摘要
坛紫菜(Pyropiahaitanensis)是我国特有的亚热带紫菜栽培品种，主要栽培于浙江、福建、广东沿海地区，其年产量约占全国紫菜总年产量的75%。至今大规模人工栽培的紫菜品种仍是以自留种为主，且出现了明显的种质退化、产量和质量下降等现象，培育紫菜新种质仍是产业发展的重要需求。本文采用坛紫菜壳孢子作为试验材料进行短波紫外线(UV-C)辐照诱变，并通过体细胞克隆法、选择性育种相结合的方法，分别以海区采集的野生型叶状体(WT)、实验室保存的品系(PUT、PR)为材料，选育了薄叶和耐高温突变株系，对筛选出的新品系和亲本及野生型株系的生长指标、生理特性等方面进行比较分析。本研究为探索一种适宜于对坛紫菜壳孢子进行诱变育种的新方法，为更高效安全的选育坛紫菜高品质抗逆品系提供技术基础。 相关研究内容和结果如下： 1.短波紫外线辐照坛紫菜壳孢子制备色彩突变体的新途径 本研究为获得坛紫菜人工色彩嵌合突变体，使用不同剂量(50、100、200、300、400、500和600J/m2)的短波紫外线(λ=254nm)辐照坛紫菜壳孢子，培养数天后，在壳孢子苗中出现了色彩突变的嵌合叶状体。结果表明，低剂量(50J/m2)的辐射促进壳孢子萌发，而高于100J/m2的辐照剂量，则会抑制壳孢子萌发和分裂。在辐照剂量50~400J/m2范围内，色彩突变体出现的频率随辐照剂量的增加而增加，300J/m2和400J/m2剂量辐照时，突变率分别达到15.22%和17.18%。其中，出现色彩突变的嵌合叶状体以2色块嵌合体、3色块嵌合体居多，4色块嵌合体最少，但增加至400J/m2以上时，随辐照剂量的增加，色彩突变体出现的频率反而下降，这表明适宜的诱变剂量为300J/m2或400J/m2。同时短波紫外线(UV-C)辐照也致使色彩突变嵌合体的长宽比下降，采用生物酶解法从色彩嵌合体中分离出了单色的体细胞再生体。本研究为坛紫菜人工色彩突变体的制备和诱变育种提供了新途径。 2.坛紫菜薄叶型新品系的选育和特性分析 采用短波紫外线(300J/m2)辐照坛紫菜(PR)品系的壳孢子进行诱变育种。从诱变后产生的色彩嵌合叶状体中分离并筛选出两株具有明显生长优势的优良株系，利用单细胞克隆技术获得两个具有薄叶性状的优良品系(UR-2和UR-6)。生长测试和生化指标分析显示，培养60d的UR-2品系的叶状体平均长度为61.67cm，分别是亲本PR(29.67cm)和野生型WT(17.50cm)品系的2.08、3.52倍；UR-6品系F1叶状体的平均长度为72.33cm，分别是亲本PR和野生型WT品系的2.44、4.13倍。UR-2品系F1叶状体的Chl.a、总藻胆蛋白含量分别为12.13mg/g、162.09mg/g，分别比PR和WT品系提高了29.73%、53.16%，31.25%、60.37%；UR-6品系F1叶状体的Chl.a、总藻胆蛋白含量分别为12.69mg/g、165.43mg/g，分别比PR和WT品系提高了35.72%、60.23%，33.95%、63.68%。UR-2品系叶状体平均厚度为22.92μm，分别比PR(28.30μm)、WT(36.20μm)品系叶状体平均厚度下降了19.01%、36.68%；UR-6品系叶状体平均厚度为17.95μm，分别比PR、WT品系叶状体平均厚度下降了36.57%、50.41%。实验结果表明UR-2和UR-6品系具有生长快、品质高、藻体薄的特点，可为今后培育薄叶型坛紫菜提供种质材料。 3.坛紫菜耐高温品系的选育和特性分析 利用短波紫外线(300J/m2)诱变PUT品系的壳孢子，恢复正常光照周期培养2周后，将诱变后的壳孢子萌发体置于28℃高温条件下再培养2周，待大部分萌发体的体细胞死亡后恢复至24℃，挑选生长快、性状优良的叶状体，利用单细胞克隆技术，获得了3个生长较快的优良品系(UT-6、UT-11和UT-18)。取35d日龄的WT、PUT、UT-6、UT-11和UT-18品系的F1叶状圆盘体在24℃、28℃和30℃下进行耐高温试验，测定圆盘体的生长指标后，初步判定UT-6和UT-18品系是较耐高温的品系。进一步对两个优良品系的F1壳孢子进行耐高温性试验发现，在28℃下培养15d，UT-6品系的壳孢子存活率分别是WT和PUT品系的8.63、7.39倍；UT-18品系的壳孢子存活率分别是WT和PUT品系的10.48、8.97倍；在30℃下培养15d，UT-6品系的壳孢子存活率分别是WT和PUT品系的10.34、9.07倍；UT-18品系的壳孢子存活率分别是WT和PUT品系的14.14、12.40倍；在24℃、28℃和30℃培养25d，UT-6品系幼苗的平均体长分别是WT品系的2.75倍、6.51倍和4.57倍，是PUT品系的1.22倍、2.02倍和1.47倍；UT-18品系的幼苗平均体长分别是WT品系的3.32倍、8.71倍和9.30倍，是PUT品系的1.47倍、2.70倍和3.00倍。此外，UT-6和UT-18品系叶状体的叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Yield)均大于WT和PUT品系。在波长350~750nm之间，UT-6和UT-18品系的各峰峰值均高于WT和PUT品系。在24℃、28℃和30℃培养25d，UT-6品系的叶状体总藻胆蛋白含量比WT品系分别提高了23.06%、91.12%、197.06%，比PUT品系分别提高了7.86%、2.72%、16.83%。UT-18品系的叶状体总藻胆蛋白含量比WT品系分别提高了26.91%、169.80%、206.13%，比PUT品系分别提高了11.24%、45.01%、20.39%。UT-18品系的Chl.a含量也明显高于WT和PUT品系。结果表明，UT-6和UT-18品系是耐高温的，且UT-18优于UT-6品系。 本研究利用UV-C诱变坛紫菜壳孢子获取色彩突变体的方法是可行的。选育出的UR-2和UR-6品系具有生长快、质量好、藻体薄的特点，有望培育成薄叶型坛紫菜。选育出的UT-6和UT-18品系的壳孢子和叶状体，具有生长快、颜色好、耐高温性强的特点，是比亲本(PUT)耐高温性更强的品系。
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