坛紫菜新品系“申福1、2号”规模化养殖技术研究

以坛紫菜新品系"申福1号"、"申福2号"为研究对象,探讨坛紫菜新品系"申福1号"、"申福2号"的规模化养殖技术,本试验开展了坛紫菜新品系养殖方式、生长速度和养殖产量与本地传统品种的对比研究。2007年,福清沙浦、霞浦三沙、莆田秀屿、连江中麻、福鼎元当等五个养殖试验示范点的海上养殖试验数据表明:坛紫菜新品系平均每1/15hm2产量为224.7kg(干品),产值5794元,对照组本地种平均1/15hm2的产量为167.6kg(干品),产值5166元;新品系每1/15hm2的产量比本地现有栽培品种提高34.1%,增加经济效益628元。试验结果显示了坛紫菜申福系列新品系生长快、产量高、品质好的优良特性,同时证明了坛紫菜新品系"申福1号"、"申福2号"可应用于大面积的养殖生产。本研究对坛紫菜申福系列新品系的生产性开发应用具有指导意义。     

不同光质LED光源对坛紫菜单性叶状体的生长发育及生理指标的影响

为掌握坛紫菜叶状体生长与发育的最适光谱成分,实验以坛紫菜雌性叶状体为培养材料,探究了不同光质(白、蓝、绿、红光)的LED光源对叶状体营养生长、发育分化、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)及光合色素含量等生理指标的影响。结果显示,在复合型白光下培养25 d后,藻体的叶长和鲜重分别为单色光下的2.42~3.86倍和2.64~4.50倍,白光下叶状体生长速率最快,鲜重增加最多,而单色光限制了藻体的营养生长。与白光下培养相比,在红、绿光下培养,藻体的藻胆蛋白合成受到明显限制,藻红蛋白含量分别下降了44.1%和43.2%,藻蓝蛋白含量分别下降了11.6%和12.5%。然而,在蓝光下培养的藻体,藻红蛋白和藻蓝蛋白含量较白光下分别增加了94.3%和16.2%,且PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)值始终较高,保持持续上升的趋势,表现出对光源的长期适应。蓝、绿光在坛紫菜叶状体营养细胞发育成生殖细胞的过程中,均能加快藻体梢部细胞的分化并提前进行单性生殖,而白光和红光在这一过程中的效应不明显。其中,蓝光能够促进单性生殖孢子萌发成正常的单性生殖丝状体,而绿光则会阻断这一发育途径,使单性生殖孢子萌发体的色素体暗淡、内含物中空,最终消亡。研究表明,单色光源限制了坛紫菜叶状体的营养生长,且会对叶状体的光合色素组分和F_v/F_m产生较明显的影响,但其中的蓝光可以诱导坛紫菜单性叶状体提前进行单性生殖。这也为进一步探讨坛紫菜叶状体的光适应机制提供了参考依据。     

Development of simple sequence repeat markers in Pyropia yezoensis (Bangiales,Rhodophyta) by high‐throughput sequencing technology

Pyropia yezoensis is one of the most important economical seaweeds across the world and major efforts are underway to increase the production. However, its genome is relatively unexplored. In this study, genome sequence of wild‐type strain LS was determined through paired‐end sequencing of small‐size fractionated genomic library. In total, 283,606 contigs were assembled and 20,620 SSR‐containing sequences were identified. Most of the SSRs contained tri‐ and di‐nucleotide motifs (95.42% and 2.34% respectively), of which GCC was the most abundant (15.7%). Furthermore, 1,253 pairs of primer sets were designed and 124 of them were selected randomly for validation. The results showed that 120 pairs were successful in PCR, and the remaining four failed to generate PCR product at various conditions. Among the 120 pairs of which the PCR products were subsequently sequenced by Sanger sequencing, 104 pairs amplified SSRs with the same motif and repeat times, three pairs with the same motif but different repeat times and 13 pairs with different motifs. Moreover, 21 primer pairs amplified polymorphic products between LS and an improved strain HT, and tri‐nucleotide SSRs showed higher polymorphism frequency when compared to di‐nucleotide SSRs. These SSR markers may enrich the current molecular resources in P. yezoensis.     

坛紫菜琼胶生产工艺的研究

用高温稀碱法提取坛紫菜琼胶的工艺,并以琼胶的产率、硫酸根含量及琼胶强度为技术指标,探讨了碱处理质量分数、温度和时间3个因素对各指标的影响.试验结果表明,较合适的提取条件是碱浓度4%,温度80 ℃,处理3 h.在该条件下,能得到较理想的提取产率.     

