基本介紹
- 中文名：海洋藻類遺傳
- 所屬學科：海藻遺傳學
藻類概況,技術原理,
藻類概況
指海洋藻類植物的親代性狀傳給後代的能力，以及這種能力的變異。
研究簡史德國學者J.哈默林於20世紀30年代，最先開始研究巨型單細胞海藻傘藻屬(Acetabularia)的結實體與細胞核的關係。以後，他和其他學者又對它進行了種間細胞核移植等實驗，闡明了生物體的形態是由細胞核決定的，並指出細胞核所指導產生的有關信使核糖核酸(mRNA)，可以貯存在細胞質里繼續發生作用，所以切去細胞核的傘藻，其細胞質仍能繼續長出結實體。
對多細胞海藻進行比較系統的遺傳研究，是在中國開始的。50年代末，中國科學院海洋研究所和山東海洋學院在青島聯合組織的由方宗熙為領導的海藻遺傳研究組，結合海帶養殖事業發展的需要，對海帶(Laminariajaponica)進行遺傳學基礎和套用研究。60年代以後,中外學者對多細胞海藻的遺傳進行了較為廣泛的研究。
數量性狀的遺傳中國海藻學者所進行的基礎研究首先是對海帶數量性狀（包括柄長、葉長、葉寬、葉厚和葉含碘量等）進行遺傳研究。發現這些性狀的變異都呈常態分布，親本及其後代的相關係數較高；都受微效多基因的控制，也深受環境條件的影響；並從海帶葉片長度的方差分析，估計葉長的遺傳力約為50%。
育種和雜種優勢在多細胞海藻中進行遺傳研究而在生產上發揮作用的，迄今只有中國。中國海藻學者在開始研究海帶的變異時，就利用海帶自然種群的雜種性，選出個別優良個體，進行連續自交和定向選擇，建立了海帶的家系。由此選育出“海青一號”、“海青二號”、"海青三號”等品種和一些自交系。隨後,海帶的育種工作在中國各有關單位相繼進行，培育出更多的品種（“860”等），對提高海帶的產量和質量（主要是含碘量）起了作用。
60年代初，中國海藻遺傳研究者對海帶進行了雜種優勢的研究，發現自交有害並非普遍現象，而雜種優勢只在某些雜交組合中見到。80年代初，他們用在青島培養出來的一個雌性海帶單倍體克隆(即“無性繁殖系)與從日本北海道引進的一個雄性海帶單倍體克隆雜交，得到“單雜十號”,表現旺盛的雜種優勢：孢子體較大,葉片很長，假根部很發達，含碘量較高。
技術原理
突變研究挪威 A.切爾等在 60年代，從易變石蓴(Ulva mutabilis)的一個品系中，發現許多突變，引起形態的許多變化。有的突變型藻體呈線狀，有的呈簇狀或分枝等；一個突變型藻體的兩層細胞之間出現了明顯的空間，如滸苔（Enteromorpha）；一些突變型是早熟的；一個突變型對溫度很敏感。這些突變型大都是能育的。因此,研究者認為在石蓴目(Ulvales)中僅根據形態性狀進行分類是不充分的。在70年代，加拿大J.米爾等在江蘺(Gracilaria)中，發現許多突變型，它們大部分影響到色素，而且大部分突變基因按孟德爾遺傳規律遺傳，有些突變型表現為細胞質遺傳。日本學者在條斑紫菜(Porphyra yezoensis)中，發現色素突變型。中國學者在海帶中發現了一個突變型，其葉片粗糙，呈隱性遺傳，這在褐藻中是第一次發現的一個質量性狀。
組織培養指多細胞海藻成塊組織在特定培養基中的培養。加拿大陳欽明等於70年代後期，從皺波角叉藻(Chondrus crispus)的雌配子體上取下成塊組織進行培養，注意到髓部的細胞能發育成完整的個體。日本學者對海帶孢子體進行組織培養，發現兼取于海帶葉片基部和柄部的組織塊才能得到完整的個體。中國學者對海帶和裙帶菜分別進行組織培養,結果除了藻體的梢部外,其他各部分的組織塊都能分別長出完整的個體。
細胞培養指對多細胞海藻進行單個細胞的培養，包括配子體（單倍體）和孢子體（二倍體）的細胞。日本學者對厚葉翅藻(Alaria crassifolia)的雌雄配子體細胞進行分離培養，發現雌配子體能由孤雌生殖長出孢子體,雄配子體則由無配生殖長出孢子體,而且這些孢子體表現畸形。但他們未對這些孢子體進行長期培養，對這些孢子體的性別也未進行研究。中國學者對海帶和裙帶菜(Undaria pinnatifida)開展了類似的工作，同樣看到孤雌生殖和無配生殖以及畸形的孢子體。但他們注意到有一部分孢子體的形態是正常的，可以移入海里養殖，並進而發現：①孢子體也有性別，由孤雌生殖所長成的孢子體是雌的，能及時成熟，產生出大量孢子。這些孢子都萌發成雌配子體，雌配子體又能由孤雌生殖長出雌性孢子體，完成雌性的生活史。②雌配子體在長成雌性孢子體時，染色體自然加倍，由單倍體(n=22)轉化成二倍體(2n=44),這發生在雌性孢子體的幼期。③雄配子體所長成的孢子體雖然在海里也能正常生長，但不能成熟。(見圖)以上幾點與高等植物（如小麥和水稻）的花粉培養結果很不相同。在高等植物中，由花粉培養所長成的植株（孢子體）仍舊是雌雄同體的，染色體自然加倍的頻率很低。海帶和裙帶菜的上述發現，豐富了遺傳學和海藻學的知識。 原生質體的培養中國學者在70年代末期，還對多細胞海藻，如紫菜（Porphyra）、長石蓴(Ulva linza，也稱長滸苔Enteromorpha linza)、 海帶和裙帶菜等進行原生質體的製備和培養。在原生質體的製備中，套用了纖維素酶和從海螺消化道提取的幾種酶。原生質體經過培養，能長出細胞壁，形成完整的細胞。這些細胞在適宜的培養基中，都能發育成完整的個體。這項工作的開展有利於養殖技術的改進和細胞雜交的研究，為海藻遺傳學的基礎研究和實際套用開闢了新途徑。
