紫菜叶状体的红烂病研究

从福建省平潭岛野生坛紫菜群体中发现有患细菌性红烂病的叶状体,从患病的叶状体上分离得到病原细菌一株,经16S rDNA序列分析发现其与细菌域海螺菌目(Oceanospirillales)、盐单胞菌科(Halomonadaceae)、Cobetia属的海科贝特菌(Cobetia marina)的相似度达100%。病原细菌经液体培养基扩大培养后,将适量的菌液接种到不同种紫菜和坛紫菜不同品系的叶状体圆盘块上进行人工回复感染试验以确定其感染特性。结果发现该病原细菌能感染健康野生坛紫菜且出现的病症与海区患病坛紫菜相同,且该病原细菌对不同种紫菜(坛紫菜、条斑紫菜、未定名紫菜)的叶状体圆盘块和不同品系的坛紫菜(AN-2,YZ-6,JIU-7,ZS-1)叶状体圆盘块均能快速感染,所产生的病症与野生坛紫菜叶状体感染红烂病的症状相同:均出现了铁锈红色的死亡细胞,且同时含有少量被解离的单离细胞。上述结果说明分离到的病原细菌是坛紫菜红烂病的病原细菌,可以快速感染各种不同的紫菜叶状体。     

低盐胁迫下坛紫菜叶状体的转录组分析

为探索坛紫菜叶状体响应低盐胁迫的分子生理学机制,本研究采用第二代高通量测序技术,分析比较在正常盐度(26,对照组)和低盐度(3,胁迫组)下培养不同时间(3、6和9 h)的坛紫菜叶状体转录组数据。结果显示,测序数据经de novo组装,获得了33 872条unigenes,平均长度为612 bp;与对照组相比,3个胁迫组分别产生了1108、1638和1881条差异性表达基因。GO功能富集分析显示,一些可能与低盐胁迫相关的重要生物过程得到了显著富集,如单分子有机物代谢过程,单糖的合成代谢和分解过程,糖质新生,有机物分解代谢过程等。KEGG代谢通路富集分析发现,低盐胁迫不同时间富集到的代谢通路存在很大差异,低盐胁迫3 h响应的差异性表达基因富集到3个KEGG代谢通路,其中2个与氨基酸合成相关,1个与光合作用相关;而低盐胁迫6和9 h的差异性表达基因则大多富集到与糖类功能相关的代谢通路。荧光定量PCR(q RT-PCR)验证结果显示,所选取的8个差异性表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。上述结果说明,坛紫菜叶状体在受到低盐胁迫时,应激反应具有时间特异性,早期主要通过合成或者降解蛋白质来抵御低盐环境,随着胁迫时间延长,细胞通过改变可溶性物质的含量、减慢能量代谢等途径以抵御低盐逆境。     

条斑紫菜耐高温品系的特性分析与海区中试

通过室内培养和海区栽培实验验证条斑紫菜耐高温品系(T-17)优良性状的稳定性和栽培适用性。结果显示,与野生型品系(WT)相比,T-17品系的叶状体,在生长率、最大光化学效率、主要光合色素含量、藻体厚度和产量等方面均存在明显的优势。将在18℃下培养50 d的小苗再在18、22和24℃下培养35 d,T-17的绝对生长率分别为WT的17.71、15.81和33.00倍,特定生长率分别为WT的4.59、4.38和9.15倍,最大光化学效率分别为WT的1.17、1.29和1.58倍。WT的小苗在22、24和25℃下再分别培养25、15和10 d,叶片的颜色就转深变黑,藻体卷曲变硬,出现腐烂;而T-17的小苗在相同培养条件下培养相同的天数仍表现出良好的生长状态,藻体不变硬,无腐烂,说明T-17具有较强的耐高温性。此外,在日龄65 d的叶状体中,T-17的Chl.a和总藻胆蛋白(PE+PC)的含量分别是WT的1.45和1.54倍;T-17的平均厚度比WT减少26.4%。T-17的壳孢子放散量与WT相比差别不显著。在海区栽培试验中,T-17品系前4次收割的鲜菜总重量比当地栽培野生种(Wt)增加了16.3%,1~4次收割的鲜菜的最大光化学效率分别为Wt的1.06、1.12、1.17和1.27倍,而Chl.a含量分别是Wt的1.41、1.49、1.52和1.91倍,总藻胆蛋白含量分别是Wt的1.94、2.04、2.03和2.34倍。研究表明,与野生型品系相比,T-17品系在产量、品质和耐高温性等方面均明显提高,且性状稳定,生产适用性好,有望在生产上规模化栽培。     

