文/本刊記者 楊陽(yáng)

藻類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，不僅可供食用，還是醫(yī)藥、紡織、化工產(chǎn)業(yè)重要的原料。 我國(guó)是藻類養(yǎng)殖、消費(fèi)和貿(mào)易大國(guó)，也是世界第一養(yǎng)殖大國(guó)。 據(jù)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國(guó)海洋藻類水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)量255.58 萬(wàn)噸。 藻類產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

我國(guó)是藻類養(yǎng)殖大國(guó)，但并非嚴(yán)格意義上的藻類強(qiáng)國(guó)，我國(guó)藻類產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需發(fā)揮科技的支撐作用。 在養(yǎng)殖新對(duì)象和新種質(zhì)開(kāi)發(fā)方面， 需要培育易繁殖、不易脫苗、抗病爛、耐高溫的優(yōu)良種質(zhì)，形成完善的育苗養(yǎng)殖體系；在養(yǎng)殖技術(shù)方面，創(chuàng)建新型養(yǎng)殖模式，推廣綠色養(yǎng)殖技術(shù)， 做到安全清潔高效養(yǎng)殖；在加工技術(shù)方面，優(yōu)化藻類產(chǎn)品加工工藝，實(shí)現(xiàn)藻類就地商品化、加工精深化，增加藻類效益。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“藍(lán)色糧倉(cāng)科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專項(xiàng)“重要養(yǎng)殖藻類種質(zhì)創(chuàng)制與高效擴(kuò)繁”項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“項(xiàng)目”）聚焦培育主導(dǎo)養(yǎng)殖藻類新品種， 研發(fā)新型藻類育種技術(shù)，開(kāi)發(fā)養(yǎng)殖藻類新對(duì)象，評(píng)估其生態(tài)適應(yīng)性和安全性， 創(chuàng)新規(guī)?；品N和高效擴(kuò)繁技術(shù)工藝，構(gòu)建育、繁、推一體化技術(shù)體系，并進(jìn)行示范推廣。項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)， 在培育新品種、 創(chuàng)新新技術(shù)、 開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品等方面取得一系列重大成果， 引領(lǐng)和支撐我國(guó)藻類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

新品種：耐高溫壇紫菜“閩豐2 號(hào)”

壇紫菜是我國(guó)特有的一種可人工栽培的海藻，也是我國(guó)重要的特色經(jīng)濟(jì)海藻。 我國(guó)壇紫菜新品種只有4 個(gè)，良種覆蓋率較低，不能滿足多變的海域環(huán)境對(duì)新品種的需求。

參與項(xiàng)目的集美大學(xué)藻類研究團(tuán)隊(duì)在誘變、 雜交等傳統(tǒng)選育技術(shù)基礎(chǔ)上， 創(chuàng)新性地運(yùn)用絲狀體克隆育種技術(shù)，選育出品質(zhì)優(yōu)、耐高溫和生長(zhǎng)快的“閩豐2 號(hào)”。 該品種是以從福建平潭島采集的野生壇紫菜中經(jīng)細(xì)胞工程技術(shù)提純培養(yǎng)獲得的野生純系為母本，以從平潭島采集的野生壇紫菜中經(jīng)60Co-γ射線輻照選育獲得的誘變選育純系為父本，雜交后獲得的子一代群體作為選育基礎(chǔ)群體，以生長(zhǎng)速度和品質(zhì)為目標(biāo)性狀，采用群體選育技術(shù)，輔以細(xì)胞工程技術(shù)，經(jīng)連續(xù)4 代選育而成。

“閩豐2 號(hào)”極大緩解了壇紫菜產(chǎn)業(yè)良種匱乏、 高溫爛菜損失嚴(yán)重等問(wèn)題。與傳統(tǒng)養(yǎng)殖品種相比，“閩豐2 號(hào)”耐高溫上限均提高到30 攝氏度，有效應(yīng)對(duì)了養(yǎng)殖期間的高溫回暖天氣。

耐高溫是“閩豐2 號(hào)”的主要經(jīng)濟(jì)性狀之一。 在實(shí)驗(yàn)室中，“閩豐2 號(hào)”在30攝氏度水溫下培養(yǎng)10 天， 仍可正常生長(zhǎng)，藻體只出現(xiàn)少量點(diǎn)狀白爛，而傳統(tǒng)養(yǎng)殖品種幾乎完全腐爛。 在野外養(yǎng)殖過(guò)程中， 在秋季高溫期海區(qū)栽培的‘閩豐2號(hào)’生長(zhǎng)正常，而同海區(qū)栽培的傳統(tǒng)養(yǎng)殖品種則發(fā)生大面積腐爛。

不僅耐高溫，“閩豐2 號(hào)” 還具有高品質(zhì)、生長(zhǎng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。 在相同的栽培條件下，“閩豐2 號(hào)”與未經(jīng)選育的壇紫菜相比， 生長(zhǎng)速度平均提高25%，粗蛋白含量提高35.6%、 色素蛋白含量提高100.8%、4 種呈味氨基酸含量提高76.0%。

