我国裙带菜人工育苗技术研究进展

2015-06-24曹淑青李保全

河北渔业 2015年6期

曹淑青李保全

裙带菜（Undaria pinnatifida）是温带性一年生大型褐藻，在生物学分类系统上属褐藻门、褐子纲、海带目、翅藻科、裙带菜属，是中国三大经济海藻之一[1-2]。裙带菜营养物质含量丰富，包括多种氨基酸和维生素，还含有人体必需的不饱和脂肪酸，其营养和保健功能也越来越引起人们重视。裙带菜富含褐藻糖和碘，可用来降血脂和预防甲状腺肿。此外，裙带菜也是提取褐藻胶的重要原料[3]。

裙带菜是北太平洋特有种，自然分布在中国、日本和朝鲜等国。我国自然生长的裙带菜主要分布在浙江省的舟山群岛及嵊泗岛，垂直分布于低潮线的上部或潮间的小池沼中，藻体长度很少超过1 m。大连及山东半岛地区的裙带菜则经过朝鲜半岛从日本移植过来的[2]。我国裙带菜苗种培育和人工栽培的基础研究始于20世纪60年代，80年代开始进行大规模人工栽培，90年代以来，为了从根本上解决大规模苗种的工厂化生产问题，我国进行了较大规模的裙带菜室内全人工育苗试验并获得成功。至2012年我国裙带菜的栽培规模已达10万台浮筏，年产量达32万t鲜品，良种覆盖率达100%，产量已大幅度超过韩国的出口量和日本的国内生产量，我国已成为名副其实的裙带菜生产与出口大国[4]。近年来，随着裙带菜栽培规模的不断扩大和人们对其营养与保健功能认识的的日益提高，国内外学者围绕裙带菜的生长发育、生殖生理、人工育苗、育种、栽培技术及营养保健食品的开发做了大量的研究工作。本文对近年来我国裙带菜人工育苗技术研究进展做一综述。

1裙带菜的生物学

1.1外部形态和内部构造

裙带菜的大型藻体称孢子体，藻体分为固着器、柄部和叶片三部分，固着器呈叉状分支固着在基质上，柄稍长略隆起贯穿叶片中央形成中肋，中肋两侧为羽状裂叶形成的叶片。在孢子体成熟时，柄部两侧形成木耳状重叠的孢子叶，孢子叶表面形成单室孢子囊群。裙带菜的内部基本构造由表皮、皮层和髓部组成。裙带菜的特征构造有粘液腺和丛生毛。粘液腺是由表皮细胞特化而成的多角形腺体，是由多个细胞形成的腔体，开口于表皮表面，主要分布在叶片基部和中部。丛生毛生于叶片表面的毛窝内，约十余根，藻体长度达30 cm以上时，在叶片的中上部即出现丛生毛。随着藻体的长大，丛生毛数量逐渐增多。一般情况下，生长在水温较高和营养盐含量较低海区的裙带菜丛生毛出现的时间早，长度较长[1-3]。

1.2繁殖和生活史

裙带菜的生活史是由大型叶状体的孢子体世代和小型丝状体的配子体世代相互交替所组成，属于典型的异型世代交替生活史类型。孢子体世代细胞染色体为2n，配子体世代细胞则为n。在自然状态下，我们所见到的裙带菜藻体为孢子体，生长期为一年生，而配子体生长时间很短，只有一个月左右的时间。

裙带菜的繁殖方式有无性繁殖和有性生殖两种方式。无性繁殖时，在藻体柄部木耳状的孢子叶边缘上形成单室孢子囊，单室孢子囊成熟之后放散出游孢子，萌发形成雌、雄配子体。有性生殖则进行卵式生殖，由雌、雄配子体产生卵囊和精子囊，成熟后形成卵子和精子，精卵结合后形成幼孢子体[2-3]。

2裙带菜的人工育苗

裙带菜人工育苗法可分为两类：一类是目前生产上广泛采用的常规采孢子的育苗方法，可分为海上半人工采孢子育苗法和室内常温度夏全人工育苗法。另一类是配子体采苗和育苗法，利用无性繁殖的配子体进行育苗，又称细胞工程育苗法或单倍体克隆育苗法[2，5]。

