全 文 ：文章编号:1674-5566(2010)04-0457-06
坛紫菜耐高温品系的选育与海区中试
收稿日期:2009-06-04
基金项目:国家 “八六三 ”高技术研究发展计划(2006AA10A413);国家自然科学基金(30571443);上海市优秀学科带头人项目
(07XD14028);上海市教委重点学科建设项目(J50701);宁波市重大科技攻关委托项目(200702C1011026)
作者简介:吕　峰(1979-),男,硕士研究生 ,专业方向为海洋生物技术。 E-mail:flv@stmail.shou.edu.cn
通讯作者:严兴洪 , E-mail:xhyan@shou.edu.cn
吕　峰1, 2 , 严兴洪 1 , 刘长军3 , 张　鹏 4 , 王铁杆 4 , 郑岳夫3
(1.上海海洋大学水产与生命学院 , 上海　201306;
2.南通农业职业技术学院 , 江苏 南通　226007;
3.浙江省象山县水产养殖技术推广站 , 浙江 象山　315700;
4.浙江省海洋水产养殖研究所 , 浙江 温州　325000)
摘　要:利用人工诱变和体细胞再生技术 , 选育出可在 30℃下生长的坛紫菜耐高温品(Q-1), 实验结果表明:
(1)在高温(28℃和 30 ℃)下培养 15 d, Q-1品系的壳孢子成活率分别为 76.8%和 60.1%, 分裂率分别为
100%和 83%;而对照组野生型(WT)品系的壳孢子成活率分别为 15.9%和 6.7%, 分裂率分别为 90.4%和
63.8%。 Q-1品系的壳孢子成活率和分裂率均远高于 WT品系。 (2)在常温(24℃)下培养 35 d的 Q-1和 WT
品系壳孢子苗 ,在 24 ℃、28 ℃和 30 ℃组中再分别培养 25 d, Q-1品系的苗平均体长分别增加了 19.4、10.8和
2.8倍 , 而 WT品系的苗平均体长分别只增加了 7.3、1.7和 0.9倍;Q-1品系的苗平均体长分别为 WT品系的
2.5、 5.8和 1.9倍。另外 , 在 28 ℃和 30℃中培养 15d的 WT品系幼苗发生了大面积腐烂;而 Q-1品系幼苗没
有出现任何烂苗迹象 ,表现出较好的生长。 Q-1品系在海区中试中也表现出很好的耐高温特性。 2008年秋
季 , 坛紫菜采苗后遇到了长时间的高温天气 , 当地传统养殖的坛紫菜野生种发生了大规模腐烂与脱苗 , 产量大
幅度减少;而 Q-1品系的苗仍然维持良好的生长势头 , 没有出现烂苗 , 取得了高产。由此证实 , Q-1品系是既
能较快生长又耐高温的品系 ,有很大的生产应用价值。
关键词:坛紫菜;耐高温品系;叶状体;壳孢子;生长
中图分类号:S968.43　　　文献标识码:A
Selectionofahigh-temperaturetolerantstrainof
Porphyrahaitanensisanditscultivationinseaarea
L Feng1, 2 , YANXing-hong1 , LIUChang-jun3 , ZHANGPeng4 , WANGTie-gan4 , ZHENGYue-fu3
(1.CollegeofFisheriesandLifeScience, ShanghaiOceanUniversity, Shanghai　201306, China;
2.NantongAgriculturalVocationalTechnologycollege, Nantong　226007, China;
3.XiangshanFisheriesTechnicalExtensionCenter, Xiangshan　315700, China;
4.ZhejiangMaricultureResearchInstitute, Wenzhou　325000, China)
Abstract:PorphyrahaitanensisisoneofthemostimportantcultivarsofmarinealgaeinChina, butits
productionandqualitycanbesignificantlyjeopardizedbyexecrableenvironmentssuchashightemperature,
