褐藻配子体培养的应用研究及意义

褐藻纲 (Ｐｈａｅｒｐｈｙｃｅａｅ）中的海藻除墨角藻目 (Ｆｕｃａｌｅｓ)外 ,都具有典型的世代生活交替史 ,即单倍体的配子体与二倍体的孢子体相交替出现 ,尤其是在具有异相世代交替的褐藻中 ,配子体与孢子体形态差别显著 ,孢子体巨大而配子体一般需借助显微镜才能观察清楚 ,并且配子体可以独立于孢子体存活。早在３０年代 ,Ｈａｒｒｉｓ就对影响海带目的掌状海带 (Ｌａｍｉｎａｒｉａｄｉｇｉｔａｔａ) ,糖海带 (Ｌ．ｓａｃｃｈａｒｉｎａ) ,克氏海带(Ｌ．ｃｌｏｕｓｔｏｎｉ)的配子体及幼孢子体生长和发育的环境因子进行了详细的研究 ,…     

由海带雄配子体培育成大孢子体首获成功

“花粉育种”即单倍体育种已成为高等植物的育种手段之一。海藻方面也开展了这方面的研究。 Yabu(1964)进行了海带雌、雄配子体的分离,报道了雌配子体可孤雌生殖长成小孢子体,而雄配子体则不能。方宗熙等(1978)报道了由     

激素对海带雄配子体的诱导作用

近年来,海带单倍体育种方面获得一些初步成果,方宗熙等从雌配子体进行孤雌生殖得到只产生雌性后代的海带,我们由雄配子体中培养出二棵成熟的大海带,其后代是雌雄都有,没有发现只产生雄性后代的海带。为了进一步研究海带单倍体育种上的性分化问题,需要培养出更多的由雄配子体产生的孢子体。采用一般的培养方法是无法得到的,只有应用植物激素来提高海带雄配子体的诱导频率。国外,研究激素对藻类的生长影响有一些报导,而在海带配子体诱导方面未见有发表的论文。     

裙带菜的孤雌生殖及其后代的遗传特点

若干海藻工作者已在海带、厚叶翅藻等褐藻中观察到孤雌生殖的现象[1][3][4]。我们于1973年开始了海带单倍体遗传育种的实验后,从1974年起我们就裙带菜(Undaria pinnatifida Sur.)进行了相似的试验。这里着重就裙带菜的孤雌生殖及其后代所表现的细胞遗传学特点,进行一些观察。大部分材料是1977年的实验结果。关于裙带菜配子体的无性生殖系将另作总结。     

海带杂种优势的研究和利用——“单杂10号”的培育

杂种优势在农业生产上占有很重要的位置。杂交玉米和杂交水稻的高产量就是最好的例子。我国杂交水稻之所以成功在于找到了雄性不育系。为此菲律宾国际水稻研究中心负责人M.S.Swaminathan认为我国杂交水稻的增产作用可与杂交玉米相比。我国的海带养殖已有多年的历史,但到60年代初,才开始有品种可供利用。海带是否有杂种优势可用于生产,在当时难以探明。这因为成熟的海带孢子体放散大量孢子,并由此产生的配子体是雌雄混杂的。至今又没有在海带中发现雄性不育株,因此难以进行大规模的杂交实验。70年代中,我们实验室进行海带单倍体的细胞培养取得成功。由此发现了海带雌性生活史,建立了海带单倍体雌性和雄性克隆。自此以后海     

Co60γ射线对海带幼孢子体的影响

近几年来,有关X射线对海带配子体和幼孢子体的影响以及Co60γ射线对海带配子体的影响都有过报导。本实验在于观察Co60γ射线对海带幼孢子体的影响和目前条件下可能看到的作用机制。正如Gray(1959)所指出：尽管X射线对活细胞的作用问题已有60多年的研究,但对有关的机制还是所知极少。本实验所能探讨的只是一些可见的、也就是属于细胞水平的机制。     

海带孤雌生殖和染色体自然加倍的研究

以野生杂种海带雌配子体为材料,对孤雌生殖和染色体的自然加倍进行了研究.结果表明,来自野生杂种海带的雌配子体并非都能孤雌生殖.孤雌生殖的孢子体大多数均能成熟.成熟的孢子体产生的孢子全部发育成雌配子体,形成雌孢子体.海带孤雌生殖的孢子体,染色体的自然加倍,主要发生在第1、2次细胞分裂时期.研究者认为,海带的孤雌生殖是遗传的,其有关基因与控制染色体自然加倍和雌性的基因是紧密联系在一起的.     

海带的一个自然突变型

在多细胞藻的遗传学研究中,被发现的突变型很少[1].绿藻中有一些突变型,其中较多的是某种石莼(Ulva mutabilis)[2].三浦昭雄等在紫菜中发现突变型.在褐藻中未见有突变型的报道.这里所报道的是海带(Laminaria japonica)的一个突变型.     

