CN105706918A - 一种海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪 - Google Patents

Abstract

本发明通过提供一种海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪，以解决海藻育种效率低的技术问题；方法包括：“将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中一定时间，以使海藻孢子附着于附苗器上”的步骤，“将附苗器置于海藻紫外线诱变育种仪内的紫外灯管下方，控制紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射附苗器，直至海藻孢子发生突变”的步骤，和“培育存活的发生突变的海藻孢子以选择育种得到海藻新品种”的步骤。通过采用紫外线照射海藻孢子的方法，使孢子发生突变，从突变的孢子所培育的成体中挑选优良变异藻株进行培养和选择育种，明显提高了育种效率。

Description

一种海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪

技术领域

本发明涉及水产养殖技术领域，具体涉及一种用于海带等海藻的海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪。

背景技术

海带并非我国本土产物，其为冷水性海藻，由上世纪20年代末引入中国，50-60年代在北方地区获得大面积养殖，在此后几十年里，海带一直是我国海藻养殖的主要种类。养殖区域至今已向南扩展到福建和广东北部，目前形成了福建、山东和辽宁三大海带主产区。带动起中下游包括褐藻胶和食品加工等大批有国际影响力的企业。

海带养殖主要包括海带育种和海带养殖两个阶段。海带为典型的世代交替植物，藻体孢子囊释放游动孢子，萌发后形成配子体，配子体的卵囊和精囊结合形成合子，合子萌发产生幼孢子，幼孢子生长为海带。

传统的海带育种，都是基于养殖过程中，从海带养殖群体挑选出符合育种目标做为亲本，经过混合采苗生产出杂交后代，经年复一年的选优，得到优良品系品种。这种海藻的育种方式耗时长，难以同时获得不同优长和不同用途的品系品种，致使育种效率较低。

发明内容

本申请实施例通过提供一种海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线育种仪，以解决传统的海带和其它海藻育种效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用以下技术方案予以实现：

提供一种海藻紫外线诱变育种方法，包括以下步骤：将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中一定时间，以使所述海藻孢子附着于所述附苗器上；将所述附苗器置于海藻紫外线诱变育种仪内的紫外灯管下方，控制所述紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射所述附苗器，直至所述海藻孢子发生突变；培育存活的所述发生突变的海藻孢子以选择育种得到海藻新品种。

进一步的，所述紫外灯管发出紫外线的波长为253.7纳米。

进一步的，所述预置时间为4-15秒。

进一步的，所述附苗器与所述紫外灯管之间的距离为20-30cm。

进一步的，控制所述发生突变且存活的海藻孢子的比例在10%-50%。

进一步的，所述附苗器采用红棕绳编织制成或维尼纶绳加塑料框制成；在所述将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中之前，所述方法还包括如下步骤：所述采用红棕绳编织制成的附苗器需在煮沸的淡水中消毒3-5小时后闷泡12小时左右，并洗净晒干备用；其中，所述红棕绳在编织前需要经过干锤、浸泡、湿锤处理。

进一步的，在所述将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中之前，所述方法还包括如下步骤：将洗净的成熟海藻放入冷却海水的容器中，使其放散游孢子，以得到所述含有海藻孢子的孢子水；其中，所述冷却海水水温为8-10摄氏度，并经过用脱脂棉过滤后在封闭容器烧开后冷却；所述含有海藻孢子的孢子水的孢子密度为在160倍显微镜视野下观察存在10-15个活泼的游孢子。

提出一种海藻紫外线诱变育种仪，包括不锈钢箱体、紫外灯管和控制装置；所述紫外灯管置于所述不锈钢箱体的上部；所述控制装置包括电源和与所述紫外灯管连接的选择开关和定时器，用于控制所述紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射置于所述不锈钢箱体内的海藻孢子，诱使所述海藻孢子发生突变，以实现培育存活的所述发生突变的海藻孢子并选择育种得到海藻新品种。

进一步的，所述紫外灯管发出主谱波长为253.7纳米的紫外线。

进一步的，所述控制装置还包括与所述电源连接的蜂鸣器、声光报警装置和/或显示屏。

与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪，基于紫外线生物效应的应用-生物诱变育种理论，采用紫外线照射海藻的孢子，例如海带孢子，孢子受紫外线的照射后，决定遗传的物质脱氧核糖酸（DNA）吸收紫外线，分子结构发生变化，导致被照射孢子的遗传物质发生不同程度的突变，有的死亡，有的能存活下来，；存活的孢子包含有大量不同程度的基因突变并有一定的存活能力，经过一定的培养后，可以从中选择需要的的变异株加以扩大培养，得到希望的品系；这种海藻紫外线诱变育种的方法，能明显缩短海藻的性成熟时间，并产生丰富多样的变异，只需从存活的藻株中选出期望的藻株进行进一步扩繁既能获得需要的优良品种，提高了育种效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种方法的方法流程图；