坛紫菜“申福2号”的SSR分子标记

利用微卫星(SSR)分子标记技术, 对坛紫菜(Porphyra haitanensis)优良品系“申福2号”的丝状体和叶状体分别进行了特异性分子标记鉴定, 结果发现: 用9^#引物(序列为F: TCACAATGGGTGATATGGC; R: CCACAT TTAAGTCCGACTCTG) 对“申福2号”丝状体的DNA进行扩增, 出现了能区别于其他14个品系(6个优良品系, 3个杂交品系, 5个野生品系)的特异性条带。用该引物对室内培养的“申福2号”叶状体的DNA进行扩增, 也均获得了与丝状体相同的特异性条带。此外, 用该引物分别对栽培在不同海区和不同时期采收的“申福2号”叶状体进行验证, 结果均出现了与丝状体相同的特异性条带。该特异性条带的DNA测序结果证实, 9^#引物产生的SSR标记反映了微卫星DNA重复序列的变化。通过SSR Hunter软件搜索到了设计引物时的核心序列, 所得产物大小在预期长度范围内, 是特异性扩增。通过BLAST比对得知, 该序列在核酸数据库中没有同源序列, 是一个新序列。通过DNAMAN软件分析得知, “申福2号”、“申福1号”之间序列差异较小, 与坛紫菜霞浦野生种差异较大。这证实该标记反映的是种内品系间的差异, 可以用于种内品系鉴定。上述结果表明, 由9^#引物扩增出的这一特异性条带可以认为是“申福2号”丝状体和叶状体的特异性标记, 可用于该品系的种质鉴定。

     

紫菜叶状体的红烂病研究

从福建省平潭岛野生坛紫菜群体中发现有患细菌性红烂病的叶状体,从患病的叶状体上分离得到病原细菌一株,经16S rDNA序列分析发现其与细菌域海螺菌目(Oceanospirillales)、盐单胞菌科(Halomonadaceae)、Cobetia属的海科贝特菌(Cobetia marina)的相似度达100%。病原细菌经液体培养基扩大培养后,将适量的菌液接种到不同种紫菜和坛紫菜不同品系的叶状体圆盘块上进行人工回复感染试验以确定其感染特性。结果发现该病原细菌能感染健康野生坛紫菜且出现的病症与海区患病坛紫菜相同,且该病原细菌对不同种紫菜(坛紫菜、条斑紫菜、未定名紫菜)的叶状体圆盘块和不同品系的坛紫菜(AN-2,YZ-6,JIU-7,ZS-1)叶状体圆盘块均能快速感染,所产生的病症与野生坛紫菜叶状体感染红烂病的症状相同:均出现了铁锈红色的死亡细胞,且同时含有少量被解离的单离细胞。上述结果说明分离到的病原细菌是坛紫菜红烂病的病原细菌,可以快速感染各种不同的紫菜叶状体。     