2.1半人工育苗（人工采孢子海区育苗）

半人工育苗是在早年海底自然繁殖育苗法的基础上进一步完善而形成的，是一种较原始的育苗方式。该方法应用局限于夏季水温较低，高水温期较短的北方沿海，也是我国北方和日本北部沿海主要采用的育苗方式。其大体程序是：在种藻成熟的季节采集种藻的孢子叶，经阴干刺激后在室内池中大量放散游孢子，将栽培苗绳浸入高浓度的游孢子水中进行短时间附着，然后将栽培苗绳直接挂在浮筏上进行海区育苗。待海区水温下降至21 ℃，苗绳上幼苗肉眼可见时，即可将苗绳分散、平养，不用再进行后期的分苗。这种育苗方式的优点是省略了室内培育、分苗等程序，易被生产单位接受。其缺点是育苗期间杂藻、浮泥及贻贝、藤壶等生物的大量附着和海上风浪的影响，出苗不稳定，同时加大了育苗管理的劳动强度。另外，由于配子体成熟后在海区内受精，优良品种在自然海区中易与野生种混杂，其优良性状难以维持，影响裙带菜的产量和质量[5-6]。目前在我国裙带菜栽培生产中已经极少采用这种育苗方式。

2.2全人工育苗（室内全人工育苗）

全人工育苗是采孢子及育苗的全过程均在室内人工控制条件下进行幼苗培育的方法。一般大连地区在6月中、下旬采苗，9月底出库，育苗过程持续三个多月时间，整个培育过程都是在常温、自然光条件下进行。全人工育苗具有育苗密度大、出苗率稳定和管理操作简单等优点，是一种先进的育苗方式。该种育苗方式自70年代以来在日本南部和韩国沿海被广泛使用，目前也是上述地区裙带菜苗种的主要生产方式。我国在90年代初试验成功并大规模投入生产，从根本上改变了我国裙带菜栽培生产单纯依赖半人工苗种的现状，不仅有效地弥补了半人工苗种生产不稳定造成的苗种数量不足问题，极大地提高了栽培裙带菜的产量，而且通过分苗有效地控制了栽培密度，保证了优良品种的遗传性，大幅度提高了产品的质量和在日本市场上的竞争力。目前人工苗种在大连地区栽培裙带菜中的使用率超过90%，并且呈逐年增加的趋势[7-9]。

与半人工育苗方法相同，全人工育苗也是首先在室内采孢子，采苗用的附着基是用维尼纶绳或棕绳编制成的苗帘。孢子水的最适浓度是50～60个游孢子/视野（100×），附着时间2～3 h以上，游孢子附着后在室内育苗池中萌发形成雌、雄配子体。全人工育苗在室内育苗期间要经历配子体生长，配子体休眠，配子体成熟，幼孢子体生长4个阶段。

该项育苗技术的关键是光照的控制和营养盐的补充，同时开窗通风结合换水来达到降低水温的目的。因此针对全人工育苗室内培育的4个阶段要采取不同的管理措施。

2.2.1配子体生长阶段该阶段是指采苗后至高温期（23 ℃）到来之前的培育阶段，管理目的是既要使配子体长到足够大小，又不要使其大量成熟，同时要注意控制硅藻、蓝藻等杂藻的大量繁衍，一般光照要控制在2 000 lx以下。

2.2.2配子体休眠阶段当培育水温达到23 ℃以上时为裙带菜配子体渡夏阶段。此阶段起止时间的早晚和持续时间的长短因地区纬度不同而异，大连地区一般在8月初至9月初约30 d左右的时间。此阶段管理要点是光照强度的控制，光照强度过低或者黑暗会使配子体失去活力，待水温下降后配子体重新生长发育的恢复时间较长，导致出库时间延后，难以达到早出苗、出大苗的目的；光照强度过高，将造成硅藻、蓝藻的大量繁衍，影响育苗效果。此阶段光照强度控制在300～500 lx。

2.2.3配子体成熟阶段在培育水温降至23 ℃以下的9月初，裙带菜配子体逐渐从休眠阶段转入成熟阶段。此期间主要是配子体从休眠中恢复细胞活力开始发育，是能量积累的重要时期，此阶段光照强度逐渐增强至3 000 lx左右。