图2为本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种仪中的控制装置的结构图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪，以解决传统的海带及其他海藻育种效率低的技术问题；采用紫外线照射海带孢子的方法，使孢子发生突变，从突变的孢子中获得多种优良变异藻株进行培养，明显提高了育种效率。本专利以海带为例，亦可用于裙带菜、条斑紫菜、坛紫菜、鼠尾藻、羊栖菜等海藻的诱变育种，可显著提高育种效率，极大缩短育种周期。

紫外线属于物理学光学的一种，是电磁波谱中波长从10nm（纳米）到400nm辐射的总称。紫外线对生物有生理作用，能杀菌、消毒、治疗疾病等。波长200nm-290nm的紫外线能穿透细菌、病毒的细胞膜，给脱氧核糖酸（DNA）以损伤，使细胞失去繁殖能力而死亡，或者使细胞产生突变发生变异。

本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种方法，依据的是紫外线生物效应的应用-生物诱变育种理论。决定生物遗传的物质DNA的吸收光谱（200-300nm）处于紫外线光谱中，当生物的DNA吸收紫外线后，分子结构发生很大变化，这种变化可能会导致DNA遗传性大幅度的改变，并在多数情况下因为这种改变导致细胞无法正常繁殖和代谢而在短期内死亡，但少量存活的细胞中包含着大量的基因突变并具有一定的存活能力，提取这些细胞经过一定的培养阶段后，可以从中选择出有益的变异株加以扩大培养，从而得到希望的品系。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。

本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S01:将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中一定时间，以使海藻孢子附着于附苗器上。

附苗器的制作是育种前的第一项工作。人工育种的使用材料主要是红棕绳和维尼纶绳；使用这两种材料编制成苗帘并加塑料框制成附苗器。红棕绳在编制成附苗器前，需要进行干锤、浸泡、湿锤处理，然后编帘。并且，用红棕绳编织的附苗器在使用前需要煮沸消毒，具体做法是：将其放在盛放有淡水的容器中煮沸消毒，并且持续煮沸3-5小时，停火后闷泡12小时左右，取出后用清水清洗干净并在太阳下晒开备用。

含有海藻孢子的孢子水的制作方法，以海带育种为例，如下：

1、海水和器材的消毒；使用脱脂棉过滤自然海水，并将过滤的海水倒入带纸帽的三角烧瓶中（常用容量1000-5000ml），将该容器置于电炉上把海水烧开至沸腾，经自然冷却后备用；其他所用器材可煮沸消毒的都需经消毒处理，不宜蒸煮的塑料等器材使用80ppm的漂白粉或用50ppm的高锰酸钾水溶液进行彻底消毒，在消毒之后，还须使用清洁海水冲洗多遍，然后放置于低温室内冷却备用。

2、海带的挑选和处理；所用种海带必须是已经成熟的，特征是孢子囊明显突出海带表皮之外，颜色深浓，表面粗糙不光亮，容易干燥，用手摸有粘腻感觉，表面往往有一层黄白色的薄膜并开始破裂脱落；选好的种海带，运输过程中温度控制在10℃左右并保湿，种海带运到育种室后，每种样品只需要剪下一小块孢子囊多的海带叶片，放入消毒的冷却海水中进行洗刷，一般洗两遍，第一遍先用手抚抹一遍，消除掉比较大型的附着物，第二遍是将海带样品放入另一个清水容器中将粘附在海带表面的杂质除去。

3、游孢子的放散；经过洗刷后的种海带样品，放入事先注好冷却海水的盘子中，让其放散游孢子，放散游孢子的水温一般控制在8℃-10℃，放散过程中，为了促进放散和使已经放散出来的游孢子分布均匀，要搅动海水或让海带样品在水中摆动；而为了知道游孢子的密度，可用吸管吸取放散容器内的海水，用160倍的显微镜进行观察，当发现显微镜视野下有10-15个活泼的游孢子时，即可结束放散。