坛紫菜色素突变体色素基因的表达定量分析

以野生型和6种不同色泽的坛紫菜色素突变体为材料,通过实时荧光定量PCR技术分析了4种主要色素基因(Cpeα、Cpcα、Apcβ、Chl.a)在不同色泽突变体不同生长期(初期、盛期、末期)的相对表达水平。结果表明在不同色泽不同生长期的坛紫菜色素突变体中,各色素基因表达水平由高到低均为Apcβ>Cpcα>Chl.a>Cpeα,且Cpeα基因的表达水平最不稳定,会随着生长过程发生显著变化,而Cpcα、Apcβ和Chl.a基因表达水平则相对稳定;此外,对色素突变体和野生型藻体中色素基因表达水平和相应色素蛋白含量的线性相关回归分析结果表明二者间没有相关性,即各色素基因的表达水平与藻体最终显示的颜色无关,由此推测坛紫菜色素突变的可能机制是色素蛋白合成过程中一些相关调控基因突变所致。     

琼胶寡糖诱导坛紫菜活性氧爆发

研究了琼胶寡糖诱导坛紫菜氧爆发的响应及其活性氧产生的位点。用琼胶寡糖诱导坛紫菜,以微呼吸测量系统检测坛紫菜氧消耗的变化;以对羟基苯乙酸(POHPAA)化学发光法检测坛紫菜的H2O2释放量;利用DCFH-DA染色观察活性氧在细胞上的定位;并利用实时定量PCR检测坛紫菜NADPH氧化酶基因Phrboh的差异表达;通过2-AMAC标记琼胶寡糖,观察其在坛紫菜的结合部位。结果显示,100μg/mL琼胶寡糖处理坛紫菜,出现两次呼吸爆发,分别在4min和10min左右,强度分别是基础呼吸的4倍和14.1倍;5min内出现H2O2的积累,15min达到峰值,比对照组高出近10倍。10μmol/LDPI可部分抑制H2O2的产生。3min内Phrboh的表达已上调,并持续近10min。DCFH-DA染色显示,活性氧主要产生在膜系统上。荧光标记琼胶寡糖的定位发现,坛紫菜细胞膜上存在琼胶寡糖的结合位点。综上所述,琼胶寡糖能识别细胞膜上的结合位点,并诱导坛紫菜膜系统上的H2O2爆发,H2O2的产生与NADPH氧化酶相关。     

坛紫菜核糖体蛋白S15a基因的克隆及表达分析

坛紫菜栽培中经常遭遇高温胁迫危害而产生烂菜现象,为研究坛紫菜在高温胁迫条件下的分子应答机制,分离并克隆高温胁迫应答的相关基因,应用引物退火控制(ACP)技术对耐高温型纯系Z-61叶状体在高温胁迫条件下的差异表达基因进行筛选时,获得一条在高温胁迫条件下表达水平显著降低的基因片段,通过5'-RACE技术获得了它的全长,命名为Phrps 15a(GenBank登录号:JN991055.1).该基因序列全长676 bp,包含一个390 bp的开放阅读框编码130个氨基酸的核糖体S15a蛋白(PhRPS 15a),蛋白分子式为C664H1066N188O180S7,由3条螺旋、7个片层及8个环状连接组成,与多个物种的RPS15a蛋白具有较高的序列一致性(78％～80％).系统进化分析表明,动物、高等植物、绿藻和坛紫菜PhRPS15a蛋白均享有独立的进化分支,但坛紫菜PhRPS 15a蛋白与团藻和莱茵衣藻的亲缘关系更近.实时荧光定量PCR分析结果表明,Phrps 15α基因的表达水平与高温胁迫密切相关,在高温胁迫条件下,Phrps15a基因的表达水平极显著下调.     

营养盐浓度对坛紫菜叶状体生长的影响

为了提高坛紫菜叶状体的培养效果,在海水中分别添加2%、4%、6%、8%和10%的MES培养基,配出5种不同的培养液,并分别将其标记为1MES、2MES、3MES、4MES、5MES,然后分别用它们培养坛紫菜叶状体,结果显示:在培养的前两周,5个组的叶状体生长和湿重增加无明显差异,但两周后,各组叶状体的生长开始出现显著差异,其中2MES组和1MES组的生长速度快于其它3组.培养21 d后,5个试验组的叶状体平均长度依次为2MES组>1MES组>5MES组>3MES组>4MES组;叶状体湿重增加依次为2MES组>5MES组>1MES组>3MES组>4MES组;叶状体的叶绿素a(Ch1.a)的含量在2MES中最高,1MES最低,其它组相差不大;藻红蛋白(PE)和藻蓝蛋白(PC)含量在2MES中比3MES中略低,但高于其它组.上述结果表明,在海水中添加4%的MES培养基对坛紫菜叶状体的生长是最适宜的,这一结果对以往文献中报道的使用MES培养基时一般只在海水中添加2%的浓度将是一个有益的修正.     