大剂量Co~(60)γ-射線对海带配子体的影响

本实验观察了大剂量Co~(60)γ射线对海带多细胞雌、雄配子体的致死影响。 从实验的观察和对实验所得的材料分析,可以得出以下几点初步结论: (1)12万伦的Co~(60)γ射线没有立即引起配子体在射线下死亡,而仅仅少数个体的个别细胞,色素体开始有微小的变化。受照射各组配子体的死亡均发生在照射后第2天。 (2)海带多细胞雌配子体对辐射的抗性,要比海带单细胞雌配子体强。因为单细胞雌配子体在30天里的致死X射线剂量是6,000伦左右,但是12万伦的Co~(60)γ射线却不能在30天里使多细胞配子体全部死亡。 (3)海带雄配子体要比多细胞雌配子体对辐射敏感。因为受12万伦Co~(60)γ射线照射,在照射后经过12天,雄配子体已经全部死亡,但雌配子体却仅死亡60％。雄配子体对辐射的敏感性大于雌配子体。 (4)受大剂量γ射线照射后的海带配子体,不仅仅引起许多配子体的死亡,而且还严重地影响配子体的进一步发育。这表现在:受照射各组合子和孢子体的形成很少;孢子体细胞分裂不规则等等。并且大多数的合子和几乎全部的幼孢子体均相继发生死亡。 (5)受照射组的配子体细胞、合子和幼孢子体细胞的死亡过程相似。     

转录组和蛋白组分析海带褐藻多糖硫酸酯对RAW 264.7细胞的免疫调节作用

海带(Saccharinajaponica)是我国的主要经济褐藻,从海带中制备的褐藻多糖硫酸酯具有免疫调节等多种生物活性,但鲜有基于组学的研究报道。本文采用RNA高通量测序(RNA-sequencing,RNA-seq)转录组学技术以及平行反应监测(ParallelReactionMonitoring,PRM)靶向定量蛋白组学方法,探究海带褐藻多糖硫酸酯作用于小鼠巨噬细胞RAW 264.7后对巨噬细胞功能和通路的影响。结果表明,褐藻多糖硫酸酯(100μg/mL)作用于RAW 264.7细胞后,差异表达基因主要富集在免疫反应、先天性免疫应答等生物过程以及TNF、NF-κB、Toll样受体等信号通路,也可促进RAW 264.7细胞膜蛋白A类清道夫受体(SR-A)中SCARA3和Toll样受体中TLR4的表达。采用流式细胞仪对褐藻多糖硫酸酯作用后SR-A和TLR4的表达量进行蛋白水平的验证, SR-A和TLR4的表达量均有升高,证实了组学结果的可靠性。本研究结果为利用褐藻多糖硫酸酯开发具有免疫调节作用的功能食品或药物提供依据。     

海带CRY-DASH基因的克隆与转录表达分析

利用cDNA末端快速克隆(RACE)技术,获得海带(Saccharina japonica) CRY-DASH基因(SjCRYDASH)全长序列,结构分析发现,其ORF区长1779 bp,编码592个氨基酸。进行氨基酸同源序列比对,其与其他藻类和高等植物间存在两个重要辅基MTHF和FAD结合的保守域。通过不同光质照射诱导海带幼孢子体,发现蓝光、白光诱导1h后,均能使SjCRY-DASH转录水平上升,且SjCRY-DASH对蓝光的响应更强烈。本研究结果为研究大型褐藻-海带CRY-DASH受光诱导调控功能打下基础。     

海带中褐藻酸盐组成的研究

将海带(Laminaria japonica)进行蒸馏水沥洗和晾干处理,定量测定海带中褐藻酸及其结合的金属元素的含量。结果表明:海带中的褐藻酸是以多种褐藻酸盐的形式存在,海带中的褐藻酸盐主要是由褐藻酸镁、钾、钠、钙、锂、硼和锶等组成(占褐藻酸盐总量的96.96％)。本文提出了海带中各种褐藻酸盐的含量以及海带对海水中各种金属元素的富集倍数。     

海带配子体对Co60γ射线的放射敏感性及其遗传差异

海带配子体和幼孢子体对X射线的敏感性和低剂量X射线照射海带配子体所产生的有利影响,我们曾做了一些观察。由于γ射线与X射线的性质比较相近,我们想了解相似剂量的γ射线对海带配子体是否引起相似的生物学效应,特别是想知道用低剂量γ射线照射海带配子体,能否促进发育？能否促进幼孢子体的生长速度？如果低剂量γ射线有良好的生物学效应,那么,在生产实践上就有积极的意义了。这是和平利用原子能的途径之一。 另一方面,放射敏感性问题最近曾引起若干遣传学家的注意。他们发现某些放射敏感性的差异跟遣传有关。我们已经有遗传性彼此有所差异的若干海带自交种群可以用来研究放射敏感性的遣传差异。     