therefore, selectionofaheat-resistantstrainwilgreatlybenefitthenoriindustry.Tothisend, inthepresent
study, weselectedamelioratedstrainQ-1 whichhassignificantheat-toleranceto30 ℃.Uponfurther
上 海 海 洋 大 学 学 报 19卷
characterizingtheculturesofstrainsQ-1andWTat28and30℃, weshowherethatinaperiodof15 days,
theQ-1 conchosporessurvivedatratesof76.8% and60.1%, respectively, whiletheWTconchospores
survivedatmuchlowerratesof15.9% and6.7%.TheQ-1conchosporesalsodividedatsignificantlyhigher
ratesof100% and83%, ascomparedwiththoseof90.4% and63.8% fortheWTconchospores,
respectively.Whenthe35-day-oldconchosporegermlingswereculturedat24, 28and30℃for25days, the
meanlengthofbladesincreased19.4, 10.8and2.8timesforQ-1, andonly7.3, 1.7and0.9timesforWT
comparedwiththeoriginalmeanlength, respectively.At24 , 28 and30 ℃, thebladesofstrainQ-1 grew
1.5, 4.8 and0.9 timesfasterthanthoseoftheWT, thebladesofWTstrainbegantodecayafterbeing
culturedfor15 days, however, thebladesofQ-1 straindidnotdecayevenbeingculturedfor25 days.The
bladesofQ-1strainalsoshowedexcelenthigh-temperaturetoleranceduringitslarge-scalecultivationinsea
area.Inthelastautumn, thehightemperature(28 -30 ℃)continuedforabouttwomonthsafter
conchospore-seedingofPorphyrahaitanensis, thebladesoftheWTdecayedonalargescaleandthe
productiondecreasedsignificantly;whilethebladesoftheQ-1 grewnormalywithrapidgrowthanddidnot
decay, andtheproductionwasmuchhigherthanthatoftheWT.Theaboveresultsindicatedthatthestrain
Q-1 isafastgrowingandheat-resistantstrainthatmayoferbroadapplicationsforthenoriindustry.
Keywords:Porphyrahaitanensis;high-temperaturetolerantstrain;gametophyticblade;conchospore;
growth
　　属于我国重要海水养殖行业之一的紫菜栽
培有着巨大的经济效益和修复近海水域生态的
功效。坛紫菜 (Porphyrahaitanensis)是我国最主
要的栽培品种 ,其栽培面积和产量均为全国紫菜
的首位 ,它的产量占全国紫菜产量的 75%左右[ 1] 。
近年来 ,大量的坛紫菜人工色素突变体已分
