Nature Communications (April 24) 在线发表了题为“Saccharina genomes provide novel insight into kelp biology”的研究论文，该论文系黄海水产研究所海藻研究团队与中国科学院北京生命科学院、复旦大学和中国科学院大学等单位，在国家863计划课题、国家科技支撑计划课题及国家自然科学基金重大研究计划等项目资助下合作完成。论文研究解析了大型褐藻—海带的基因组，阐述了其进化和适应的分子机制，揭示了我国养殖海带群体生物多样性不足的现状，为大型褐藻种质资源研究和利用提供了新的数据和启示。
大型褐藻是温带海域近岸最主要的初级生产力，也是世界上最重要的海洋蔬菜和褐藻胶工业用海藻，具有重要的生态功能和经济价值。为深入解析褐藻的进化历程和适应机制，挖掘与利用褐藻重要功能基因，加快分子育种和生物多样性保护的进程，黄海所发起并主持实施了大型褐藻基因组计划。海带基因组文章的发表表明该计划已经取得重要进展。
研究团队获得了海带主要栽培品系的高质量基因组组装结果，组装大小为537 Mb，覆盖了全基因组序列的98.5%，共有18,733个蛋白编码基因。比较基因组学分析发现海带基因组扩增主要源于基因家族的扩增，海带与丝状褐藻水云的祖先获得1,240个基因家族，其中与细胞壁合成、卤素代谢、发育与防御有关的基因家族出现明显扩增。进一步的功能分析发现，褐藻胶合成关键酶甘露糖醛酸C-5差向异构酶及卤素代谢关键酶卤素过氧化物酶通过基因大量复制实现其功能分化。
中国的海带栽培面积和产量占世界总量的90%以上，直接和间接产值超过百亿元。然而，近年来我国乃至世界海带育种难以取得突破性的进展、单产很难大幅提升，主要原因是目前海带品种的生物多样性水平低，遗传基础狭窄，匮乏的种质和基因资源成为制约海带育种研究的关键。研究人员获得了有代表性的7份养殖海带和9份野生海带的高覆盖度基因组草图，通过比较分析，在全基因组水平上全面解析了栽培和野生海带种间遗传变异，从养殖群体中平均识别了约0.94M SNVs和96K的小INDELs，从野生群体中平均识别了约2.27M SNVs和274K的小INDELs。这些遗传变异位点为后续的驯化基因选择及优质品种选育提供了重要的数据基础。尽管养殖海带和野生海带存在不同程度的基因交流，但中国养殖海带主要来源于日本的同一个地理群体，养殖品系由于频繁自交已经呈现明显的退化状态。
该论文报道了首例大型褐藻泛基因组研究成果，为研究海带的遗传多样性及进化历程提供了范例，奠定了解析重要驯化性状建成、发掘优异基因/标记的基础；同时，为海带种质资源的保护、开发、利用和拓宽海带育成品种遗传基础、推进海带新品种培育进程提供了信息资源。
论文链接： http://www.nature.com/ncomms/2015/150424/ncomms7986/full/ncomms7986.html























（生态室 供稿）