长海带与狭叶海带的种群遗传动力学研究

Saccharina japonica is one of important marine crop in China. To understand the genetic diversity, genetic structure and interspecies isolation characteristics of the wild relatives of S. japonica are beneficial to the genetic selection and breeding for cultivated kelp. With simplified genome sequencing technology (2b-RAD), we aim to conduct the population genetic and comparative phylogeographic study for S. longissima and S. angustata. The objectives of our study are: 1) to explore genetic diversity and genetic differentiation patterns; 2) to explain the genetic structure patterns and mechanisms of demographic history; 3) to investigate the range shift and suitable distribution areas of the kelp with ecological niche models, and predict how the climate influence the distribution of these two relatives. We will conduct comprehensive research of population dynamics based on marine environmental data, genetic data and ecologic data. Our results will be important for the genetic improvement and effective use of wild germplasm of S. japonica, but also beneficial for biodiversity conservation of kelp resources in the Northwestern Pacific.

海带是中国海藻养殖产业的重要品种之一，厘清其原产地（北海道沿岸）海带近缘种的遗传多样性现状、种群结构和种间隔离特征等，是突破我国养殖海带种类单一和资源退化等瓶颈、保持海带养殖产业可持续发展的重要途径。本项目基于简化基因组（2b-RAD）技术对具有引种价值的2个近缘种（长海带和狭叶海带）进行群体进化和比较系统地理学研究，旨在：1）解析海带近缘种的多样性分布和种群遗传分化模式，检测近缘种间是否存在基因渐渗；2）探讨海带近缘种时空遗传格局及潜在的种群变动机制；3）基于生态位模型重建海带近缘种自末次冰盛期以来的扩散动态及适生分布，预测全球气候变暖对近缘种地理分布区的影响。本项目通过整合海洋气候、遗传及生态环境等多维数据，系统解析海带近缘种的种群动力学过程，相关结果不仅有助于我国海带杂交选育和野生种质资源的引种，而且可为西北太平洋沿岸海带属海藻的多样性保护提供重要理论指导。

海带养殖业是我国水产养殖的支柱产业之一，养殖海带产量位居世界第一。近年来，我国养殖海带面临种质退化、产量下降、抗病（逆）能力下降等诸多瓶颈问题，严重制约我国海带产业的可持续发展。野生海带变种及其近缘种是我国海带品系选育中最具有应用前景的种质资源，但缺乏对其遗传背景的详细了解。本研究基于线粒体标记、微卫星标记及全基因组SNP标记，从种群遗传学的角度厘清了原产地野生海带的遗传背景。主要研究目标包括：1）探明了野生海带及其近缘种的遗传多样性水平及遗传结构，检测了自然界中近缘种间的杂交水平；2）厘清野生海带及其近缘种间的起源演化关系；3）预测了全球气候变暖的背景下，海带及其近缘种的地理分布动态。相关结果不仅可以为野生海带种质资源的保护提供科学指导，还可为我国优质海带品种的培育和改良提供理论依据，这对解决我国海带养殖业现存问题、实现可持续发展具有重要的科学意义。