法國Roscoff研究所的J. Mark Cock課題組聯(lián)合12個國家100多位學者

褐藻是沿海生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種，常構(gòu)成廣闊的水下森林，但這些生態(tài)系統(tǒng)正面臨氣候變化帶來的嚴重威脅。本研究通過對多個褐藻基因組的分析，系統(tǒng)揭示了其進化歷程，包括從起源到褐藻目（Order）水平的多樣化，以及屬（Genus）水平的微觀進化。研究表明，褐藻譜系的形成伴隨著以下重要基因組變化：新直系同源基因家族的獲得、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域重組能力的增強、水平基因轉(zhuǎn)移事件的增加，以及新型信號分子和關(guān)鍵代謝通路的獲取，尤其是在海藻酸（alginate-based extracellular matrix）、鹵素（halogen）和多酚（phlorotannin）合成相關(guān)的代謝途徑中，這些變化顯著增強了褐藻的生態(tài)適應能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)，基因組多樣化與表型分化密切相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)主要體現(xiàn)在生命史策略的演變和游動孢子鞭毛結(jié)構(gòu)的改變上，這些表型變化可能為褐藻適應多樣化生態(tài)環(huán)境提供了重要支持。同時，大型病毒基因組的整合對褐藻基因組的內(nèi)容和功能產(chǎn)生了深遠影響，這種整合可能通過提供新基因和調(diào)控機制進一步提升其對環(huán)境變化的適應能力。總體而言，本研究從進化基因組學的視角揭示了褐藻的起源與多樣化機制，表明基因組創(chuàng)新、表型分化以及病毒基因組整合是推動褐藻譜系進化的重要驅(qū)動力。這些發(fā)現(xiàn)為理解沿海生態(tài)系統(tǒng)的功能和適應性機制提供了新的理論基礎。

原文鏈接：Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems

重大科研突破

11 月 20 日，國際權(quán)威期刊《細胞》（CELL）發(fā)表了一項由多國學者共同參與的重磅研究成果，首次公布了全球 60 種代表性褐藻的基因組數(shù)據(jù)，中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所的研究員為文章共同通訊作者之一. 此次研究解析了褐藻的重要性狀與生態(tài)多樣性的演化歷程，揭示了褐藻對潮間帶極端環(huán)境的適應機制. 研究發(fā)現(xiàn)新直系同源基因家族的獲得、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域重排、水平基因轉(zhuǎn)移事件以及一系列與生存和適應密切相關(guān)的代謝途徑的演化，共同驅(qū)動了褐藻譜系的發(fā)生與分化，同時還闡釋了褐藻基因組多樣性與生活周期策略和配子鞭毛結(jié)構(gòu)等諸多表型特征多樣性分化之間的緊密聯(lián)系. 此外，廣泛存在的病毒基因組插入事件豐富了褐藻的遺傳多樣性，也是其適應性進化的驅(qū)動力之一. 這一研究成果為深入了解大型褐藻的生物學特性和生態(tài)功能提供了堅實的理論基礎，對褐藻的保護和可持續(xù)利用具有重要意義。

養(yǎng)殖技術(shù)創(chuàng)新

今年，青島農(nóng)業(yè)大學傳來喜訊，該校引進的一種名為 “昆布” 的大型褐藻，以苗種的方式在山東海域平安度過了夏天，這意味著大型褐藻今后在我國的高溫海域、高溫季節(jié)也可以養(yǎng)殖增殖了. 此前，大型海藻底播增殖技術(shù)一直是影響海洋牧場戰(zhàn)略的主要障礙. 青島農(nóng)業(yè)大學的劉升平教授經(jīng)過多年研究，找到了中介生物輔助大型海藻附著的技術(shù)路徑. 利用附著生活型瓣鰓綱貝類瞬間附著的特點，將大型海藻苗種培育在活體貽貝表面，待苗種生長到一定規(guī)格后，把附著有海藻苗種的貽貝撒播到海底，從而實現(xiàn)了大型海藻苗種的二次附著. 這一國際首創(chuàng)的技術(shù)為大型褐藻的養(yǎng)殖增殖開辟了新的途徑，有助于推動海洋牧場的建設和發(fā)展，實現(xiàn)海洋生態(tài)平衡.

產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)

在產(chǎn)業(yè)應用方面，大型褐藻也展現(xiàn)出了廣闊的前景。樂清光語生物科技有限公司作為以藻種為原料生產(chǎn)海藻生物制品的高技術(shù)企業(yè)，一直致力于藻類資源的高效開發(fā)和綜合利用. 目前，該集團已開發(fā)出 100 多種新產(chǎn)品，形成了涵蓋美妝、保健、食品、日化等多個領(lǐng)域的大健康產(chǎn)業(yè). 其藻種、光合細菌產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量、銷售量均躍居全球首位. 此外，本公司不斷推動藻類產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展. 借助先進的信息技術(shù)和智能裝備，持續(xù)更新設備和改造技術(shù)，拉長產(chǎn)業(yè)鏈條，其產(chǎn)品廣泛應用于海洋功能食品、海洋醫(yī)用材料、海洋化妝品等領(lǐng)域，為推動海洋經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展貢獻了力量.

生態(tài)保護挑戰(zhàn)

然而，大型褐藻的生存也面臨著諸多挑戰(zhàn)。據(jù)新華社 7 月 4 日消息，一項新研究發(fā)現(xiàn)氣候變化可能導致褐藻和海草的全球分布范圍縮減. 作為沿海生態(tài)系統(tǒng)的重要初級生產(chǎn)者，褐藻在全球碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)平衡中發(fā)揮著不可或缺的作用. 但隨著氣候變化的加劇，如氣溫升高、海洋酸化等，大型褐藻的適宜生存環(huán)境可能受到影響，進而威脅到整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定. 因此，加強對大型褐藻的生態(tài)保護，減少人類活動對海洋環(huán)境的影響，對于維護海洋生態(tài)平衡至關(guān)重要。

大型褐藻作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其科學研究、養(yǎng)殖技術(shù)創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展都取得了顯著進展，但同時也面臨著生態(tài)保護等方面的挑戰(zhàn)。未來，需要進一步加強科研投入，推動大型褐藻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時采取有效措施保護其生態(tài)環(huán)境，讓大型褐藻在海洋中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。