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快来和上海海洋大学教授周志刚一起探索海带的性别吧!

2018-07-05 09:48:00  中国水产养殖网  出处:澎湃新闻        浏览量: 4329 次 我要评论

周志刚,博士学位。上海海洋大学海洋生物学教授,生物学专业博士生导师。

中国海洋湖沼学会藻类学分会常务理事。1992年7月于西北师范大学生物系植物学专业获理学硕士学位。1995年12月毕业于缅甸皇家国际代理大学生物科学与技术系植物学专业,获理学博士学位。1998年3月自中国科学院海洋研究所海洋科学博士后工作站出站后,来到上海水产大学渔业学院(现上海海洋大学水产与生命学院)从事植物及藻类生物技术方面的教学与科研工作。
 
跟随前人脚步,钻坚研微

1996年1月,刚到中科院海洋所作博士后研究工作时,周志刚教授才开始接触海带的研究。他介绍道,中国的海带养殖业在上个世纪五十年代有了重大突破。海带养殖的第一步是育苗。在五十年代,海带育苗方式从自然育苗改成“夏苗”培育,即把待成熟的孢子体留下,等到七、八月份时诱导成熟以释放孢子,孢子附着以后长出配子体,配子体分别长出精子囊和卵囊,卵在受精后发育成小孢子体。第二步是养殖。经过一个多月的培育,这些小孢子体就长成可以下海养殖的小苗。栽培时,把小苗像水稻的秧苗一样分开,固定在绳子上放进海里。考虑到海带的生长需要光,创造性使用了“浮筏”便于海带漂浮以接受到适宜的光线。海带的浮筏式养殖方式开创了先例,推动了中国的海产养殖技术的发展,从而掀起了中国海水养殖业的“第一次浪潮”。第三步是施肥。近海养殖的肥料主要靠稻田或小麦地中那些没有被农作物吸收利用的氮肥、磷肥等,它们随着径流的雨水进入到海区,所以近岸养殖一般不需要施肥。若不在近海养殖或近岸养殖但海带养殖密度很高时,则必须人工施肥才能满足海带的生长需求。聪明的中国人利用“陶罐施肥”以及发展到目前的“挂袋施肥”,从根本上解决了海带养殖的施肥问题,这样也使海带的“离岸”养成变成了现实。

在前人解决了海带的育苗、养殖、度夏、施肥等问题之后,周志刚教授及其团队成员对海带染色体生物学进行了深入的探讨。早在1963年,英国利兹大学埃文斯教授就在《Nature》中撰文写报道说,在掌状海带里存在类似于人的大型X染色体和Y染色体以确定其配子体的性别。此后,日本和中国的学者也作过许多类似的研究,但在海带的染色体中没有找到类似于人类的X和Y的U/V性染色体。一般来说,二倍体中的同源染色体能够进行配对,是因为在同源染色体的同一位点存在着等位基因;但性染色体,因长期演化而发生了分化,难以像常染色体一样进行配对。据此,若想了解海带是否有U/V性染色体,只要将它的染色体进行配对,就可能得到我们的预期结果。如何使如此小的海带染色体配对,是周志刚教授目前要解决的问题。纵观研究的历程,利用常规的细胞学方法进行染色体分带,对海带染色体进行配对研究,是难以行得通的,但荧光原位杂交(FISH)技术则是一个很好的选择。为此,周志刚教授早在2010年就派1名研究生去北京的中科院遗传所进行半年的学习,掌握这门关键技术。至今已能利用FISH技术将核糖体RNA的基因序列以及端粒序列定位到海带的染色体上,后续还在探索其它的标记,这样就可以根据这些标记对海带染色体进行配对研究。如果有一对异型的染色体不能配对,那么,通过对这两个染色体的测序分析,理论上就有可能会找到海带的U/V性别染色体。
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海带染色体(蓝光)端粒序列(红色)的荧光原位杂交图(Yang et al., 2017)
 
二十年持之以恒,步履不停

周志刚教授说:“从事海带研究二十年,最大的感受就是持之以恒做一件事,这样才有可能成功”。因为课题目前还处于基础研究的阶段,拿到的课题经费不足以支付课题组每年四、五十万的开支,所以有时候实验经费会跟不上,但令人欣慰的是学校的“085项目”给予了很大支持,在实验室基础设施建设等方面提供了保证。他认为研究工作得要一步步地往前推进,必须要花费大量的时间和精力,要求研究人员具有毅力和耐心,努力攻克在研究过程中遇到的技术瓶颈,比如目前来说,把只有小麦染色体十分之一大小的单个海带染色体拿出来就是一个技术挑战。只有不断地一一攻克这些技术难题,才能取得新的研究成果,达到目前的研究水平。“另一个感受就是我的研究生们都非常乐意做这个具有挑战性的工作。工作确实很辛苦,我非常感谢他们对工作的热情以及所付出的努力和贡献。”周志刚教授说,“因为文章发表的延滞性,一般在毕业后一两年,这些研究生才能拿到学位。如果能尽早地让他们发文章,可能在学校里就可以获得奖学金和荣誉。但他们从来都不抱怨,埋头苦干,希望能达到我们既定的目标和结果。”

目前,在海带分子细胞遗传学研究方面,周志刚教授所在团队的研究成果位于世界前列,他希望在自己退休之前能够弄清楚海带的细胞里是否存在类似于人类X和Y的U/V性染色体。与分子生物学的数据本身不同,周志刚教授的研究能将这些抽象的理论数据,在细胞中用更形象的图片且更直观地展现出来。周志刚教授希望能通过自己的研究来把海带性染色体的相关问题搞清楚,他说:“目前处于研究的关键阶段,不仅要继续把基础研究工作做好,更要把目标染色体分离出来,这样才能继续进行更深入的研究。这是我们以后要继续努力去探索的方向。”


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