝光和绿光显著提高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubis CO)活性,分别较白光下Rubis CO活性增加28.17%和61.21%。红光和绿光下藻体在培养后期的色泽暗淡,星状色素体少,部分藻体细胞内容物溢出,呈中空状态;而蓝光和白光下藻体健康正常,色泽鲜红。研究表明,在今后的坛紫菜自由丝状体无性扩繁过程中可以适当增加LED光源的蓝光组分,减少红光和绿光组分。     

二氧化锗对坛紫菜自由丝状体生长发育的影响

本文研究了二氧化锗(GeO_2)对我国特有的坛紫菜自由丝状体的生长发育,及对一些附生性硅藻类和绿藻的影响,论证了二氧化锗在本实验浓度范围内,对坛紫菜自由丝状体无叨显毒理影响,而能抑制一些附生性硅藻和绿藻的生长;并探讨了二氧化锗对硅藻、绿藻的毒性机理。由于在培养坛紫菜自由丝状体时很容易附生硅藻 因而研究结果将为坛紫莱自由丝状体及其他藻种的培养和保存提供依据。     

Genetic characterization of a spontaneous green-type pigmentation mutant of Porphyra yezoensis and the significance of using heterozygous conchocelis in nori farming

ABSTRACT: In order to characterize the spontaneous green-type pigmentation mutant of Porphyra yezoensis , growth and contents of photosynthetic pigments were compared with those of the wild type in gametophytic blades. The growth of the green mutant was slower than that of the wild type. The content of phycoerythrin was markedly lower in the green mutant than in the wild type. For genetic analysis, the green mutant was crossed with the wild type. In the cross, the heterozygous conchocelis (the wild-type color) produced many sectored F ₁ gametophytic blades, which were composed of both parental colors. The segregation ratio by counting the wild-type sectors and the green-type sectors of the F ₁ blades was approximately 1 : 1. This suggests that the green mutant is governed by a single recessive gene. All the monospore germlings from the sectored F ₁ gametophytic blades that originated from the heterozygous conchocelis developed into single-colored blades with either the green color or the wild-type color. The advantages of using heterozygous conchocelis (hybrid conchocelis) and monospores from F ₁ gametophytic blades that originated from the heterozygous conchocelis in commercial farming of Porphyra yezoensis are detailed and discussed.