和另一壇紫菜品種“閩豐1 號(hào)”相比，“閩豐2 號(hào)”生長(zhǎng)速度相當(dāng)，但粗蛋白含量提高20.4%，4 種呈味氨基酸的含量提高14.8%。

壇紫菜“閩豐2 號(hào)”（左）與傳統(tǒng)養(yǎng)殖品種在秋季高溫期生長(zhǎng)對(duì)比（圖片提供：項(xiàng)目組）

在制種方面，“閩豐2 號(hào)”也有優(yōu)勢(shì)?！伴}豐2 號(hào)” 葉狀體成熟時(shí)易發(fā)育形成果孢子囊，方便規(guī)?；品N?！伴}豐2 號(hào)”已經(jīng)在山東煙臺(tái)海域試養(yǎng)成功，使得‘南菜北養(yǎng)’的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

目前，壇紫菜“閩豐2 號(hào)”已累計(jì)在水產(chǎn)上示范應(yīng)用超過(guò)8 萬(wàn)畝，其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆性狀得到了養(yǎng)殖戶的高度肯定， 對(duì)促進(jìn)我國(guó)壇紫菜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展、擴(kuò)大“南菜北養(yǎng)”具有重要意義。

在主導(dǎo)養(yǎng)殖藻類育種技術(shù)及新品系（種）培育方面，除了壇紫菜“閩豐2 號(hào)”新品種外，項(xiàng)目還培育個(gè)體粗大“根系”發(fā)達(dá)海帶新品系、穩(wěn)產(chǎn)高品質(zhì)條斑紫菜新品系、生長(zhǎng)快、抗逆性強(qiáng)的龍須菜等新品系；在種質(zhì)庫(kù)構(gòu)建方面，項(xiàng)目組已構(gòu)建主導(dǎo)養(yǎng)殖藻類種質(zhì)庫(kù)4 個(gè)，包括壇紫菜核心種質(zhì)庫(kù)1 個(gè)、海帶種質(zhì)庫(kù)1 個(gè)、條斑紫菜種質(zhì)庫(kù)1 個(gè)、江蘺屬種質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)1 個(gè)。

新技術(shù)：經(jīng)濟(jì)藻類的分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種技術(shù)

我國(guó)藻類養(yǎng)殖規(guī)模居世界之首， 但品種培育仍主要依賴于選擇和雜交等傳統(tǒng)育種技術(shù)。 傳統(tǒng)育種技術(shù)周期長(zhǎng)、良種數(shù)量少，導(dǎo)致我國(guó)藻類良種制種和擴(kuò)繁效率低下。 基因組編輯技術(shù)是未來(lái)精準(zhǔn)育種的關(guān)鍵，是保障相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重中之重?；蚪M選育和基因組編輯等一些新興的精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)目前主要基于陸地農(nóng)作物， 將其應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)藻類育種實(shí)踐在該項(xiàng)目實(shí)施前還面臨關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

項(xiàng)目牽頭單位中國(guó)科學(xué)院海洋研究所藻類研發(fā)團(tuán)隊(duì)在重要經(jīng)濟(jì)海藻基因組編輯及其分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種技術(shù)研發(fā)方面取得突破， 實(shí)現(xiàn)了大型經(jīng)濟(jì)海藻條斑紫菜基因組編輯， 使條斑紫菜成為繼水稻之后具有模式生物物種特點(diǎn)的水生經(jīng)濟(jì)生物， 具有廣泛深遠(yuǎn)的意義。所謂模式生物，即生物學(xué)家通過(guò)對(duì)選定的生物物種進(jìn)行科學(xué)研究， 用于揭示某種具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象， 這種被選定的生物物種就是模式生物。

項(xiàng)目組聚焦重要大型經(jīng)濟(jì)海藻， 也就是目前主要的食用藻類條斑紫菜， 利用基因組編輯技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)育種技術(shù)研發(fā)。 利用優(yōu)化后的基因密碼子，完成重要功能原件的組裝， 構(gòu)建出多個(gè)需要的基因質(zhì)粒載體。 通俗來(lái)講，這種質(zhì)粒載體類似“運(yùn)輸工具”，利用這種“運(yùn)輸工具”可以高效導(dǎo)入紫菜葉狀體和絲狀體中，使其把特定的基因敲升、敲降或者敲除。

通過(guò)一系列的技術(shù)操作， 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了功能基因在條斑紫菜中的過(guò)表達(dá)與反向沉默， 并利用這一方法已獲得多個(gè)具有重要性狀的基因編輯藻株。 這是首次在大型經(jīng)濟(jì)海藻中實(shí)現(xiàn)基因組編輯， 盡管具有重要經(jīng)濟(jì)性狀的藻株還沒(méi)有培育出來(lái)，但是關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)突破。 除了將相關(guān)技術(shù)運(yùn)用在大型經(jīng)濟(jì)藻類上， 項(xiàng)目組也在經(jīng)濟(jì)微藻上進(jìn)行了相關(guān)研究，主要是三角褐指藻。

