匍枝马尾藻有性繁殖和人工育苗的初步研究

邢珊珊，邹潇潇，林 勇，朱 军，黄惠琴，鲍时翔

( 1. 海南大学 农学院，海南 海口 570228； 2．中国热带农业科学院 热带生物技术研究所，海南 海口 571101 )

匍枝马尾藻有性繁殖和人工育苗的初步研究

邢珊珊1,2，邹潇潇2，林 勇2，朱 军2，黄惠琴2，鲍时翔2

( 1. 海南大学 农学院，海南 海口 570228； 2．中国热带农业科学院 热带生物技术研究所，海南 海口 571101 )

为研究匍枝马尾藻有性繁育过程的特点和人工育苗的可行性，通过野外观察和室内培养观察的方法，对匍枝马尾藻雌雄生殖托特点、受精卵分化等有性繁育过程、以及假根的形成、幼苗发育进行了研究，此外还对匍枝马尾藻的人工育苗进行了初步探索。试验结果表明，匍枝马尾藻的繁殖季节集中在每年的5—6月份；水温达到28 ℃时，生殖托出现排精排卵现象；从受精卵发育到形成具有假根的幼苗约需要48 h；幼苗发育缓慢，35 d后出现原生叶。人工育苗结果显示，幼苗栽培35 d，幼苗株高为2.5～3 mm，密度为6～10株/cm2；海区栽培60 d后，匍枝马尾藻幼苗株高可达到7 cm，幼苗密度为2株/cm2。本试验结果为匍枝马尾藻的人工规模环境育苗提供了技术指导。

匍枝马尾藻；有性繁殖；人工育苗

匍枝马尾藻(Sargassumpolycystum)属于褐藻门、墨角藻目、马尾藻科、马尾藻属。藻体黄褐色，高度约60～100 cm，主干具有疣状凸起，其顶端有数条匍匐枝，雌雄异株，生于低潮带和潮下带的岩石上[1]。匍枝马尾藻不仅是一种可食用褐藻，还可以作为药用藻[2]、工业用藻和生物能源藻[3]。马尾藻生长快,环境适应能力强，对海洋生态环境修复也具有重要意义[4]。

匍枝马尾藻广泛分布于热带和亚热带国家，如印度尼西亚、泰国、越南以及中国的广东、海南等地海域[5]。海南岛地处热带北缘，年平均气温22～27 ℃，阳光充足，海域辽阔，拥有丰富的马尾藻资源，其中匍枝马尾藻是海南大型海藻的优势种之一。目前工业用马尾藻的主要来源是通过采摘野生藻体获得，但是野生的匍枝马尾藻生长具有季节性[6]，限制了对匍枝马尾藻的研究和应用。因此对马尾藻进行人工培育，对获得具有稳定品质和产量的藻体具有重要意义。

马尾藻中，鼠尾藻(S.thunbergii)、羊栖菜(S.fusiforme)有性繁殖和人工育苗技术已经得到充分研究[7-10]；其他马尾藻如瓦氏马尾藻(S.vachellianum)、硇洲马尾藻(S.naozhouense)、莫氏马尾藻(S.mucclurei)等有性生殖亦有相关研究报道[11-13]。匍枝马尾藻作为亚热带大型马尾藻中的优势种之一[5]，其有性繁育研究报道很少。本文立足于匍枝马尾藻的有性繁育和个体发育过程观察以及育苗技术的研究，揭示匍枝马尾藻的生长发育规律，不仅可以丰富对马尾藻种群有性繁育特征的认识，还能对以后的匍枝马尾藻规模化人工养殖提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 样品来源

于2015年5月中旬在海南省琼中市青葛村海区，采集自然生长情况下能够区分出雌雄生殖托的匍枝马尾藻成熟藻体并带回实验室，利用显微镜检查生殖托的成熟情况。

1.2 方法

1.2.1 匍枝马尾藻性成熟特征和有性繁育过程观察

采用连续变倍体视显微镜(OLYMPUS SZX12)和数码拍照的方法，观察并记录雌雄生殖托形态和大小等特征，以及受精卵分化、假根形成，幼苗生长等过程的特点。

1.2.2 匍枝马尾藻人工育苗

挑选性成熟的匍枝马尾藻，先用过滤的海水冲洗一遍，然后对藻种进行2 h阴干处理，刺激配子体集中放散。采苗主要有两种方式：(1)直接采苗法：将处理好的附苗器(布帘，2 m×0.4 m)平铺在育苗池底，然后将清洗干净的种藻均匀撒于附苗器上，让受精卵自然脱落附着到附苗器上；(2)幼苗喷撒法：收集受精卵，均匀喷撒到附苗器上，让幼苗附着于附苗器上[16]。育苗池中采取通气的方式，对幼苗进行流水培养，水温27～29 ℃，期间对苗帘进行定期冲刷，对幼苗生长进行观察并计算附苗密度。

