海带分子系统地理学研究

Saccharina japonica is one of the most important mariculture seaweeds. Germplasm degeneration is a major problem to S. japonica cultivation, so it is need to carry out the study of germplasm resources introductions and improvements. This research intends to use experimental methods of molecular biology and statistical analysis methods to carry out the phylogeography study of S. japonica, analyze the phylogenetic relationships and genetic diversity of different geographic populations, combined with the study results of ancient geology, oceanography and climatology，speculate the origin of S. japonica and geographical boundaries of different variations and evolutionary process of the geographical patterns. It will not only be able to fill up the blank of the S. japonica moclecular phylogeography study, but also lay a theoretical foundation for the future protection and introduction of germplasm resources by the investigation to genetic diversity characteristics of different geographic populations. It can solve the germplasm degeneration problems and ensure the healthy development of S. japonica aquaculture.

海带是我国的重要海水养殖品种，海带养殖业面临的一个重要问题就是海带养殖品种种质退化，亟需开展原产地种质资源的收集与保存，进行品种的引进与改良。本项目拟运用分子生物学实验方法及统计学分析方法，开展海带的系统地理学研究，分析不同地理种群的系统发育关系及遗传多样性空间分布状态，结合古地质学、海洋学及气候学研究成果，推测海带的起源、变种的地理边界和地理格局的历史演化过程。本项目的开展不但可以填补海带分子系统地理学研究的空白，而且通过海带遗传多样性空间分布特征的研究，为今后种质资源的保护和引种打下理论基础，从而解决海带养殖业面临的种质退化问题，保证该产业健康发展。

本项目运用分子生物学实验方法及统计学分析方法，对采集到的35个海带地理种群开展了遗传多样性、种群结构和动态变化的研究分析。结果表明：日本北海道地区的野生海带种群具有最高的遗传多样性，日本北海道渡岛附近的海带种群其遗传多样性最高，其特有单倍型最多，特有等位基因频率也最高，说明该地可能是野生海带的起源地；野生海带种群的迁移过程是从北海道南部沿海，逐渐向北部迁移，在日本海形成之后，对马暖流进入日本海，在洋流的带动下使得海带在俄罗斯萨哈林岛沿海都有分布；随着里门寒流从鞑靼海峡流入，寒流带着萨哈林沿岸的野生海带沿着日本海西岸南下，最终形成了该地区的野生海带种群；日本北海道西北部的野生海带种群是从最古老的海带种群中分化而来，由于高温、高盐的对马暖流沿着北海道西海岸北上的时候，在日本北海道北部的利尻岛和宗谷岬附近开始变弱，使其附近的海水温度也较低，海带适应了该地区海洋环境，并形成了独特北海道西北部的种群；北海道西北部的种群和萨哈林岛野生海带种群可能发生了遗传混杂，从而形成现今萨哈林岛的海带种群。本项目完成了西北太平洋海带分子系统地理学研究，探明海带遗传多样性分布特征，推测了海带起源及种群形成的动态历史，为今后种质资源的保护和引种打下基础，从而解决海带养殖业面临的种质退化问题，保证该产业健康发展。