海洋所研究揭示海带脆性差异与细胞壁组成的关联性

近日,中国科学院海洋研究所海藻化学与海洋药物研究组联合海藻种质库建设与种质资源发掘利用研究组及产业合作单位大连海宝渔业有限公司开展了经济褐藻海带(Saccharina japonica)性状-成分关联分析,揭示了细胞壁多糖含量与组织结构是影响藻体韧性的重要关联因素。相关成果发表于国际藻类学期刊Journal of Applied Phycology。

海带是我国养殖规模最大、产量最高的经济褐藻,在食品、化工、医药等领域具有重要产业价值。养殖与采收过程中,海带易脆、易断裂的特性会导致风浪损失损耗严重,是制约产业提质增效的关键难题。

科研团队以采自辽宁大连脆性差异显著的两个遗传背景明确、同海区共养的海带克隆品系(E、T)为研究对象,其中E 组为已审定杂交品种相关材料,T 组为大连本地养殖群体来源材料,通过力学测试、冷冻电镜、组织化学染色与细胞壁多糖定量分析,系统解析了海带韧性的物质基础。研究发现,韧性优良品系(E组)不仅在刚度和强度上优于易脆品系,断裂伸长率也更高。结构观察显示,韧性品系细胞壁更厚、排列致密、存在很强的粘连性,而易脆品系(T组)细胞壁薄、结构疏松、存在明显间隙。成分分析证实,韧性优良品系褐藻胶、纤维素、半纤维素含量显著更高,多糖网络更完整连续,而褐藻胶的M/G比值无显著差异。

图1 两组不同脆性海带Saccharina japonica的细胞壁结构。

E组:(a) 20 μm;(b) 10 μm;(c) 4 μm;T组:(d) 20 μm;(e) 10 μm;(f) 4 μm。

图2 E组(浅绿)与T组(深绿)的细胞壁主要成分(干重,%)

本研究表明,海带韧性与细胞壁多糖含量及结构致密性密切相关,特别是褐藻胶和半纤维素的含量。这为海带耐风浪、耐采收损耗性状评价和品系筛选提供了可量化指标和科学依据,对推动我国海带养殖减损增效和产业高质量发展具有参考价值。研究得到山东省重点研发计划、国家现代农业产业技术体系和中国科学院战略生物资源计划的共同资助。

论文信息:

Wenxuan Wang, Xiaodong Li, Lihua Geng*, Shaojun Pang, Xiaofei Leng, Quanbin Zhang*. Brittleness in farmed Saccharina japonica is traced to cell wall composition and organization. Journal of applied phycology, 2026. https://doi.org/10.1007/s10811-026-03880-2


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