Ученые создали метод селекции термостойких водорослей для теплеющих морей

Триплоидные спорофиты Undaria pinnatifida (a,b,c) и их спорофиллы (e,f,g) и их диплоидные аналоги (d, h). Автор: IOCAS

Виды бурых водорослей, такие как Saccharina japonica и Undaria pinnatifida, являются важными мировыми экономическими ресурсами. Однако глобальное потепление, сопровождающееся повышением температуры морской воды, серьезно влияет на культивирование водорослей. Эта реальность сделала разработку новых, термостойких сортов водорослей с более широкой адаптацией неотложным приоритетом для смягчения климатических угроз.

В то время как триплоидная селекция широко применяется в наземных сельскохозяйственных культурах, она редко использовалась для морских водорослей.

Чтобы решить эту задачу, исследовательская группа под руководством профессора Шань Тифэна из Института океанологии Китайской академии наук разработала новый метод селекции триплоидных сортов у видов бурых водорослей.

Исследование было опубликовано в Journal of Phycology.

Предыдущие исследовательские усилия позволяли получать диплоидные гаметофиты от гетерозиготных спорофитов через апоспорию, но пол этих гаметофитов был переменным и непредсказуемым. Эта нестабильность затрудняла проведение точных скрещиваний для разработки триплоидных линий.

«Эта проблема стала основным техническим узким местом, ограничивающим триплоидную селекцию у бурых водорослей», — отметил профессор Шань, ответственный автор исследования.

Опираясь на технологию создания популяций удвоенных гаплоидов и используя в качестве целевого вида Undaria pinnatifida, исследователи предложили новый подход: генерация гомозиготных диплоидных гаметофитов путем индукции апоспории у удвоенных гаплоидных спорофитов с последующим скрещиванием этих гомозиготных диплоидных гаметофитов с гаплоидными гаметофитами для получения триплоидных спорофитов. Этот метод эффективно решает упомянутое техническое узкое место.

В частности, исследователи сначала получили удвоенные гаплоидные спорофиты через самоопыление однодомного гаметофита. Затем они получили однополые (мужские) диплоидные гаметофиты через апоспорию. Эти мужские диплоидные гаметофиты были скрещены с тремя клональными линиями женских гаплоидных гаметофитов, что привело к успешному развитию трех триплоидных гибридных линий.

Испытания по культивированию, проведенные на ферме по выращиванию водорослей, показали, что по сравнению с обычными диплоидными сортами триплоидные гибриды демонстрировали превосходные характеристики: более высокую скорость роста, более длинные слоевища, улучшенную устойчивость к высоким температурам и старению, а также заметную характеристику стерильности.

«Метод триплоидной селекции, установленный в этом исследовании, может быть применим и к другим видам бурых водорослей, поскольку они имеют сходный жизненный цикл», — добавил профессор Шань.

Это исследование предоставляет практический инструмент полиплоидной селекции для бурых водорослей, помогая разрабатывать более выносливые и адаптируемые сорта для поддержки стабильного развития индустрии выращивания водорослей.

Больше информации: Tifeng Shan et al, Breeding of triploid Undaria pinnatifida through crossing aposporous gametophytes derived from doubled haploid sporophytes with haploid gametophytes, Journal of Phycology (2025). DOI: 10.1111/jpy.70107

Источник: Chinese Academy of Sciences