2.2.4幼孢子体生长阶段受精卵经过多次细胞分裂后成为多细胞的幼孢子体，进入幼孢子体的生长阶段，此阶段培育水温的变化及光照强度的控制对幼孢子体的生长有很大的影响。在21～19 ℃水温条件下，将光照强度控制在3 000～4 000 lx范围内能促进幼孢子体快速生长[4，10]。

2.3配子体采苗及育苗

配子体采苗及育苗又称裙带菜细胞工程育苗技术或单细胞克隆技术，是80年代末出现的一种全新的育苗技术。配子体采苗是采用人工大量培养裙带菜的配子体，在适宜的时机将配子体切碎，使其附着在苗帘上并培养出裙带菜幼苗。配子体采苗及育苗的大致过程是：选择优良种藻，分离出雌、雄配子体，进行配子体的快速丰富培养，在水温合适时利用大量增殖的裙带菜配子体进行育苗。

与孢子采苗相比，配子体采苗及育苗有其本身的优点：可以利用少量具优良品质的种藻的配子体培育出大量裙带菜幼苗；由于配子体的增殖培养是在室内控制环境条件下完成的，因而在一年四季均可进行采苗，不受种藻繁殖季节限制，从而使育苗时机的选择变得灵活。可以避开夏季高水温期，只在水温适宜的季节里育苗，省略了配子体生长、渡夏等培养阶段，直接进入配子体的成熟阶段，从采苗至幼苗出库仅需30 d左右。这样便减少了杂藻的危害和偶发性水温回升的不利影响，同时缩短了育苗周期，提高了育苗的稳定性，还可使育苗成本得到降低。这种方法对在室内育苗的时间达4个月以上的山东以南沿海具有较大的利用价值。这一方法的另一个优点是在一年内可以进行多次育苗，使多茬栽培成为可能[11-13]。

但在生产中也有缺点：（1）生产中配子体的来源不好解决，扩大培养时易被杂藻污染；（2）配子体采苗的难度比较大，不仅存在密度问题，而且需要注意配子体的切碎大小（这同配子体的成活率密切相关）；（3）配子体附着时间的把握要很准确，在大规模生产中操作困难。

3小结

我国裙带菜苗种培育和人工栽培的基础研究始于20世纪60年代，80年代开始进行大规模人工栽培，其育苗方式以半人工育苗为主。90年代以来，我国进行了较大规模的裙带菜室内全人工育苗试验并获得成功，改变了裙带菜栽培生产的苗种单纯依赖半人工育苗，苗种生产不稳定和栽培裙带菜种质混杂的状况，极大地提高了栽培裙带菜的产量、质量和在日本市场的竞争力，为我国裙带菜产品大量进入日本市场奠定了良好的基础。目前裙带菜栽培生产中全人工苗种的使用率达到90%。配子体采苗及育苗技术由于配子体在室内保藏及扩大培养过程中易受杂藻污染，无法为裙带菜大规模栽培生产提供苗种，但这种育苗方式在杂交育种、种质改良方面有重要意义[14]。

我国目前栽培裙带菜全部为日本引进种，良种覆盖率达100%，主要是“三陆裙带菜”和“鸣门裙带菜”。引进的裙带菜种菜在我国海域经过几代栽培后，会出现柄加长、叶片变窄、藻体变薄、色泽变浅等明显的性状退化现象。在2011年日本大地震引起核泄漏之前，我国每年或隔几年要从日本引进裙带菜种苗进行苗种的更新换代和种质改良。因此，在当前裙带菜人工育苗技术日臻完善的形势下，培育优良的裙带菜栽培新品系将成为今后育苗研究的主要方向。

与海带相比，裙带菜栽培在育种方面的研究较少，传统的育种技术主要采用杂交筛选的方法，但这种方法育种有明显的周期长、优良性状分离的缺点。裙带菜单倍体克隆是将游孢子或配子体分离克隆后培养，在适当的条件下，这些单倍体克隆能进行有丝分裂快速生长。条件适宜时，又可以发育产生形态正常的孢子体。实践表明，裙带菜单倍体克隆在保存和培养过程中遗传物质非常稳定。随着现代生物技术的发展，采用单倍体克隆杂交、细胞质融合、转基因等一些先进的技术进行育种，真正实现快速、定向的新品种培育，这将对裙带菜育种工作产生深远的影响。

参考文献：

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