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      海草基因組序列為耐鹽性提供了見解
      
			
      
				2019-01-31 15:22:02
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      為了減輕大氣中的碳排放，研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向沉積和儲存碳的水庫 - 如熱帶雨林，但也包括各種陸地植物和海洋。然而，另一個鮮為人知但非常大的碳匯位于地球的軟沉積物海岸線上。沿海海草生態(tài)系統(tǒng)覆蓋面積約20萬平方公里。它們占全球海洋固定碳的15%左右，也影響硫和氮循環(huán)。此外，它們還可作為幼魚和其他生物的托兒所，保護海岸線免受侵蝕，并有助于保持水的清澈。
      

      海草基因組序列為耐鹽性提供了見解
      

      第一個海洋被子植物基因組
      

      2016年1月27日發(fā)表在Nature雜志上，這是一個歐洲團隊，包括來自美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)的研究人員，DOE科學(xué)用戶設(shè)施辦公室，對海草基因組進行了測序：采取了鰻草Zostera碼頭的海草基因組。來自芬蘭的Archipelago Sea。盡管有這個名字，但是鰻草并不是真正的禾本科植物，而是完全被淹沒的海洋開花植物或被子植物，以及古代單子葉植物家族的成員。為了更好地了解植物在返回鹽水環(huán)境中所做的適應(yīng)性，該團隊將鰻草基因組與其淡水相關(guān)的大浮萍(Spirodela polyrhiza)進行了比較。還對浮萍基因組進行測序并通過DOE JGI進行分析。
      

      Zostera碼頭遍布整個北半球，是第一個完全測序的海洋開花植物，通過DOE JGI的社區(qū)科學(xué)計劃完成。作為沿海海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)物種，研究人員有興趣了解植物 - 以及生態(tài)系統(tǒng)中其他植物 - 如何適應(yīng)氣候變化。
      

      在適應(yīng)水下生活方式時，鰻草獲得的基因使其能夠生活在咸水中，但失去了與陸地植物相關(guān)的基因。該團隊有興趣確定Zostera碼頭返回大海后經(jīng)歷重大修改的途徑。
      

      荷蘭格羅寧根大學(xué)的研究第一作者Jeanine Olsen稱這“可以說是陸地(甚至是淡水)物種可以接受的最極端的適應(yīng)。” 根據(jù)她所描述的“使用它，失去它或改變它”的情景，eelgrass已經(jīng)修改了它的細胞壁 - 這是獨特的海藻樣 - 以及與光敏感，植物防御和信號傳導(dǎo)，授粉系統(tǒng)和調(diào)節(jié)內(nèi)部水平衡。Zostera碼頭失去了與紫外線防護和各種揮發(fā)物(包括萜烯烴類)相關(guān)的基因，這些物質(zhì)具有應(yīng)用作為先進燃料的替代來源。
      

      比較淡水和咸水植物基因組
      

      該團隊將鰻魚基因組與浮萍進行了比較，浮萍是最簡單的開花植物之一，也是Zostera碼頭最接近的相對序列。他們注意到由于適應(yīng)淡水或陸地條件而與細胞壁結(jié)構(gòu)相關(guān)的基因的差異。例如，浮萍等植物似乎失去了幫助植物在細胞壁中保留水分的基因，而鰻草已經(jīng)重新獲得這些基因以更好地應(yīng)對低潮時的滲透壓。
      

      “他們已經(jīng)重新設(shè)計了自己，”奧爾森說，影響鰻草細胞壁的變化。“雖然這已被生物化學(xué)公知多年，具有低甲基化果膠(zosterin)的膨脹產(chǎn)生這些硫酸化多糖用于細胞壁基質(zhì)，在組合下層通路，現(xiàn)在解開和它們的強負電荷的性質(zhì)被假設(shè)為有助于保護細胞免受滲透壓的侵害。作物育種者可以從這些植物的耐鹽性進化課程中受益。“
      

      隨著Zostera碼頭草甸從阿拉斯加延伸到下加利福尼亞州，從白海延伸到葡萄牙南部，奧爾森指出，這些生態(tài)系統(tǒng)為研究人員提供了“一個自然實驗，研究對溫暖或較冷水域的快速適應(yīng)，以及耐鹽性，海洋酸化和光。“
      

      更多地了解生態(tài)進化相互作用也與基于基因組學(xué)的早期預(yù)警指標的發(fā)展相關(guān)，這些預(yù)警指標可能預(yù)示著海草生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。美國能源部JGI工廠項目負責(zé)人Jeremy Schmutz強調(diào)，雖然鰻草是沿海海洋生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵參與者，并被認為是“海洋之肺”，但它們也是瀕臨滅絕的。“據(jù)估計，全球近三分之一的鰻草草甸已經(jīng)被徑流淹沒到海洋中，”他說，“減少了它們作為碳匯的潛在能力。因此，研究鰻草的適應(yīng)能力是協(xié)助保護工作的迫切需要。 “
      
			

			
        
      
			
      
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