我國(guó)裙帶菜人工育苗技術(shù)研究進(jìn)展

曹淑青李保全

裙帶菜（Undaria pinnatifida）是溫帶性一年生大型褐藻，在生物學(xué)分類(lèi)系統(tǒng)上屬褐藻門(mén)、褐子綱、海帶目、翅藻科、裙帶菜屬，是中國(guó)三大經(jīng)濟(jì)海藻之一[1-2]。裙帶菜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，包括多種氨基酸和維生素，還含有人體必需的不飽和脂肪酸，其營(yíng)養(yǎng)和保健功能也越來(lái)越引起人們重視。裙帶菜富含褐藻糖和碘，可用來(lái)降血脂和預(yù)防甲狀腺腫。此外，裙帶菜也是提取褐藻膠的重要原料[3]。

裙帶菜是北太平洋特有種，自然分布在中國(guó)、日本和朝鮮等國(guó)。我國(guó)自然生長(zhǎng)的裙帶菜主要分布在浙江省的舟山群島及嵊泗島，垂直分布于低潮線(xiàn)的上部或潮間的小池沼中，藻體長(zhǎng)度很少超過(guò)1 m。大連及山東半島地區(qū)的裙帶菜則經(jīng)過(guò)朝鮮半島從日本移植過(guò)來(lái)的[2]。我國(guó)裙帶菜苗種培育和人工栽培的基礎(chǔ)研究始于20世紀(jì)60年代，80年代開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模人工栽培，90年代以來(lái)，為了從根本上解決大規(guī)模苗種的工廠(chǎng)化生產(chǎn)問(wèn)題，我國(guó)進(jìn)行了較大規(guī)模的裙帶菜室內(nèi)全人工育苗試驗(yàn)并獲得成功。至2012年我國(guó)裙帶菜的栽培規(guī)模已達(dá)10萬(wàn)臺(tái)浮筏，年產(chǎn)量達(dá)32萬(wàn)t鮮品，良種覆蓋率達(dá)100%，產(chǎn)量已大幅度超過(guò)韓國(guó)的出口量和日本的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量，我國(guó)已成為名副其實(shí)的裙帶菜生產(chǎn)與出口大國(guó)[4]。近年來(lái)，隨著裙帶菜栽培規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人們對(duì)其營(yíng)養(yǎng)與保健功能認(rèn)識(shí)的的日益提高，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞裙帶菜的生長(zhǎng)發(fā)育、生殖生理、人工育苗、育種、栽培技術(shù)及營(yíng)養(yǎng)保健食品的開(kāi)發(fā)做了大量的研究工作。本文對(duì)近年來(lái)我國(guó)裙帶菜人工育苗技術(shù)研究進(jìn)展做一綜述。

1裙帶菜的生物學(xué)

1.1外部形態(tài)和內(nèi)部構(gòu)造

裙帶菜的大型藻體稱(chēng)孢子體，藻體分為固著器、柄部和葉片三部分，固著器呈叉狀分支固著在基質(zhì)上，柄稍長(zhǎng)略隆起貫穿葉片中央形成中肋，中肋兩側(cè)為羽狀裂葉形成的葉片。在孢子體成熟時(shí)，柄部?jī)蓚?cè)形成木耳狀重疊的孢子葉，孢子葉表面形成單室孢子囊群。裙帶菜的內(nèi)部基本構(gòu)造由表皮、皮層和髓部組成。裙帶菜的特征構(gòu)造有粘液腺和叢生毛。粘液腺是由表皮細(xì)胞特化而成的多角形腺體，是由多個(gè)細(xì)胞形成的腔體，開(kāi)口于表皮表面，主要分布在葉片基部和中部。叢生毛生于葉片表面的毛窩內(nèi)，約十余根，藻體長(zhǎng)度達(dá)30 cm以上時(shí)，在葉片的中上部即出現(xiàn)叢生毛。隨著藻體的長(zhǎng)大，叢生毛數(shù)量逐漸增多。一般情況下，生長(zhǎng)在水溫較高和營(yíng)養(yǎng)鹽含量較低海區(qū)的裙帶菜叢生毛出現(xiàn)的時(shí)間早，長(zhǎng)度較長(zhǎng)[1-3]。