条斑紫菜两个耐高温品系的耐低盐特性

以条斑紫菜两个耐高温品系(YZ-4和TM-18)为对象,以野生型品系(WT)做对照,分析其叶状体在高温、低盐胁迫下的生长和光系统Ⅱ最大光量子产量(F_v/F_m)的数值,为筛选既耐高温又耐低盐的条斑紫菜抗逆品系提供依据。结果显示,在适宜培养条件(温度18°C和盐度26)下,YZ-4和TM-18叶状体在50～85 d的生长速率快于WT,F_v/F_m和主要光合色素含量均高于WT,各品系的绝对生长率和F_v/F_m之间均具有较高的正相关性。另外,WT叶状体在70 d左右开始形成精子囊时,绝对生长率和F_v/F_m明显下降。在高温胁迫下培养,各品系叶状体的F_v/F_m和绝对生长率均呈下降趋势,且胁迫的温度越高或时间越长,其降幅越大。在24°C高温胁迫35 d后,WT、YZ-4和TM-18的F_v/F_m分别下降了56.7%、43.2%和28.7%。在25°C高温胁迫15 d时,WT的生长完全停滞,而YZ-4和TM-18则分别保持0.51和0.84 cm/d的绝对生长率,说明二者确实是耐高温的。低盐胁迫对叶状体的影响与高温胁迫的类似,在盐度为9的低盐下培养35 d后,WT、YZ-4和TM-18的F_v/F_m降幅分别为46.2%、42.0%和32.0%,三者的绝对生长率分别为0.12、0.10和0.90 cm/d。另外,WT和YZ-4在盐度为5时生长受到明显影响,叶状体在15 d时颜色加深、卷曲变硬并腐烂,而TM-18在相同盐度下培养25 d也未腐烂,F_v/F_m仍高达初始值的72.8%。这表明TM-18在高温或低盐胁迫下的耐受性比WT和YZ-4的都强,其内在原因是叶状体F_v/F_m的降幅较小,间接说明F_v/F_m可作为条斑紫菜抗逆品系选育的新指标。     

日照紫菜养殖海域营养盐的时空分布特征及其与浮游植物群落结构的相关性分析

2016年11月～2017年3月对山东日照阜鑫渔港紫菜(Pyropia sp.)养殖海域开展调查,分析该海域浮游植物群落结构和营养盐的时空分布特征及其相关性。结果显示,调查海区中无机氮(DIN)、磷酸盐(PO_4~(3–)-P)及硅酸盐(SiO_3~(2–)-Si)浓度均表现为自近岸海区到外海区逐渐降低的趋势;硝酸盐、SiO_3~(2–)-Si、PO_4~(3–)-P、DIN和溶解有机氮(DON)等营养盐的浓度均因月份的不同具有显著差异;调查海区营养水平总体为中营养型,浮游植物丰度为(0.049～3.031)×10~4 cells/L,浮游植物的生长受控于SiO_3~(2–)-Si和PO_4~(3–)-P的几率较大;该海区共检出硅藻门27属37种,甲藻门7属8种,金藻门1属1种,主要优势种为骨条藻(Skeletonema sp.)、角毛藻(Chaetoceros sp.)、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)等;盐度的大幅降低和丰富的营养盐、氨氮(NH_(4+)~(-N))和PO_4~(3–)-P浓度的显著变化可能分别是导致1、3月浮游植物多样性指数显著降低的主要原因;调查海区NH_(4+)~(-N)浓度和DIN/P值与浮游植物多样性指数均呈负相关关系,其中,非紫菜养殖区的负相关程度达到显著水平,而养殖区的负相关程度不显著,表明条斑紫菜(Pyropiayezoensis)养殖可能有利于降低该海域的NH_(4+)~(-N)水平和DIN/P值、提高浮游植物群落结构稳定性及物种多样性,从而有利于防止赤潮的发生。研究结果可为该海域环境保护、赤潮防治以及水产养殖活动的开展等提供基础数据。