針對(duì)經(jīng)濟(jì)微藻三角褐指藻， 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了基因轉(zhuǎn)化技術(shù)， 發(fā)明了利用微生物技術(shù)將外源質(zhì)粒載體導(dǎo)入受體三角褐指藻細(xì)胞的新方法，進(jìn)行了功能基因的批量敲除，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)基因的敲除，基因組編輯效率高達(dá)80%以上，實(shí)現(xiàn)了基因組的精準(zhǔn)編輯。

利用精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)，項(xiàng)目培育了具有重要經(jīng)濟(jì)性狀的基因組編輯新種質(zhì)，成功培育了高巖藻黃素含量三角褐指藻新種質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下巖藻黃素相對(duì)含量提高20%以上。這是在國(guó)際上首次獲得了經(jīng)過(guò)基因組編輯的具有重要經(jīng)濟(jì)性狀的微藻新種質(zhì)。

這一新種質(zhì)是藻類良種創(chuàng)制方面取得的重大技術(shù)革新成果， 為我國(guó)系統(tǒng)開(kāi)展精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種奠定了基礎(chǔ)，將有效驅(qū)動(dòng)我國(guó)藻類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，引領(lǐng)了藻類傳統(tǒng)育種到分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種的創(chuàng)新發(fā)展，構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新型藻類產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)體系。

新產(chǎn)品：貝蝦類餌料“藻倍”和“藻佳”

水產(chǎn)養(yǎng)殖可以看成是一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，也就是通過(guò)水產(chǎn)養(yǎng)殖， 把餌料或肥料轉(zhuǎn)化為水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的過(guò)程。 水產(chǎn)養(yǎng)殖單位面積產(chǎn)量的高低和經(jīng)濟(jì)效益的好壞， 在很大程度上取決于使用的餌料是否合理和投餌的技術(shù)是否科學(xué)。 水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要工作之一就是構(gòu)建餌料體系， 目前貝蝦類養(yǎng)殖場(chǎng)一般采用養(yǎng)殖活體微藻餌料， 但活體微藻養(yǎng)殖存在很大的風(fēng)險(xiǎn)性。

針對(duì)貝蝦類養(yǎng)殖過(guò)程中微藻餌料的需求， 項(xiàng)目參與團(tuán)隊(duì)國(guó)投生物科技投資有限公司和中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所利用等鞭金藻在室外管道式光生物反應(yīng)器放大培養(yǎng)工藝，批次培養(yǎng)規(guī)模體積達(dá)到了50噸，細(xì)胞培養(yǎng)濃度可達(dá)1.7 克/升。 培養(yǎng)出的金藻產(chǎn)品生物質(zhì)品質(zhì)較好，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)高，DHA 含量為1.5～2.7%，巖藻黃素含量為1.2～1.8%，蛋白含量為40～50%，總脂肪酸含量為12～14%。

在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目相關(guān)團(tuán)隊(duì)將其開(kāi)發(fā)成貝類育苗餌料“藻倍”“藻佳”等產(chǎn)品。80%的‘藻倍’替代活藻的貝類育苗效果與傳統(tǒng)活藻育苗效果相當(dāng)，能很好地替代現(xiàn)有貝類育苗活藻餌料， 用于扇貝、牡蠣、文蛤、青蛤、菲律賓蛤、泥蚶、縊蟶等貝類的育苗。 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可提高蝦夷扇貝出苗量1 倍，還能提高文蛤苗整齊度和抗氣溫波動(dòng)能力，提高了餌料穩(wěn)定性?！霸寮选笔俏r苗的首個(gè)人工開(kāi)口餌料，同時(shí)可用于蝦苗育苗全周期使用， 與現(xiàn)有蝦苗飼料相比，可提高蝦苗存活率5～20%。

這兩個(gè)產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)， 為水產(chǎn)配合飼料的開(kāi)發(fā)及人工育苗技術(shù)的改進(jìn)提供了理論和實(shí)踐指導(dǎo)， 是藻粉在水產(chǎn)餌料領(lǐng)域應(yīng)用的一次重大探索與實(shí)踐。

“藻倍”、“藻佳”兩款產(chǎn)品可以有效地避免在育苗期間因餌料供給不足而引發(fā)的減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)問(wèn)題，對(duì)提高水產(chǎn)動(dòng)物育苗穩(wěn)定性和苗種質(zhì)量，為我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的健康發(fā)展提供了重要的保障，對(duì)推動(dòng)餌料行業(yè)工業(yè)化進(jìn)程具有積極意義。

在一些特殊情況下，“藻倍”“藻佳”還有新的優(yōu)勢(shì)。 活藻餌料需要微藻專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行培育，在新冠肺炎疫情這種特殊時(shí)期，采用“藻倍”“藻佳”可有效避免減少人員聚集，同時(shí)也解決因相關(guān)人員不能到崗影響育苗生產(chǎn)的問(wèn)題。

目前，“藻倍”和“藻佳”已經(jīng)在山東、河北、浙江、福建、遼寧等區(qū)域進(jìn)行了推廣銷售，并與煙臺(tái)海益苗業(yè)有限公司、黃驊海壬水產(chǎn)種業(yè)科技有限公司等公司簽訂了銷售合同。