1.2繁殖和生活史

裙帶菜的生活史是由大型葉狀體的孢子體世代和小型絲狀體的配子體世代相互交替所組成，屬于典型的異型世代交替生活史類(lèi)型。孢子體世代細(xì)胞染色體為2n，配子體世代細(xì)胞則為n。在自然狀態(tài)下，我們所見(jiàn)到的裙帶菜藻體為孢子體，生長(zhǎng)期為一年生，而配子體生長(zhǎng)時(shí)間很短，只有一個(gè)月左右的時(shí)間。

裙帶菜的繁殖方式有無(wú)性繁殖和有性生殖兩種方式。無(wú)性繁殖時(shí)，在藻體柄部木耳狀的孢子葉邊緣上形成單室孢子囊，單室孢子囊成熟之后放散出游孢子，萌發(fā)形成雌、雄配子體。有性生殖則進(jìn)行卵式生殖，由雌、雄配子體產(chǎn)生卵囊和精子囊，成熟后形成卵子和精子，精卵結(jié)合后形成幼孢子體[2-3]。

2裙帶菜的人工育苗

裙帶菜人工育苗法可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是目前生產(chǎn)上廣泛采用的常規(guī)采孢子的育苗方法，可分為海上半人工采孢子育苗法和室內(nèi)常溫度夏全人工育苗法。另一類(lèi)是配子體采苗和育苗法，利用無(wú)性繁殖的配子體進(jìn)行育苗，又稱(chēng)細(xì)胞工程育苗法或單倍體克隆育苗法[2，5]。

2.1半人工育苗（人工采孢子海區(qū)育苗）

半人工育苗是在早年海底自然繁殖育苗法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善而形成的，是一種較原始的育苗方式。該方法應(yīng)用局限于夏季水溫較低，高水溫期較短的北方沿海，也是我國(guó)北方和日本北部沿海主要采用的育苗方式。其大體程序是：在種藻成熟的季節(jié)采集種藻的孢子葉，經(jīng)陰干刺激后在室內(nèi)池中大量放散游孢子，將栽培苗繩浸入高濃度的游孢子水中進(jìn)行短時(shí)間附著，然后將栽培苗繩直接掛在浮筏上進(jìn)行海區(qū)育苗。待海區(qū)水溫下降至21 ℃，苗繩上幼苗肉眼可見(jiàn)時(shí)，即可將苗繩分散、平養(yǎng)，不用再進(jìn)行后期的分苗。這種育苗方式的優(yōu)點(diǎn)是省略了室內(nèi)培育、分苗等程序，易被生產(chǎn)單位接受。其缺點(diǎn)是育苗期間雜藻、浮泥及貽貝、藤壺等生物的大量附著和海上風(fēng)浪的影響，出苗不穩(wěn)定 ，同時(shí)加大了育苗管理的勞動(dòng)強(qiáng)度。另外，由于配子體成熟后在海區(qū)內(nèi)受精，優(yōu)良品種在自然海區(qū)中易與野生種混雜，其優(yōu)良性狀難以維持，影響裙帶菜的產(chǎn)量和質(zhì)量[5-6]。目前在我國(guó)裙帶菜栽培生產(chǎn)中已經(jīng)極少采用這種育苗方式。

2.2全人工育苗（室內(nèi)全人工育苗）

全人工育苗是采孢子及育苗的全過(guò)程均在室內(nèi)人工控制條件下進(jìn)行幼苗培育的方法。一般大連地區(qū)在6月中、下旬采苗，9月底出庫(kù)，育苗過(guò)程持續(xù)三個(gè)多月時(shí)間，整個(gè)培育過(guò)程都是在常溫、自然光條件下進(jìn)行。全人工育苗具有育苗密度大、出苗率穩(wěn)定和管理操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種先進(jìn)的育苗方式。該種育苗方式自70年代以來(lái)在日本南部和韓國(guó)沿海被廣泛使用，目前也是上述地區(qū)裙帶菜苗種的主要生產(chǎn)方式。我國(guó)在90年代初試驗(yàn)成功并大規(guī)模投入生產(chǎn)，從根本上改變了我國(guó)裙帶菜栽培生產(chǎn)單純依賴(lài)半人工苗種的現(xiàn)狀，不僅有效地彌補(bǔ)了半人工苗種生產(chǎn)不穩(wěn)定造成的苗種數(shù)量不足問(wèn)題，極大地提高了栽培裙帶菜的產(chǎn)量，而且通過(guò)分苗有效地控制了栽培密度，保證了優(yōu)良品種的遺傳性，大幅度提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和在日本市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。目前人工苗種在大連地區(qū)栽培裙帶菜中的使用率超過(guò)90%，并且呈逐年增加的趨勢(shì)[7-9]。