离出来 [ 2-8] ,多个色素突变体被用于基础遗传学
与育种学等研究 [ 9-10] 。另外 ,多个坛紫菜优质高
产品系也被选育出来 ,如 “申福 1号”等优良品系
已经在生产中得到了一定应用 ,取得了明显的增
产增收效果 [ 11] 。
迄今为止 ,坛紫菜大规模栽培所用的品种仍
然以野生种为主 ,被栽培了 40多年的野生种 ,由
于栽培规模的持续扩大 、栽培密度过大 、再加上
生产上基本上是从近交群体的后代中取种等原
因 ,使紫菜种质出现了严重退化 ,表现出产量和
品质下降 ,对病害和高温等逆境生态条件的抵抗
能力下降。近年来 ,坛紫菜秋季采苗季节的水温
相对上升 ,采苗后 1个月左右发生水温的回升 ,
即所谓的 “小阳春 ”已严重影响了生产的正常开
展 。 2008年 9月至 10月 ,在福建闽东和浙江温
州等地 ,出现了持续一个多月的高温天气 ,造成
坛紫菜幼苗的生长严重受阻 ,并发生了大规模腐
烂 ,苗从网绳上大量脱落 ,使菜农遭受数亿元的
经济损失。因此 ,培育出耐高温的坛紫菜优良品
种对维持生产的稳定开展是十分迫切 ,具有重要
研究与应用价值 。
有关坛紫菜的耐高温品系 ,我们已进行了初
步的分离与筛选[ 12] ,分离出 2 ～ 3cm的壳孢子萌发
体可以在 28 ～ 29 ℃下生存的品系 。本文的目的
在于筛选出能耐更高温度的坛紫菜耐高温品系 。
1　材料与方法
1.1　实验材料
本试验所用的坛紫菜野生型品系 (WT),其
叶状体采自福建平潭岛自然岩礁上 ,以自由丝状
体的形式被保存在实验室内。用于筛选耐高温
品系的坛紫菜品系为 YZ-1,它是从经 60Co-γ射线
辐照的野生叶状体中分离出来的 [ 7] 。坛紫菜叶
状体的室内培养方法同文献 [ 7] 。
1.2　方法
1.2.1　耐高温品系的分离
把坛紫菜 YZ-1品系的壳孢苗培养至 5cm左
右 ,进行诱变处理 ,处理方法同文献 [ 7] 。经诱变
处理后的 YZ-1的壳孢苗被培养约一个月后 ,用
酶解法分离出大量的体细胞 ,并进行个体再生培
养 。从再生体中分离出一棵生长良好的叶状体
(暂定名为 Q-1),另外 ,再取一棵野生品系的体细
胞再生体 ,从各叶片上分别取 20个圆盘体(d=3
458
4期 吕　峰 ,等:坛紫菜耐高温品系的选育与海区中试
mm),每 10个一组置于培养瓶(500 mL)内进行
冲气培养 ,培养温度分别为 24℃和 28℃,光照密
度为 90μmol/(m2·s),光周期 10L∶14 D,海水盐
度为 26,培养液由自然海水加 MES培养基配
成 [ 13] ,每隔 3天换一次培养液 ,每隔 5天测量一
次圆盘体的大小 。将被确认为耐高温的 Q-1叶
状体继续培养 ,通过单性生殖获得自由丝状体 ,
取品系名为 Q-1。
1.2.2　耐高温品系的壳孢子和壳孢苗耐高温性
测试
WT和 Q-1品系的丝状体释放的壳孢子分别
被倒入培养皿(d=9cm),静止 24h后 ,计数每个
培养皿内的壳孢子数(20个视野 , 10×),获得单
个视野的壳孢子平均数 ,然后将盛有壳孢子的培
养皿分别置于 24 ℃、28 ℃和 30 ℃下培养 ,其它
培养条件同 1.2.1。每隔 5天换一次培养液 ,每
隔 3天观察一次壳孢子的存活及分裂情况 。用
于壳孢苗耐高温性试验的壳孢子苗是在 24 ℃下
已培养 35d的 WT和 Q-1品系的健康苗(体长约
2 cm),随机挑出各 30棵 ,每 10棵一组 ,分 3组置
于培养瓶冲气培养 ,培养温度分别为 24 ℃、28 ℃
和 30℃,其它培养条件同 1.2.1。每隔 3天换一
次培养液 ,每隔 5天测量一次叶状体长度 。
1.2.3　Q-1品系的海区生产中试
把 Q-1品系的自由丝状体移植到贝壳 ,培养
出贝壳丝状体 ,具体培养方法和壳孢子采苗方法
与当地育苗户培育坛紫菜野生种相同。
2　结果
2.1　耐高温品系的分离
如图版 Ⅰ -1所示 ,在 28℃下培养的 25d, WT
圆盘体颜色先变浅 ,随后逐渐变黄 ,最后变白;而
Q-1品系的叶片颜色由亮红逐渐转为暗红 。 WT
圆盘体生长缓慢 ,培养到第 8天时出现腐烂 ,到
第 22天几乎全部烂光;Q-1的圆盘体保持较快生
长 ,培养 25 d,叶片也未出现腐烂 ,因此 ,初步认
