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      測序藻類的基因組可能有助于生物燃料的生產

      在我們的骨干祖先爬上陸地之前,有一群古老的藻類在世界的海洋中進化。它們如此眾多,以至于它們巨大的花朵會影響天氣,它們占世界海洋中所有光合作用的30%至40%。但是直到最近,對這些單細胞生物感興趣的科學家對他們的基因幾乎一無所知。

      測序藻類的基因組可能有助于生物燃料的生產

      華盛頓大學的科學家們對其中一種藻類的完整基因組成進行了測序。正如他們最近在PLOS遺傳學雜志上報道的那樣,這是研究人員第二次對其中一種生態(tài)學上重要且豐富的藻類(稱為haptophytes)的基因組進行測序。研究人員希望能夠更好地了解它們,并將它們轉化為水產養(yǎng)殖,生物燃料生產和營養(yǎng)的重要新工具。

      “Haptophytes在二氧化碳管理中非常重要,它們在水產食物鏈中形成了一個關鍵環(huán)節(jié),”資深作者和UW生物學教授Rose Ann Cattolico說。“這個新的基因組向我們展示了這個群體。”

      Cattolico和她的團隊研究的haptophyte是Chrysochromulina tobin,它在全球的海洋中茁壯成長。研究人員花了數(shù)年時間進行了一系列實驗,對所有的Chrysochromulina基因進行測序,并了解這種生物如何在一天內打開和關閉不同的基因。在這個過程中,他們發(fā)現(xiàn)Chrysochromulina將成為研究藻類如何產生脂肪的理想主題,這是一個對營養(yǎng),生態(tài)和生物燃料生產很重要的過程。

      “事實證明,他們的脂肪含量在白天變高,在夜間下降,”Cattolico說。“一個非常簡單的模式,非常適合后續(xù)行動。”

      她認為脂肪含量的這些極端變化 - 即使在一天的范圍內 - 可能有助于生態(tài)學家了解水柱中的微觀動物何時選擇對這些藻類進行盛宴。但是關于藻類如何調節(jié)其脂肪儲存的知識也可以幫助人類。

      “由于生物燃料的生產,藻類最近對普通民眾越來越熟悉,”卡托利科說。“我們需要一種簡單的藻類來觀察脂肪生產和脂肪調節(jié)。”

      這導致Cattolico與當時在華盛頓大學基因組科學系的研究生Blake Hovde合作,對該物種的完整基因組進行測序。Hovde希望在生物燃料生產中研究藻類,而Chrysochromulina非常適合這項任務,因為與大多數(shù)其他的haptophytes不同,它沒有保護性細胞壁。

      Hovde和Cattolico在Chrysochromulina基因組中發(fā)現(xiàn)了其他驚喜。與其他藻類和植物一樣,Chrysochromulina通過光合作用使用光來制作食物。但是他們還發(fā)現(xiàn)了另一種叫做xanthorhodopsin的基因,它可以讓藻類收獲光照并在傳統(tǒng)的光合作用途徑之外起作用。Cattolico不知道藻類如何使用這種基因,但希望將來對此進行研究。

      此外,他們發(fā)現(xiàn)了許多似乎具有抗生素活性的基因,這可能是有用的,因為對新抗生素的需求持續(xù)增加。但Chrysochromulina并非普遍反對細菌。通過這個項目,Cattolico和她的團隊發(fā)現(xiàn),至少有10種細菌似乎可以在Chrysochromulina附近生活。

      “這導致了一些有趣的問題,”卡托利科說。“Chrysochromulina是否選擇性地使用其抗菌藥物?它的附近是否'養(yǎng)殖'有益細菌?”Cattolico想了解這些細菌如何影響Chrysochromulina開關的基因。這些信息可能為對植物生態(tài)學的新研究鋪平道路,這對于面對不斷變化的全球氣候可能至關重要。“Haptophytes對我們的海洋健康非常重要,特別是他們制造的這些巨大的有毒花朵,”Cattolico說。“我們需要了解這個問題,因為生態(tài)系統(tǒng)只會因氣候變化而受到更多的影響。”

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