1.2.3 幼苗的海区栽培

将幼苗株高约3 mm且长势良好的苗帘，从育苗池转移到浙江洞头马尾藻栽培海区进行挂养育苗，并定期对苗帘进行洗刷，以清除杂藻、污泥等附着物。

2 结果与分析

2.1 有性生殖过程观察

匍枝马尾藻属于亚热带海藻，其生殖季节主要集中在5—6月。当海水温度升至25～28 ℃时，匍枝马尾藻进入生殖生长。本试验对匍枝马尾藻观察发现，匍枝马尾藻的主干上生出7～9个初生分枝，每个初生分枝上生有32～40个次生分枝，每个次生分枝又长出约10～23个生殖枝，每个生殖枝上的生殖托数量为3～5个。匍枝马尾藻为雌、雄异株(图1a)；通常雌托扁压状，常分叉，顶端有锯齿，株高为5～10 mm，雄托圆柱形，一到两次分叉，株高为8～20 mm(图1b)。成熟的精子和卵子通过生殖窝孔排到体外，卵细胞(直径约100 μm)(图1c)通常黏附于生殖托上等待受精，受精后脱离或直接在生殖托上发育形成幼苗(图1d)。

图1 匍枝马尾藻的生殖枝、生殖托和挂卵的雌生殖托a：成熟期雌雄匍枝马尾藻藻体(左为雌性藻体，右为雄性藻体)；b：雌雄生殖托(左为雌生殖托，右为雄生殖托)；c：雌性生殖托排卵现象；d：雌性生殖托挂卵现象.

观察发现，在室温条件下培养16～18 h后，卵子从生殖窝排出挂于生殖托上等待受精。完成受精后，大约5 h细胞开始分裂，每2～4 h分裂一次，从二分裂、四分裂到形成手雷状的囊胚细胞需要24 h。手雷状囊胚细胞一端较宽，一端较窄且尖，较窄的一端产生短的透明假根小突起，假根小突起生长迅速，约24 h假根的长度可以超过幼苗的长度(图2g)，之后假根的数量和长度不断增加，形成胚苗。随着培养时间的延续，幼苗颜色先由黄褐色变成深褐色，然后幼苗长度开始增加，培养1周后，幼苗的株高约200 μm。

图2 匍枝马尾藻早期发育的观察a～d，受精卵化过程，受精卵需要24 h通过多次分裂形成梨形的胚苗；e～g，假根萌发和形成过程，24 h后假根具体较强附着能力；h，幼苗.

2.2 幼苗的生长

将收集的受精卵均匀播散到布帘上。幼苗附着1 d后，对苗帘幼苗的密度进行统计，平均密度为35株/cm2。从受精卵发育到形成梨形幼苗需3～7 d，幼苗细胞分裂，变长变粗，生长缓慢(图3a,b)。培养15 d后发现在幼苗距离假根较近的部位细胞出现分化(图3c)；培养20 d后，幼苗分化成第二个短圆柱状分枝(图3d)；培养30 d后，幼苗形成3个圆柱状分枝并且长度伸长到2～4 mm，幼苗附着能力增强(图3e)；培养到65 d，幼苗出现6～8个原生叶片，叶片边缘出现锯齿状，幼苗长度约2 cm，幼苗平均密度为2株/cm2。实验室条件继续培养观察发现藻体几乎停滞生长(图3f)。

图3 匍枝马尾藻幼苗的发育过程a：培养2 d的幼苗；b：培养7 d的幼苗；c：培养15 d幼苗；d：培养20 d幼苗；e：培养30 d的幼苗；f：培养65 d的幼苗.

2.3 匍枝马尾藻的人工育苗

在2015年5月下旬对性成熟的匍枝马尾藻进行了两种方式的人工育苗。结果见表1。由图1可见，直接采苗法采集到的幼苗培养35 d后苗体株高、出苗密度均比幼苗喷撒采集的苗体株高和出苗密度要高；且每张苗帘的苗量比幼苗喷撒法苗量高了66%。

表1 匍枝马尾藻育苗试验结果

2.4 匍枝马尾藻海区栽培

在育苗池培养35 d后，幼苗株高达到2～3 mm,幼苗附着力较强。空运到浙江洞头马尾藻栽培基地进行挂养，定期对苗帘进行清洗。在海区挂养2个月观察发现，幼苗藻体褐色，生长健壮，株高到达7 cm；开始出现匍匐状主干，主干上生出疣状凸起；匍枝马尾藻幼苗的密度为2株/cm2。