为 Q-1品系具有耐高温特性。
2.2　WT和 Q-1品系的壳孢子耐高温性差
异
　　如表 1和表 2所示 ,培养至第 l5天 , 28 ℃和
30℃组的 WT壳孢子萌发体 ,其存活率非常低 ,
分别是 15.9%和 6.7%,分裂率分别为 90.4%和
63.8%;而 Q-1品系的壳孢子萌发体的存活率分
别高达 76.8%和 60.1%,分裂率也很高 ,分别为
100%和 83%。与 WT品系相比 ,两者的差异极
显著(P<0.01)。观察常温(24 ℃)和高温(28
℃和 30 ℃)下培养的壳孢子萌发体发现 ,在常温
下生长的壳孢子萌发体形状规则呈披针型 ,光泽
鲜艳;而在高温下生长的壳孢子萌发体 ,有的形
态出现不规则呈畸形 ,且颜色变红偏黄(图版Ⅰ -2
～ 7)。
表 1　在 24 ℃、28 ℃和 30 ℃下培养的坛紫菜 WT和 Q-1品系的壳孢子存活率
Tab.1　ThesurvivalratesoftheconchosporegermlingsofWTandQ-1 strainsin
Porphyrahaitanensisculturedat24 ℃, 28 ℃ and30℃
培养天数 WT
24℃ 28℃ 30℃
Q-1
24℃ 28℃ 30℃
3 89.9 21.7 13.7 85.2＊ 87.2＊＊ 74.5＊＊
6 83.9 19.0 10.5 84.5＊ 83.4＊＊ 68.3＊＊
9 82.1 17.8 9.0 83.2＊ 82.5＊＊ 65.9＊＊
12 80.2 16.6 7.8 81.5＊ 80.0＊＊ 62.3＊＊
15 79.1 15.9 6.7 80.5＊ 76.8＊＊ 60.1＊＊
注:＊表示差异显著(P<0.05), ＊＊表示差异极显著(P<0.01)。
表 2　在 24 ℃、28 ℃和 30 ℃下培养的坛紫菜 WT和 Q-1品系的壳孢子分裂率
Tab.2　ThedivisionratesoftheconchosporegermlingsofWTandQ-1strainsin
Porphyrahaitanensisculturedat24 ℃, 28 ℃ and30℃
培养天数 WT
24℃ 28℃ 30℃
Q-1
24℃ 28℃ 30℃
3 88.6 72.3 30.3 92.5＊＊ 88.7＊＊ 71.2＊＊
6 92.7 78.9 0.5 94.9＊＊ 93.2＊＊ 74.5＊＊
9 97.8 84.2 52.0 98.2 95.2＊＊ 78.3＊＊
12 100.0 88.3 58.2 100.0 99.4＊＊ 81.2＊＊
15 100.0 90.4 63.8 100.0 100.0＊＊ 83.0＊＊
注:＊＊表示差异极显著(P<0.01)。
459
上 海 海 洋 大 学 学 报 19卷
2.3　WT和 Q-1品系的叶状体耐高温性差
异
　　在常温 24 ℃下培养 35 d的 WT幼苗 ,再分
别置于 28℃和 30℃下培养 ,生长速度变慢 ,培养
15 d,叶片出现变白的烂洞。 28 ℃和 30 ℃组的
苗生长远差于 24℃组 ,但 28℃和 30℃两组间的
生长差异不大(图 1)。培养 25 d后 ,叶状体上腐
烂程度更加严重 ,叶片变厚后出现严重卷曲(图
版 Ⅱ-2 ～ 3)。而在 28℃和 30℃下培养的 Q-1幼
苗其生长明显比 WT快 ,随着培养时间的延长 ,高
温组的叶状体也出现变厚 ,颜色加深 ,在 30 ℃组
也出现了部分卷曲 ,但培养 25d的 Q-1幼苗也没
有出现腐烂现象。 28 ℃组的 Q-1品系的幼苗生
长比 30 ℃组快 ,但比常温组慢(图 2)。高温组
(28℃和 30℃)幼苗的生长与常温组幼苗的生长
相比虽存在较大差异 ,但其差异没有 WT品系明
显(图版 Ⅱ-5 ～ 6)。培养 25 d后 , Q-1品系的苗
平均体长在 24 ℃, 28 ℃和 30 ℃组分别增加了
19.4、10.8和 2.8倍 ,而 WT品系的苗平均体长分
别只增加了 7.3、1.7和 0.9倍 。Q-1品系的苗平
均体长 ,在 24 ℃组中是 WT品系的 2.5倍 ,但在
28℃和 30℃组中分别是 WT品系的 5.8倍和 1.9
倍 。
图 1　在 24℃、 28 ℃和 30 ℃下培养的
