杂交海带培育与应用研究

论文摘要

海带是冷水性大型海藻,自然分布于太平洋和大西洋北部沿海。我国是最大的海带栽培国,从北方的辽宁、山东到南方的江苏、浙江和福建均有大面积栽培。海带遗传育种在海带产业发展中占有举足轻重的地位。我国自二十世纪五十年代开始进行海带遗传改良研究,共培育了约20余个优良品种（系）,其推广应用大大促进了海带产业的发展。但是,由于常规生产技术的限制,品种退化、杂合、抗逆性差等问题越来越突出。此外,随着相关产业的快速发展,不同行业对海带品种的需求日益趋向多元化。目前的海带品种已远远不能满足产业发展的需要。杂交海带培育是直接利用配子体克隆杂交获得的子一代进行海上栽培,具有培育周期短、效率高的优点,是实现海带品种快速改良的有效手段,但也存在配组盲目性强、海上评价工作量大的缺点。本论文主要围绕杂交海带的培育与应用进行研究。采用性状差异大且互补的种间配子体克隆杂交培育了东方2号杂交海带,利用介于种间和种内关系之间的配子体克隆为亲本杂交获得了东方3号杂交海带,利用微卫星DNA标记技术建立了海带杂种优势预测方法,并在生产中进行了验证。研究取得以下主要结果:利用长海带（L. longissima）的一个雄配子体克隆和海带（L. japonica）的一个雌配子体克隆经种间杂交获得了具有显著杂种优势的东方2号杂交海带。在烟台芝罘湾对东方2号杂交海带、长海带、海带和两个生产种的性状进行了比较研究,结果表明:东方2号杂交海带产量优势率达56.5%,比长海带和海带分别增产40.8%和76.3%,比两个生产种分别增产35.4%和52.2%;结合较完善的配子体克隆育苗技术在不同海区进行了大面积应用,结果表明:东方2号杂交海带比生产种1平均增产25.6%,比生产种2平均增产61.9%。东方2号杂交海带是我国第一个在生产上大面积应用的杂交海带,其个体整齐宽大、色泽深褐、纵沟明显、根系发达、性状稳定、抗强光能力较强、厚成期适中,产量优势明显,适合不同海区栽培。以LZZ品系（长海带雌配子体克隆与“早厚成一号”雄配子体克隆杂交结合自交选育获得的耐高温、抗强光品系）雄配子体克隆为父本,以海带（L. japonica）改良品系——7号的雌配子体克隆为母本,杂交获得东方3号杂交海带。LZZ品系和7号品系的关系介于种间和种内之间,二者杂交获得的东方3号杂交海带个体宽大,根系发达,基部偏圆,纵沟较明显,藻体韧性强,边缘较普通品种厚、波褶少,叶片上下厚度均匀,色泽深褐。东方3号杂交海带生长速度快、耐高温、脱落轻、抗强光,属于晚厚成品种。荣成褚岛湾连续三年的栽培结果显示东方3号杂交海带较主要生产种对照Ⅰ和对照Ⅱ平均增产54.1%和62.3%,较LZZ品系和7号品系分别增产60.7%和74.1%;在我国北方多海区栽培结果表明:较对照Ⅰ平均增产32.0%,较对照Ⅱ平均增产56.9%。利用微卫星DNA标记技术对27个配子体杂交亲本进行了遗传相似性分析,并对株长、株宽、株厚、株鲜重、株干重、产量杂种优势率与配子体亲本之间的遗传距离进行了回归分析。结果表明:株长、株鲜重、株干重和产量优势率与遗传距离呈显著线性相关关系,而株宽和株厚优势率与遗传距离之间没有显著线性相关关系。回归方程分别为:长度优势率y = 76. 31x?59.911（x为亲本配子体的遗传距离,R2=0.6498,P<0.0001）;鲜重优势率y = 85. 016x-66.497（R2=0.6603,P<0.0001）;干重优势率y = 90. 984x?70.625（R2=0.6423,P<0.0001）;产量优势率y = 90. 984x-70.625（R2=0.6423,P<0.0001）。利用建立的回归方程结合互补原则对可能产生优势的组合进行了预测和海上性状评价,筛选出三个杂交海带新组合。表明杂种优势预测方法可用于产量及产量相关性状优势预测,结合抗逆性等非数量性状互补原则选择配子体克隆亲本,可减少配组盲目性,实现海上评价组合数的科学减量,提高育种效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 海带生物学
