专利名称：基于配子选择技术的大型海藻育种方法
技术领域：
本发明涉及一种藻类育种方法，具体地说是一种基于两性生殖海藻配子选择技术的海藻育种方法。
背景技术：
因大型经济海藻的藻体较大，无法在实验室内重现其完整的生活史，因此育种研究工作主要建立在其较微小的配子体研究的基础上，通过自交、杂交或单性生殖等发育方式培育幼苗，并通过海上养殖实验，观察其性状表现，以此为基础，再结合生物学和遗传学的技术方法进行定向的遗传改良工作，培育出可应用于养殖生产的藻类品种。其育种工作主要是一个后期发现和改造的过程，对于前期即实验室研究阶段，无法根据实验室分析的技术手段进行任何关于品种性状的预测和推断，更无法甄别经过实验改良的藻类植株是否与研究目的一致，必须通过海上养殖观察和测量，才能确认育种工作是否达到预期目的，并且需用3-5年的时间进行性状纯化，才能培育出品种。这种技术方法一直沿用至今，其对于藻类育种尤其是现代藻类育种技术的兼容性较差，造成育种周期长、育种效率低下等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于配子选择技术的大型海藻育种方法，它能够为两性生殖藻类育种工作构建一个良好的技术方法平台，使其能够与现代遗传育种技术充分结合，弥补现有大型海藻品种培育技术的不足。
本发明的基本构思是根据两性生殖大型海藻孢子体和配子世代基因表达的重叠性，按照育种目标对配子(含配子体)世代进行选择，筛选出符合育种目标的配子，再利用筛选出的配子结合藻类培养技术培育出合乎育种目的孢子体。
本发明区别于其它技术方法的主要特征是将大型经济藻类育种由后期海上养殖实验检测，转变为早期的室内预测和判断，利用大型经济海藻不同生活史阶段(即不同世代)基因表达的重叠性，选择与育种目标性状相关的选择压力条件(包括温度、盐度)和遗传相关参数(包括核酸探针、基因芯片)等，对大型海藻的配子或配子体进行筛选，选择出具有符合选择性状的配子或配子体，以此作为育种对象，进行育种。
本发明的创新点之一在于将大型海藻育种工作由局限于生活史后期的大型孢子体世代选育，转变为早期的微小配子体世代个体的检测筛选；该技术方法的创新点之二在于充分采用大型海藻整个生活史内，基因具有重叠表达的现象，以此对这部分重叠表达的基因(或其表达产物以及受该基因序列表达调控的性状)进行选择和筛选，将直接可培育出符合育种目标的藻类品种；该技术方法的创新点之三在于该方法能够结合多种生物学技术进行品种选育工作，如以温度为胁迫条件可培育耐高温或耐低温的品种；以盐度为胁迫对象可培育出耐高盐和耐低盐的品种；以细胞内涵物成分(次生代谢产物)为选择条件，培育出具有特定经济成分含量或特定遗传特征的品种或个体；以核酸探针或基因芯片等DNA杂交技术为选择条件可培育出携带有特定DNA序列的品种或个体。
本发明的优点是把藻类育种工作的配子(含配子体)世代和孢子世代研究相结合，以在不同世代重叠表达的基因为研究对象，在其配子世代进行选择，可根据实验室内研究分析数据对其孢子体行状表达的情况进行预测和推断，将实验室研究与海上实验有机的融合在一起，根据生产需求完全实现实验室制种，省去海上养殖实验的过程，可大大提高育种效率，缩短育种时间，并可提升藻类育种技术水平。
具体实施例方式
下面以耐高温海带品种培育工作为实施例进一步说明本发明。
本实施例实验材料为海带配子体，其是通过成熟的海带孢子体采苗后，实验室培育为雌、雄配子体。
本实施例是以耐高温性状作为育种目的。其关键在于证实海带耐高温基因在配子体与孢子体世代的重叠表达。
(1)温度选择以半致死温度(18-21℃)为选择压力培养雌、雄配子体，培养12-14天，筛选存活的配子体，利用生长发育调控技术促进其同步成熟，培育海带幼孢子体。
将培育的幼孢子体进行海上养殖实验，在夏季结合养殖区温度测定观察其性状表达，实验结果显示其在养殖海区水温21℃情况下，藻体脱落较轻，而未经配子选择的孢子体大部分已停止生长，藻体脱落严重。
为证明该实验的可靠性，采集耐高温孢子体的游孢子，进行室内育苗，其子代与未经配子选择的孢子体进行对照养殖，实验结果与前次实验相同，即证实了海带耐高温基因在海带配子体及孢子体世代等候进行基因表达，并可通过温度选择压力进行配子选择育种工作，培育耐高温的海带品种。
(2)钙调素(CaM)含量和细胞膜蛋白热稳定性检测选择以配子体分离培养技术培养同一亲本的多株海带配子体克隆(无性繁殖系)细胞系，经生物反应培养技术培养后，使其通过有丝分裂大量增殖。
以酶联免疫吸收法(ELISA)测定不同株配子体克隆细胞系的钙调素(CaM)含量，并以电导仪测定技术分析其细胞膜的稳定性，通过多株分析实验，确定其克隆细胞系间的钙调素(CaM)含量和细胞膜热稳定性指标，选择两者指标较高的雌、雄配子体克隆细胞系，利用藻类培养技术(两系杂交育种技术)，培育孢子体，即为耐高温的海带新品种，无须进行海上养殖实验验证。
权利要求
1.基于配子选择技术的大型海藻育种方法，其特征在于，包括以下步骤(1)确定育种目标；(2)按照育种目标对配子体进行选择，筛选出符合育种目标的配子体；(3)利用筛选出的配子体培育出符合育种目标的孢子体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)中所述的对配子体的选择是根据两个世代都进行表达的特定基因为选择目标进行选择。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)中选择与育种目标性状相关的选择压力条件和遗传相关参数对配子体进筛选。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的与育种目标性状相关的选择压力条件为温度或盐度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的与育种目标性状相关的遗传相关参数为核酸探针或基因芯片。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的与育种目标性状相关的选择压力条件为钙调素含量和细胞膜热稳定性。
全文摘要
本发明公开了一种基于配子选择技术的大型海藻育种方法，根据两性生殖大型海藻孢子体和配子世代基因表达的重叠性，按照育种目标对配子(含配子体)世代进行选择，筛选出符合育种目标的配子，再利用筛选出的配子结合藻类培养技术培育出合乎育种目的孢子体。本发明的优点是把藻类育种工作的配子世代和孢子世代研究相结合，以在不同世代重叠表达的基因为研究对象，在其配子世代进行选择，可根据实验室内研究分析数据对其孢子体行状表达的情况进行预测和推断，将实验室研究与海上实验有机的融合在一起，根据生产需求完全实现实验室制种，省去海上养殖实验的过程，可大大提高育种的目标性和效率，缩短育种时间，提升育种技术水平。
文档编号A01H13/00GK1631118SQ200410075809
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者刘涛, 崔竞进, 王翔宇 申请人:中国海洋大学