坛紫菜 WT品系叶状体的生长情况
Fig.1　BladegrowthofWTstrainofPorphyrahaitanesis
culturedat24 ℃, 28 ℃ and30 ℃
2.4　Q-1品系的海区生产中试结果
从 2008年 9月初到 10月底 ,福建霞浦古桶
海区的水温保持在 28 ～ 30 ℃,属于连续高温天
气 。如图版 Ⅲ-1 ～ 4所示 ,栽培在上述海区的 Q-1
品系的苗生长良好 ,颜色鲜艳 ,光泽好 。但栽培
在相同海区的当地传统野生种的苗 ,尽管采苗和
下海栽培时间与 Q-1品系基本一样 , 但生长很
图 2　在 24℃、 28 ℃和 30 ℃下培养的
坛紫菜 Q-1品系叶状体的生长情况
Fig.2　BladegrowthofQ-1strainofPorphyrahaitanesis
culturedat24 ℃, 28 ℃ and30 ℃
慢 ,同时出现了大规模的烂苗和脱落 , 使得网帘
上原来很密的苗变得稀稀落落 ,附着力很差 ,稍
许一碰就脱落 ,有的网上几乎没有紫菜苗 ,全是
绿藻。于 10月 28日随机抽样检查 , Q-1品系的
苗 ,最长为 54 cm,最短为 10.5 cm,平均体长为
26.4 cm, 平均每米网绳上的鲜菜毛重(含绳重)
为 80克;而当地栽培品种(野生型)的苗 ,最长为
28.4 cm,最短为 9 cm,平均体长为 15.7 cm, 平
均每米网绳上的鲜菜毛重 (含绳重)为 27.5克。
无论在苗的长度还是鲜菜毛重 , Q-1品系远比野
生品种好 ,表现出明显的耐高温特性 。
3　讨论
坛紫菜壳孢子放散时的水温较高 ,当水温降
至 27℃时 ,就会出现大量放散 ,采苗的合适温度
在 25 ～ 27 ℃,过高或过低均不适宜壳孢子的萌
发生长 [ 14] 。随着水温的下降 ,壳孢子萌发体也逐
渐生长 ,发育成较大的叶状体之后 ,如果水温回
升 ,生长速度随着温度的升高而减慢 , 如果水温
出现较长时间的回升 , 叶状体就会脱网或病
烂 [ 15] 。本研究中对野生品系和 Q-1品系的叶状
体进行耐高温测试也证实了这一观察 ,在 24 ℃
下培养 35d的坛紫菜 WT品系的壳孢子萌发体
转入 28 ℃下培养 8 d就出现腐烂 ,到第 22天几
乎完全腐烂 。而 Q-1品系的壳孢子萌发体在 30
℃下培养 25 d,也不出现腐烂 ,比较耐高温 。
据近 5年的调查 ,每年的坛紫菜都在壳孢子
采苗后 40 d左右时 ,遭遇到水温较大幅度的回
升 ,造成苗生长停止 ,严重时造成烂苗掉苗 ,给生
产带来很大的损失。 2008年 9-10月 ,正好是坛
460
4期 吕　峰 ,等:坛紫菜耐高温品系的选育与海区中试
紫菜壳孢子采苗后下海养殖和幼苗生长期 ,在长
大五十多天的持续高温天气下 ,福建霞浦海区的
水温比往年高出 2 ～ 3 ℃,严重影响了壳孢子的
萌发和苗的正常生长 ,当地传统养殖的野生品
种 ,由于对高温的耐受性差 ,发生了严重的腐烂
和脱落 ,而 Q-1品系的苗没有发生任何烂苗现象
出现 ,尽管苗的生长也受到了一定程度的抑制 ,
但苗的颜色和附着力都很好 ,表现出良好的耐高
温特性 。第一水菜收割后 ,水温开始下降 , Q-1品
系的生长很快恢复正常 ,获得了很好的产量和经
济效益;而野生品种的苗即使水温降低了 ,其生
长仍然较慢 ,可能前期的高温已使苗受到了很深
的伤害 。上述海区中试的结果进一步佐证了该
品系确实是很耐高温 ,有可能在紫菜生产上得到
广泛应用。
参考文献:
[ 1] 　马家海 , 蔡守清.条斑紫菜的栽培与加工 [ M] .北京:科
学出版社 , 1996:12-13.
[ 2] 　YanXH, ArugaY.Inductionofpigmentationmutantsby
treatmentofmonosporegermlingswithMNNGinPorphyra
yezoensisUeda(Bangiales, Rhodophyta)[J] .Algae, 1997,
12:39-54.
[ 3] 　严兴洪 , 田中次郎 , 有贺佑胜.条斑紫菜色彩突变体的
诱导 、分离和特性分析 [ J] .水产学报 , 2000, 24 (3):
221-228.