海带钒依赖溴过氧化物酶基因甄别和表达分析

钒依赖溴过氧化物酶(Vanadium-dependent bromoperoxidase,vBPO)在富集碘的褐藻中广泛存在,催化碘化物生成,消除过量过氧化氢,保护藻体。因此,vBPO基因是褐藻天然免疫和防御应答的指示基因之一。中国广泛栽培海带(Saccharina japonica),但现行的"浮绳网藻体倒置避夏栽培"模式可能使海带孢子体持续性地处于强紫外线、强光照、高温度及频繁的光照和温度波动等环境因素的胁迫状态。这可能是导致海带病害越来越频繁的生理学原因。本研究用转录组测序方法分析了海带孢子体4个生长发育时期(薄嫩期、厚成期、成熟期和衰老期)vBPO基因的表达模式,获得了59条至少在一个生长发育时期表达的vBPO基因转录本组装物,其中的4条含有完整vBPO基因开放阅读框。用这4条序列含有的开放阅读框逆翻译成氨基酸序列并与从NCBI数据库下载的16个物种的28条vBPO氨基酸序列构建分子系统学树,发现它们的氨基酸序列与掌状海带(Laminaria digitata)的vBPO亲缘关系最近,并与所有褐藻vBPO聚为一枝。这说明这些转录本就是海带vBPO基因表达产物。研究还发现,59条海带vBPO基因转录本在4个发育时期的平均丰度是相应时期全部基因转录本的平均丰度的9～19倍,平均13倍,这说明海带天然免疫和防御应答机制之一的碘富集机制持续性处于高活性状态。研究还发现海带vBPO基因表达模式与碘含量变化呈正相关(r=0.974)。     

紫外線对海带雌配子体的影响

本实验观察了紫外线对海带雌配子体的影响,得出以下的初步结论:(1)低剂量的紫外线对海带雌配子体就有一些致死影响,致死影响随剂量的增加而加大。距离30瓦紫外线灯管10厘米照射3分钟以上的剂量已有明显的致死影响。(2)本实验使用的各剂量紫外线对于海带孢子体的形成和生长都有一些不良的影响。     

弱光保存海带配子体的初步实验

本文报道弱光保存海带配子体的一些实验结果。本实验发现不同遗传性的配子体对弱光有不同的反应。采用弱光培养,可以较长期地保存海带配子体。经弱光保存的配子体,大部分具有正常的生活力,在恢复正常光照后,仍能正常地发育并产生孢子体。弱光保存海带配子体的成功,为海带的科学实验提供了方便,为进一步改革海带的育苗方法提供了实验依据。     

温度和遗传对海带雌配子体细胞数目和成熟速度的影响

从一些研究知道,海带属(Laminaria)植物的生殖作用直接受温度的制约。殖田三郎(1929)报导皱海带L.religiosa的配子体在12.4℃以上不能形成孢子体。Harries(1932)报导糖海带L.saccharina的配子体在16℃以上不能形成孢子体。木下虎一郎     

海带(Laminaria japonica)幼孢子体生长和光合作用的N需求

根据室内和围隔实验中海带幼孢子体在不同硝态氮浓度下的生长情况和光合作用速率(Pmax),分析了幼孢子体的N需求,得到其最大生长率(μm)为0.12d-1,维持生存的最低组织N含量(NQ)为16.8μg/mgDW,以最大生长率生长所必需组织N的临界值(NC)为20.4μg/mgDW,每天以最大速率生长的N需求(Nreq)为2.45μg/mgDWd-1。同时,不同处理组的初始NO3-N浓度越高,海带幼孢子体吸收速率和组织N的累加速率越高,且呈明显的线性相关关系(R2分别为0.8393和0.7793,P<0.05)。现场围隔实验中,叶绿素a含量(R2=0.7907,P<0.05)和组织N含量(R2=0.9147,P<0.01)与Pmax也呈明显的线性相关关系。同时,根据海带幼孢子体N的需求和营养吸收状况,分析认为,海带幼孢子体存在受到N限制的风险,但凭其营养吸收能力有适应N限制的能力。还根据海带的这种生理特征,探讨了大型海藻的养殖对富营养化海水的生态调控。     

海带杂种优势苗种繁育技术研究

用生物反应技术进行海带配子体克隆的连续培养,将丝状体克隆细胞粉碎后,用两系法培育杂种优势苗种.实验结果表明,雌、雄海带配子体克隆细胞的日增重速率可达14.03%和13.87%,经42d培养增重6.9倍和6.8倍;雌、雄配子体克隆细胞杂交16d,排卵率为100%;培养40d后幼孢子体长度为2~3cm,经海上养殖实验,初步筛选出了一个较好的杂交组合.     

4-碘苯氧乙酸影响海带配子体和幼孢子体生长发育的研究

植物激素在褐藻生长、发育中的作用,近年来已有较多的研究.Abe等人[1,2](1972,1974)从裙带菜(Undaria)藻体内分离出鉴定了IAA和PAA等植物激素.Lisbeth(1977)[3]用无菌培养的方法证实了PAA及其羟基衍生物是促进墨角藻(Fucus spiralis)生长和诱导形态分化的有效物质.本实验所使用的4-碘苯氧乙酸(4-IPOAA)是一种人工合成的生长素,已开始在国内应用于研究[4,5].至于该类激素在海藻生长、发育中的作用如何,至今尚未见报导.我们以海带生活史两个不同阶段的藻体——配子体和幼孢子体为材料进行实验,观察它们对不同浓度的4-IPOAA的反应.