• 1.1 海带名称、分类和地理分布
• 1.1.1 海带、海带属、杂交海带等名称界定
• 1.1.2 海带属分类及可利用遗传资源
• 1.1.3 海带的地理分布
• 1.2 海带的价值
• 1.2.1 食用和保健价值
• 1.2.2 工业价值
• 1.2.3 环保价值
• 1.2.4 生态价值
• 1.3 海带的形态和生活史
• 1.3.1 海带的孢子体
• 1.3.2 海带的配子体
• 1.3.2.1 雌配子体
• 1.3.2.2 雄配子体
• 1.3.3 海带的繁殖与生活史
• 2 海带配子体无性繁殖
• 3 海带苗种生产
• 3.1 海带常规育苗技术
• 3.1.1 自然海区育苗法（秋苗法）
• 3.1.2 自然光低温流水育苗法（夏苗法、工厂化低温育苗法）
• 3.2 海带配子体育苗技术
• 4 海带栽培史及方式
• 4.1 海带栽培史
• 4.2 海带栽培方式
• 4.2.1 垂挂培育
• 4.2.2 平挂培育
• 4.2.3 “一条龙”培育
• 5 海带遗传改良历史及进展
• 5.1 常规海带遗传改良途径
• 5.1.1 以孢子体为基础的遗传改良
• 5.1.2 以配子体为基础的海带遗传改良
• 5.1.2.1 单倍体育种
• 5.1.2.2 配子体杂交育种
• 5.2 海带遗传改良新途径
• 5.2.1 杂种优势直接利用
• 5.2.2 转基因
• 5.3 海带遗传改良存在的问题及解决方法
• 5.3.1 海带遗传改良方法和品种存在的问题
• 5.3.2 杂种优势利用存在的问题
• 5.3.3 解决方法
• 6 研究背景、内容和意义
• 第二章 东方2 号杂交海带培育与应用
• 1 材料与方法
• 1.1 亲本来源及性状
• 1.2 配子体克隆大规模培养
• 1.2.1 培养设施
• 1.2.2 培养条件
• 1.3 采苗
• 1.3.1 雌雄同步发育诱导
• 1.3.2 二次切割
• 1.3.3 采苗方法
• 1.4 幼苗培育
• 1.4.1 低温恒温室幼苗培育
• 1.4.2 育苗车间幼苗培育
• 1.5 性状评价
• 1.5.1 日增长和日脱落速度
• 1.5.2 株鲜重
• 1.5.3 鲜干比
• 1.5.4 株长、株宽、株厚和产量
• 1.5.5 试验栽培
• 1.6 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 东方2 号杂交海带的形态特征
• 2.2 日增长与日脱落速度
• 2.3 株鲜重和鲜干比
• 2.4 株长、株宽、株厚和产量
• 2.5 适应性
• 2.6 东方2 号杂交海带及其自交后代个体变化
• 2.7 品质分析
• 2.8 东方2 号杂交海带栽培技术要点
• 3 讨论
• 3.1 杂交海带亲本选择原则
• 3.2 东方2 号杂交海带苗种生产及推广限制
• 3.3 东方2 号杂交海带栽培技术
• 3.4 种间杂交海带育性问题
• 3.5 杂交海带培育是实现海带栽培良种化的有效途径
• 3.6 配子体克隆育苗技术的优点
• 3.7 配子体克隆培养过程中的污染问题
• 第三章 东方3 号杂交海带培育与应用
• 1 材料与方法
• 1.1 亲本来源及选配
• 1.2 配子体克隆大规模培养
• 1.2.1 培养设施
• 1.2.2 培养条件
• 1.3 采苗
• 1.3.1 雌雄同步发育诱导
• 1.3.2 二次切割
• 1.3.3 采苗方法
• 1.4 幼苗培育
• 1.4.1 低温恒温室幼苗培育
• 1.4.2 育苗车间幼苗培育
• 1.5 苗种增产措施
• 1.6 性状评价
• 1.6.1 日增长和日脱落速度
• 1.6.2 株鲜重
• 1.6.3 鲜干比
• 1.6.4 株长、株宽、株厚和产量
• 1.6.5 抗强光能力