與半人工育苗方法相同，全人工育苗也是首先在室內(nèi)采孢子，采苗用的附著基是用維尼綸繩或棕繩編制成的苗簾。孢子水的最適濃度是50～60個(gè)游孢子/視野（100×），附著時(shí)間2～3 h以上，游孢子附著后在室內(nèi)育苗池中萌發(fā)形成雌、雄配子體。全人工育苗在室內(nèi)育苗期間要經(jīng)歷配子體生長(zhǎng)，配子體休眠，配子體成熟，幼孢子體生長(zhǎng)4個(gè)階段。

該項(xiàng)育苗技術(shù)的關(guān)鍵是光照的控制和營(yíng)養(yǎng)鹽的補(bǔ)充，同時(shí)開(kāi)窗通風(fēng)結(jié)合換水來(lái)達(dá)到降低水溫的目的。因此針對(duì)全人工育苗室內(nèi)培育的4個(gè)階段要采取不同的管理措施。

2.2.1配子體生長(zhǎng)階段該階段是指采苗后至高溫期（23 ℃）到來(lái)之前的培育階段，管理目的是既要使配子體長(zhǎng)到足夠大小，又不要使其大量成熟，同時(shí)要注意控制硅藻、藍(lán)藻等雜藻的大量繁衍，一般光照要控制在2 000 lx以下。

2.2.2配子體休眠階段當(dāng)培育水溫達(dá)到23 ℃以上時(shí)為裙帶菜配子體渡夏階段。此階段起止時(shí)間的早晚和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短因地區(qū)緯度不同而異，大連地區(qū)一般在8月初至9月初約30 d左右的時(shí)間。此階段管理要點(diǎn)是光照強(qiáng)度的控制，光照強(qiáng)度過(guò)低或者黑暗會(huì)使配子體失去活力，待水溫下降后配子體重新生長(zhǎng)發(fā)育的恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致出庫(kù)時(shí)間延后，難以達(dá)到早出苗、出大苗的目的；光照強(qiáng)度過(guò)高，將造成硅藻、藍(lán)藻的大量繁衍，影響育苗效果。此階段光照強(qiáng)度控制在300～500 lx。

2.2.3配子體成熟階段在培育水溫降至23 ℃以下的9月初，裙帶菜配子體逐漸從休眠階段轉(zhuǎn)入成熟階段。此期間主要是配子體從休眠中恢復(fù)細(xì)胞活力開(kāi)始發(fā)育，是能量積累的重要時(shí)期，此階段光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)至3 000 lx左右。

2.2.4幼孢子體生長(zhǎng)階段受精卵經(jīng)過(guò)多次細(xì)胞分裂后成為多細(xì)胞的幼孢子體，進(jìn)入幼孢子體的生長(zhǎng)階段，此階段培育水溫的變化及光照強(qiáng)度的控制對(duì)幼孢子體的生長(zhǎng)有很大的影響。在21～19 ℃水溫條件下，將光照強(qiáng)度控制在3 000～4 000 lx范圍內(nèi)能促進(jìn)幼孢子體快速生長(zhǎng)[4，10]。

2.3配子體采苗及育苗

配子體采苗及育苗又稱(chēng)裙帶菜細(xì)胞工程育苗技術(shù)或單細(xì)胞克隆技術(shù)，是80年代末出現(xiàn)的一種全新的育苗技術(shù)。配子體采苗是采用人工大量培養(yǎng)裙帶菜的配子體，在適宜的時(shí)機(jī)將配子體切碎，使其附著在苗簾上并培養(yǎng)出裙帶菜幼苗。配子體采苗及育苗的大致過(guò)程是：選擇優(yōu)良種藻，分離出雌、雄配子體，進(jìn)行配子體的快速豐富培養(yǎng)，在水溫合適時(shí)利用大量增殖的裙帶菜配子體進(jìn)行育苗。