3 讨 论

3.1 匍枝马尾藻生殖季节和有性繁殖过程

马尾藻不同种属的生殖季节对温度要求有一定的差异性[14]。王久飞等[15]研究发现青岛海区的鼠尾藻在温度18～23 ℃时出现生殖高峰，水温高于24 ℃部分排卵排精后的生殖托开始衰败腐烂；无肋马尾藻(S.fulvellum)的生殖季节集中于温度为10 ℃的3—4月份[17]；硇洲马尾藻的生殖季节集中在4月中旬至5月上旬，水温为26 ℃[18]。 本试验中发现，匍枝马尾藻的生殖季节出现在5—6月，水温27～29 ℃，生殖托大量排放卵子和精子完成受精和孢子发育。但水温高于29 ℃，匍枝马尾藻的生殖托开始腐烂。这种现象可能是因为匍枝马尾藻属于亚热带海藻，藻体成熟温度略高于其他马尾藻。但是温度过高藻体自溶，这是在马尾藻属中普遍存在的生理性现象[19]，此发生机理还需进一步深入研究。

通过有性繁育进行人工育苗，在一些马尾藻种类中技术已经非常成熟[18]。研究发现，不同马尾藻属物种间在生活周期、生殖特性和人工培养方面有很多的相似性[20]。在本试验中，匍枝马尾藻的受精卵分化和幼苗发育过程和鼠尾藻、羊栖菜、莫氏马尾藻等马尾藻种的发育过程也表现类似。受精卵分裂开始就产生极性，当细胞分裂形成囊胚期细胞，能明显看到幼苗一端有假根形成。当假根形成具有附着能力之后，幼苗才开始生长。在室内培养的幼苗在形态上和其他马尾藻差异不大。

3.2 匍枝马尾藻人工育苗和海区栽培

规模化养殖马尾藻的前提是能够有效培育出足够数量和品质的马尾藻种苗[21]。羊栖菜和鼠尾藻的人工育苗技术已相对成熟，本研究采用类似的育苗技术对匍枝马尾藻进行人工育苗，匍枝马尾藻幼苗的平均附苗密度为2～3株/cm2，考虑匍枝马尾藻匍匐枝生长的特点，当前幼苗密度已经可以满足育苗需求。对于试验中幼苗喷撒法，出苗率和幼苗生长状态不佳等问题，下一步研究应该进一步重点关注匍枝马尾藻种藻采集的方式和时间，以提高幼苗的品质。海南夏季海水温度高达30～31 ℃，不利于幼苗发育。本试验将匍枝马尾藻幼苗转移到浙江洞头进行栽培，水温控制在26 ℃左右，海区挂养60 d后，匍枝马尾藻幼苗已经分化出具有疣状凸起的主干，下一步将在海南探索幼苗发育的适宜温度条件。

本试验通过对匍枝马尾藻有性繁殖过程和人工育苗的初步研究，揭示了匍枝马尾藻受精卵早期发育和幼苗生长过程；此外，通过对人工育苗的探索，培育出了生长状况良好的匍枝马尾藻幼苗，说明对匍枝马尾藻进行人工育苗具有可行性。但是，如何确定出适合的采苗时间，以提高幼苗品质和幼苗成活率等有待进一步研究。

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SexualReproductionandArtificialBreedingofBrownAlgaSargassumpolycystum

XING Shanshan1,2, ZOU Xiaoxiao2, LIN Yong2, ZHU Jun2, HUANG Huiqin2, BAO Shixiang2

( 1． College of Agriculture, Hainan University, Haikou 570228, China; 2． Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China )

In order to study the characteristics of sexual reproduction process and explore the feasibility of artificial seedling of brown algaSargassumpolycystum, a systematical observation was conducted through the method of field observation and indoor-culture observation including characteristics of male and female receptacles, differentiation of the fertilized egg, rhizoid formation, growth of the young seedling. In addition, the artificial seedling experiments were carried out in the laboratory. The results showed that the reproduction was found around May and June annually at temperature of 28 ℃, and that eggs and sperms were release from receptacles. It took 48 hours for the fertilized eggs to develope into young seedling with rhizoid; after 35 days, the protophyll were formed. The artificial breeding indicated that the brown alga had body length of 2.5—3 mm, and the average seedling density of 2—3 per cm2; after 60 days cultivation, the length of the brown alga reached to 7 cm, with average seedling density of 2 per cm2.The findings laid the technical guidance to artificial seedling ofS.polycystum.

Sargassumpolycystum; sexual reproduction; artificial breeding

S968.4

A

1003-1111(2016)04-0376-05

10.16378/j.cnki.1003-1111.2016.04.011

2015-12-14；

2016-02-29.

国家海洋公益性行业科研专项(2014050402)；国家海洋经济创新发展区域示范项目(12PYY001SF08-ZGRKY-1)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(ITBB2015RC07、1630052015038)；海南省科技兴海专项(XH201408).

邢珊珊(1988—)，女，硕士研究生；研究方向：马尾藻生长和有性繁育.E-mail:XSS306908@163.com.通讯作者：鲍时翔(1966—)，男，研究员；研究方向：海洋生物技术.E-mail:bsxitbb@163.com.