游孢子放散结束后得到的孢子水，还不能直接进行游孢子的附着，因为孢子水中有大量的粘液和杂质，如果不去除，会影响游孢子的游动和附着，所以，在附着之前应将孢子水中的粘液和杂质用事先准备好的纱布做成捞网捞除，或者直接用棉纱布过滤两边，便可以得到较干净的孢子水。

附着时，把处理好的附苗器铺放在孢子水中，使其各个部位都浸泡在孢子水中，以免附着不均匀，孢子附着密度控制在160倍显微镜视野下有10-15个为宜。

将附苗器置于含有海带孢子的孢子水中的时间，一般来说，两个小时就足以让孢子牢固的附着在附苗器上了。

完成以上操作的附苗器便可以放入海藻紫外线诱变育种仪中进行紫外线诱变处理了。进行紫外线诱变处理的最佳时间是海带孢子附着牢固后和由配子体阶段生成合子之后。除了上述用种海带提取游孢子的方法，本申请实施例中，也可以采用配子体克隆的方法，把雌雄配子体克隆用捣碎机打碎并混匀，再倒入容器中按照上述方法让打碎的雌雄配子体克隆附着在附苗器上。

步骤S02:将附苗器置于海藻紫外线诱变育种仪内的紫外灯管下方，控制紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射附苗器，直至海藻孢子（或合子）发生突变。

该过程需要要恒温室里进行，恒温范围为8℃-10℃，恒温室内所有的墙壁和地面均有保温层。将附着了海带孢子或合子的附苗器，放入已经放好水的白瓷盘中，并将该盘放入海藻诱变育种仪中，置于紫外灯管的下方，与紫外灯管的距离在20cm-30cm即可，并且，附苗器也是小型化的，面积约为100-900即可。

紫外灯管的开启数目可以编组控制为1个也可以为多个，其照射附苗器时间的长短也根据紫外灯管数目的多少有变化，通常在4-15秒之间；其发出紫外线的波长优选253.7nm。在控制波长和照射剂量的条件下，海带孢子或合子细胞可以实现在大部分细胞死亡的情况下，少量细胞存活下来，这些存活下来的细胞中包含有大量的基因突变并具有一定的存活能力，将这些细胞经过一定的培养阶段后，可以从中选择出一种或多种有益的变异株加以扩大培养和常规选育，得到希望的品系。

这其中，照射剂量受照射的紫外灯管的数量、附苗器与紫外灯管之间的距离、以及照射时间等三个条件的影响，紫外灯管照射数量越多照射剂量越大，附苗器与紫外灯管之间的距离越近照射剂量越大，以及照射时间越长照射剂量越大，反之相反；具体的照射强度由实际育种要求而定，通常，需要控制发生突变的且能存活下来的海藻孢子的比例在10%-50%即可。

步骤S03：培育存活的发生突变的海藻孢子以选择育种得到海藻新品种。

经过紫外线照射的海带孢子体，除了会有大批的细胞被杀死，活下来的会出现大量的变异株，提取这些变异株进过一定的培养阶段后，可以从中选选择出有益的变异株加以扩大培养，培育过程按照常规海带育苗技术，当养殖水域温度下降到20℃以下时移出育苗室挂养到海上筏架，进入养殖过程。

通过本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种方法存活下来的突变株，显著的效果是极大缩短了性成熟的时间，同时也产生了丰富多样的变异，只需从该群体中选出期望的藻株，并进行进一步扩繁，既能获得需要的优良品种，育种效率也得到了极大的提高。

本申请实施例提供了一种海藻紫外线诱变育种仪，包括不锈钢箱体、紫外灯管和控制装置；紫外灯管的开启数目可以一个也可以多个，置于不锈钢箱体的上部；控制电路如图2所示，包括电源V1和与紫外灯管T1-T4连接的选择开关S6和定时器Timer；控制电路控制紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射置于该海藻紫外线诱变育种仪内的海藻孢子，诱使海藻孢子发生突变，以实现培育存活的发生突变的海藻孢子并选择育种得到海藻新品种，也即，批量获得多种变异藻株进行育种，获到海藻新品种。

具体的，还是以海带育种为例，将附着有海带孢子的附苗器放入育种容器中，并将育种容器置于该海藻紫外线诱变育种仪中，保持附苗器与紫外灯管的距离在20cm-30cm；通过控制紫外灯管的开关数目以及照射时长来控制照射剂量，也即诱变强度，从而得到突变的变异株。通常使用一根紫外灯管照射4-15秒即可得到合适比例（10%-50%）的存活的变异株。