• 1.6.6 试验栽培
• 1.7 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 东方3 号杂交海带形态、生理特征
• 2.2 生长与脱落速度比较
• 2.3 株鲜重
• 2.4 鲜干比比较
• 2.5 抗强光能力
• 2.6 产量和产量相关性状
• 2.7 东方3 号杂交海带品质分析
• 2.8 东方3 号杂交海带栽培技术要点
• 3 讨论
• 3.1 杂交海带培育手段的可利用性
• 3.2 东方3 号杂交海带推广限制
• 3.3 东方3 号杂交海带栽培技术
• 3.4 东方3 号杂交海带杂种优势率
• 3.5 东方3 号杂交海带耐弱光问题
• 3.6 杂交海带苗种生产技术体系的完善
• 3.7 关于配子体克隆的切割方法
• 3.8 关于克隆生产性培养中的水处理技术
• 第四章 海带杂种优势预测方法的建立和应用
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 配子体克隆培养
• 1.2.1 培养设施
• 1.2.2 培养条件
• 1.3 遗传相似性分析
• 1.3.1 主要试剂的配制
• 1.3.2 DNA 的提取和浓度测定
• 1.3.3 AFLP（扩增片断长度多态性）分析
• 1.3.3.1 EcoR I、Mse I 接头及引物
• 1.3.3.2 基因组DNA 的酶切
• 1.3.3.3 酶切产物与接头的连接
• 1.3.3.4 预扩增反应
• 1.3.3.5 选择性扩增反应
• 1.3.3.6 PAGE 电泳
• 1.3.4 微卫星 DNA 标记分析
• 1.4 采苗
• 1.4.1 雌雄同步发育诱导
• 1.4.2 二次切割
• 1.4.3 采苗方法
• 1.5 幼苗培育
• 1.5.1 低温恒温室幼苗培育
• 1.5.2 育苗车间幼苗培育
• 1.6 性状评价
• 1.6.1 株长、株宽、株厚和产量
• 1.6.2 鲜干比
• 1.6.3 抗强光能力
• 1.6.4 适合鲜加工能力
• 1.7 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 杂种优势预测方法的建立
• 2.1.1 21 个配子体克隆杂交组合的经济性状
• 2.1.2 配子体杂交组合亲本遗传相似性分析
• 2.1.2.1 AFLP 分析
• 2.1.2.2 微卫星扩增结果
• 2.1.3 杂交组合各经济性状杂种优势率与遗传距离
• 2.1.4 杂种优势率与遗传距离之间量化关系的建立
• 2.2 杂种优势预测方法的验证与应用
• 2.2.1 26 个品系的52 个配子体遗传相似性分析
• 2.2.2 可能产生优势组合的初步筛选
• 2.2.3 各杂交组合的经济性状
• 2.2.4 各组合杂种优势率
• 2.2.5 高产早厚成杂交组合的筛选
• 2.2.6 抗强光杂交组合的筛选
• 2.2.7 适合鲜加工杂交组合的筛选
• 2.2.8 三个目标组合与主要生产品种经济性状比较
• 2.3 三个海带新组合在不同海区的试栽培
• 2.3.1 三个海带新组合栽培技术要点
• 2.3.2 高产早厚成新组合鲜干比与产量情况
• 2.3.3 抗强光新组合与普通品种抗强光能力比较
• 2.3.4 适合鲜加工新组合与普通品种海带丝出成率比较
• 3 讨论
• 3.1 海带杂种优势预测方法
• 3.2 进行海带研究适宜的分子标记
• 3.3 海带产业良种化生产问题
• 3.4 配子体的长期保存问题
• 3.5 今后需深入研究的问题
• 3.5.1 杂交海带苗种生产技术体系的完善与推广
• 3.5.2 杂交海带栽培模式
• 3.5.3 杂交海带培育相关遗传问题
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在读期间发表的论文
• 在读期间参加的研究项目
• 在读期间获得的专利、奖励