與孢子采苗相比，配子體采苗及育苗有其本身的優(yōu)點(diǎn)：可以利用少量具優(yōu)良品質(zhì)的種藻的配子體培育出大量裙帶菜幼苗；由于配子體的增殖培養(yǎng)是在室內(nèi)控制環(huán)境條件下完成的，因而在一年四季均可進(jìn)行采苗，不受種藻繁殖季節(jié)限制，從而使育苗時(shí)機(jī)的選擇變得靈活。可以避開(kāi)夏季高水溫期，只在水溫適宜的季節(jié)里育苗，省略了配子體生長(zhǎng)、渡夏等培養(yǎng)階段，直接進(jìn)入配子體的成熟階段，從采苗至幼苗出庫(kù)僅需30 d左右。這樣便減少了雜藻的危害和偶發(fā)性水溫回升的不利影響，同時(shí)縮短了育苗周期，提高了育苗的穩(wěn)定性，還可使育苗成本得到降低。這種方法對(duì)在室內(nèi)育苗的時(shí)間達(dá)4個(gè)月以上的山東以南沿海具有較大的利用價(jià)值。這一方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在一年內(nèi)可以進(jìn)行多次育苗，使多茬栽培成為可能[11-13]。

但在生產(chǎn)中也有缺點(diǎn)：（1）生產(chǎn)中配子體的來(lái)源不好解決，擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)易被雜藻污染；（2）配子體采苗的難度比較大，不僅存在密度問(wèn)題，而且需要注意配子體的切碎大小（這同配子體的成活率密切相關(guān)）；（3）配子體附著時(shí)間的把握要很準(zhǔn)確，在大規(guī)模生產(chǎn)中操作困難。

3小結(jié)

我國(guó)裙帶菜苗種培育和人工栽培的基礎(chǔ)研究始于20世紀(jì)60年代，80年代開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模人工栽培，其育苗方式以半人工育苗為主。90年代以來(lái)，我國(guó)進(jìn)行了較大規(guī)模的裙帶菜室內(nèi)全人工育苗試驗(yàn)并獲得成功，改變了裙帶菜栽培生產(chǎn)的苗種單純依賴(lài)半人工育苗，苗種生產(chǎn)不穩(wěn)定和栽培裙帶菜種質(zhì)混雜的狀況，極大地提高了栽培裙帶菜的產(chǎn)量、質(zhì)量和在日本市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)裙帶菜產(chǎn)品大量進(jìn)入日本市場(chǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。目前裙帶菜栽培生產(chǎn)中全人工苗種的使用率達(dá)到90%。配子體采苗及育苗技術(shù)由于配子體在室內(nèi)保藏及擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)程中易受雜藻污染，無(wú)法為裙帶菜大規(guī)模栽培生產(chǎn)提供苗種，但這種育苗方式在雜交育種、種質(zhì)改良方面有重要意義[14]。

我國(guó)目前栽培裙帶菜全部為日本引進(jìn)種，良種覆蓋率達(dá)100%，主要是“三陸裙帶菜”和“鳴門(mén)裙帶菜”。引進(jìn)的裙帶菜種菜在我國(guó)海域經(jīng)過(guò)幾代栽培后，會(huì)出現(xiàn)柄加長(zhǎng)、葉片變窄、藻體變薄、色澤變淺等明顯的性狀退化現(xiàn)象。在2011年日本大地震引起核泄漏之前，我國(guó)每年或隔幾年要從日本引進(jìn)裙帶菜種苗進(jìn)行苗種的更新?lián)Q代和種質(zhì)改良。因此，在當(dāng)前裙帶菜人工育苗技術(shù)日臻完善的形勢(shì)下，培育優(yōu)良的裙帶菜栽培新品系將成為今后育苗研究的主要方向。

與海帶相比，裙帶菜栽培在育種方面的研究較少，傳統(tǒng)的育種技術(shù)主要采用雜交篩選的方法，但這種方法育種有明顯的周期長(zhǎng)、優(yōu)良性狀分離的缺點(diǎn)。裙帶菜單倍體克隆是將游孢子或配子體分離克隆后培養(yǎng)，在適當(dāng)?shù)臈l件下，這些單倍體克隆能進(jìn)行有絲分裂快速生長(zhǎng)。條件適宜時(shí)，又可以發(fā)育產(chǎn)生形態(tài)正常的孢子體。實(shí)踐表明，裙帶菜單倍體克隆在保存和培養(yǎng)過(guò)程中遺傳物質(zhì)非常穩(wěn)定。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，采用單倍體克隆雜交、細(xì)胞質(zhì)融合、轉(zhuǎn)基因等一些先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行育種，真正實(shí)現(xiàn)快速、定向的新品種培育，這將對(duì)裙帶菜育種工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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（收稿日期：2015-04-15）