[ 4] 　许璞 , 费修绠 , 张学成 , 等.紫菜色素突变体诱导的研
究— Ⅰ .NG对紫菜壳孢子诱变的效果及遗传分析 [ J].
海洋通报 , 2002, 21(5):19-25.
[ 5] 　许璞 , 费修绠 , 张学成 , 等.紫菜色素突变体诱导的研
究— Ⅱ.NG对紫菜壳孢子诱变的效果及遗传分析 [ J].
海洋通报 , 2003, 22(1):24-29.
[ 6] 　严兴洪 , 梁志强 , 宋武林 , 等.坛紫菜人工色素突变体的
诱变与分离 [ J].水产学报 , 2005, 29(2):166-172.
[ 7] 　梁志强.坛紫菜遗传育种的初步研究 [ D].上海:上海水
产大学 , 2004.
[ 8] 　YanXH.Induction, isolationandcharacterizationofpig-
mentationmutantsinPorphyrayezoensisUeda(Bangiales,
Rhodophyta)[ D] .ThesisforDoctorofScience, Tokyo:
TokyoUniversityofFisheries, 1997.
[ 9] 　OhmeM, KunifujiY, MiuraA.Crossexperimentsofthecolor
mutantsinPorphyrayezoensisUdea[J].JapJPhycol, 1986,
34:101-106.
[ 10] 　MiuraA, ShinJA.CrossbreedingincultivarsofPorphyra
yezoensisUdea(Bangiales, Rhodophyta).Apreliminary
report[ J] .KoreanJPhycol, 1989, 4:207-211.
[ 11] 　宋武林.坛紫菜优良品系 “申福一号 ”苗种培育技术研究
[ J] .南方水产 , 2006, 2(4):19-23.
[ 12] 　严兴洪, 马少玉.坛紫菜抗高温品系的筛选 [ J].水产学
报 , 2007, 31(1):112-119.
[ 13] 　王素娟, 张小平 , 徐云龙 , 等.坛紫菜营养细胞和原生质
体培养的研究 [ J].海洋学报 , 1986, 17(3):217-221.
[ 14] 　福建省水产局.坛紫菜人工养殖 [ M] .福州:福建人民出
版社 , 1979:1-101.
[ 15] 　曾呈奎 , 王素娟 , 刘思俭 ,等.海藻栽培学 [ M].上海:上
海科学技术出版社 , 1984:155-169.
461
上 海 海 洋 大 学 学 报 19卷
图版Ⅰ 　坛紫菜野生品系(WT)和 Q-1品系的
叶状体圆盘体的耐高温试验以及培养在不同
温度下的 WT和 Q-1品系的壳孢子
萌发体的生长与发育
PlateⅠ 　Bladediscsofthewidetype
(WT)andtheQ-1 strainculturedat
high-temperatureandtheconchospore
germlingsculturedatdiferenttemperature
inPorphyrahaitanensis
1.28℃下培养 15d的圆盘体:a, b为WT品系;c, d为 Q-1品
系;2～ 4.分别为 24℃, 28℃, 30℃下培养 18d的WT壳孢子
萌发体;5～ 7.分别为 24℃, 28℃, 30℃下培养 18d的 Q-1
壳孢子萌发体;图中标尺均代表 50μm。
图版 Ⅱ　在 24℃下培养 35 d的坛紫菜 WT
与 Q-1品系幼苗在不同温度下
培养 25 d后的叶状体
PlateⅡ　The35-day-agedgametophytic
bladesofthestrainsWTandQ-1
afterculturedat24℃, 28℃ and30℃ for
another25 daysinPorphyrahaitanensis
1 ～ 3.在 24 ℃, 28 ℃, 30 ℃下培养的 WT品系叶状体;
4 ～ 6.在 24℃, 28℃, 30℃下培养的 Q-1品系叶状体。
图版Ⅲ　坛紫菜耐高温品系(Q-1)和野生品系(WT)的海上养殖情况比较
PlateⅢ　Comparisononlarge-scalecultivationofthestrainsQ-1 and
WTatseaareafor60daysinPorphyrahaitanensis
1～ 2.Q-1品系采收前的第一水菜(日龄 60d);3～ 4.WT品系采收前的第一水菜(日龄 60d)。
462