培养条件对铜藻幼苗生长发育的影响

通过室内培养,研究了温度、光强、光照周期、盐度和密度对日龄为60 d的铜藻[Sargassum horneri(Turner)C.Agardh]幼苗生长发育的影响,旨在了解铜藻幼苗的适宜培育条件。结果显示:铜藻幼苗在15~30℃范围内,均能存活,适宜温度为20~25℃;在500~7 500 LX下均能生长,生长的适宜光强为2 500~4 500 LX;长光照条件(18L∶6D)更有利于幼苗的生长;幼苗在盐度为10~40下均能存活,适宜盐度为30。另外,幼苗的密度越低,越有利于幼苗的生长和发育,5~25棵/L的密度有益于幼苗的生长和叶片分生。上述研究结果为铜藻幼苗室内渡夏培养提供了基础技术数据。     

用人工海水培养坛紫菜的初步研究

用天然海水与海水晶配置成的人工海水按10∶0,8∶2,6∶4,4∶6,2∶8,0∶10的体积比配成6种不同的培养液,用它们培养野生型坛紫菜叶状体。培养30 d后,叶状体的生长情况如下:在100%天然海水中培养的坛紫菜叶状体生长最快,其它组的生长快慢依次为:含20%>40%>60%>80%的海水晶人工海水组。在100%海水晶人工海水组培养的叶状体5 d后死亡。叶状体叶绿素a(Chl.a)含量在20%海水晶人工海水组中最高,其余各组的含量相差不大,但藻红蛋白(PE)和藻蓝蛋白(PC)含量均比100%天然海水组稍低。用上述6种培养液培养坛紫菜丝状体,结果表明在60%海水晶人工海水组中培养的自由丝状体鲜重增加最明显,生长情况最好,100%天然海水组增重最少,其余各组增重差异不明显。坛紫菜丝状体在100%海水晶人工海水中生长良好,这说明可以用海水晶人工海水来培养坛紫菜丝状体。     

光强和温度对圆紫菜叶状体体细胞发育分化的影响

以日龄60 d的圆紫菜(Pyropia suborbiculata)野生型品系(PS-WT)和突变型品系(PS-L)的叶状体为实验材料,分别酶解获得它们的离体单细胞,观察后者在液体培养基中的发育形态,并探究光强和温度对离体单细胞发育分化的影响。结果表明,圆紫菜叶状体的离体单细胞可发育成不同类型的再生体:正常苗、畸形苗、细胞团和性细胞团等。在光强为10～80μmol photons/(m~2·s)范围内,2个品系离体单细胞的再生体中正常苗、细胞团和丝状体的百分率均不存在显著性差异,适宜的高光[40～60μmol photons/(m~2·s)]可促进再生体单孢子的放散。温度在18～24℃范围内,2个品系离体单细胞的再生体中正常苗、畸形苗的百分率不存在显著性差异;但高温(27～30℃)会抑制正常苗的形成,以及促进畸形苗的形成和再生体单孢子的放散。     

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.     

皱紫菜色素突变体的分离与特性分析

用不同剂量的紫外线(UV)对皱紫菜(Pyropia crispata)野生型品系(PC-WT)的壳孢子萌发体进行辐照,4周后,叶状体上均出现了黄绿、宝石红、黄橙等颜色的色素变异细胞块,经统计表明,剂量为80μW/cm~2的诱变效果最好。用酶解法将含有色素变异细胞块的叶状体细胞单个分离出来进行培养,从再生叶状体中分离到PC-JH(桔黄褐色)、PC-ZH(宝石红色)、PC-HL(黄绿色)、PC-QL(浅绿色)等纯色突变体,通过单性生殖分别获得纯合品系。各突变品系的F_1叶状体的颜色和形态均一,且与其母体叶状体相同,表明各突变品系的颜色等突变性状均能稳定遗传。与野生型品系相比,各色素突变品系的F_1叶状体的活体吸收光谱、色素蛋白的含量及相互间的比值均发生了明显变化,且相互之间也存在明显差异。综上所述,紫外线对皱紫菜叶状体具有良好的诱变效果,本实验所获得的色素突变品系,将成为皱紫菜遗传育种研究的重要材料。