紫外灯管发射的紫外线波长优选253.7nm的，该波长的紫外线辐射能高效引起染色体的畸变；选取长度为45cm，单只功率为15瓦，配用电子镇流器。

为了提高育种仪的使用范围和操作便利，如图2所示，设计为4根紫外灯管T1、T2、T3和T4，通过选择开关S6以及S1-S4实现独立切换，并通过定时器Timer预置作用时间来获得所需要的诱变强度；定时器有多种定时方式，延时范围从0.01s到999h。考虑到诱变仪工作时会产生较强的紫外光，对操作人员的眼睛等敏感部位有不良影响，因此设计了蜂鸣器Buzzer，蜂鸣器工作时发声，提示工作人员注意防护；电源V1通过电源开关S5和保险丝F1连接定时器和选择开关。该紫外线诱变育种仪的控制装置还包括显示屏，显示屏可以显示紫外线照射的时间或延时时间等，供操作人员准确掌握育种仪工作进度；因为育种仪的工作环境为多盐多湿场所，所以使用耐腐蚀的不锈钢材料做箱体。

具体的利用该海藻紫外线诱变育种仪进行海藻紫外线诱变育种的过程，已经在上述海藻紫外线诱变育种方法中详述，此处不予赘述。

采用本申请实施例提供的海藻紫外线诱变育种方法和海藻紫外线诱变育种仪，基于紫外线生物效应应用的生物诱变育种理论，处理海藻孢子，利用紫外线照射孢子使其发生突变，并从存活的突变养成藻体中选取合适的变异株进行育种和培养，得到一种或多种优良品种，也即，将存活的发生突变的海藻孢子进行常规幼苗培育并跟踪选择，最终得到海藻新品种；使用本申请实施例提供的方法和育种仪能有效缩短海藻育种时间，实现了提高育种效率的技术效果。

应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，包括以下步骤：

将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中一定时间，以使所述海藻孢子附着于所述附苗器上；

将所述附苗器置于海藻紫外线诱变育种仪内的紫外灯管下方，控制所述紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射所述附苗器，直至所述海藻孢子发生突变；

培育存活的所述发生突变的海藻孢子以选择育种得到海藻新品种。

2.根据权利要求1所述的海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，所述紫外灯管发出紫外线的波长为253.7纳米。

3.根据权利要求1所述的海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，所述预置时间为4-15秒。

4.根据权利要求1所述的海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，所述附苗器与所述紫外灯管之间的距离为20-30cm。

5.根据权利要求1所述的海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，控制所述发生突变且存活的海藻孢子的比例在10%-50%。

6.根据权利要求1所述的海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，所述附苗器采用红棕绳编织制成或维尼纶绳加塑料框制成；

在所述将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中之前，所述方法还

包括如下步骤：所述采用红棕绳编织制成的附苗器需用在煮沸的淡水中

消毒3-5小时后闷泡12小时左右，并洗净晒干备用；其中，所述红棕绳

在编织前需要经过干锤、浸泡、湿锤处理。

7.根据权利要求1所述的海藻紫外线诱变育种方法，其特征在于，在所述将附苗器置于含有海藻孢子的孢子水中之前，所述方法还包括如下步骤：

将洗净的成熟海藻放入冷却海水的容器中，使其放散游孢子，以得到所述含有海藻孢子的孢子水；

其中，所述冷却海水水温为8-10摄氏度，并经过用脱脂棉过滤后在封闭容器烧开后冷却；所述含有海藻孢子的孢子水的孢子密度为在160倍显微镜视野下观察存在10-15个活泼的游孢子。

8.一种海藻紫外线诱变育种仪，其特征在于，包括不锈钢箱体、紫外灯管和控制装置；所述紫外灯管置于所述不锈钢箱体的上部；所述控制装置包括电源和与所述紫外灯管连接的选择开关和定时器，用于控制所述紫外灯管在预置时间内发出紫外线照射置于所述不锈钢箱体内的海藻孢子，诱使所述海藻孢子发生突变，以实现培育存活的所述发生突变的海藻孢子并选择育种得到海藻新品种。

9.根据权利要求8所述的海藻紫外线诱变育种仪，其特征在于，所述紫外灯管发出主谱波长为253.7纳米的紫外线。

10.根据权利要求8所述的海藻紫外线诱变育种仪，其特征在于，所述控制装置还包括与所述电源连接的蜂鸣器、声光报警装置和/或显示屏。