《基因组测序揭示紫菜在恶劣环境下茁壮成长的原因》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: mall
  • 发布时间:2017-08-03
  • 美国缅因州大学海洋科学教授Susan Brawley和他的50名科学家团队组成的国际研究小组通过基因组测序揭示了紫菜如何在恶劣的环境下生存了10亿年之久。他们研究发现紫菜细胞壁上的基因具有抵御紫外线、光刺激以及热保护的作用,并且能转运大量的营养蛋白。

    本项目由美国能源部联合基因组研究所在美国国家科学基金会支持执行,他们还对比分析了紫菜和其他红藻的基因组,揭示了红藻的新的特征,包括运动蛋白、独特的信号分子和应力耐受增强机制,这项研究结果正好解释了红藻相对于其他多细胞生物身材小的原因。通过此项目的研究增强了他们对红藻的全面认识:红藻在地球生态和环境系统、水生食物链和人类健康上等发挥了重大作用,同时在商业价值和其它藻群的进化过程中也发挥了重要角色,该项研究结果发表在《PNAS》上。

    通过基因组测序我们加深了对赤藻生物学的了解,以及它与其它真核生物的区别。在他们发表的研究成果中,我们可以发现研究小组关注的是物种的细胞骨架在恶劣环境下的运行机制,他们是如何实现光保护、信号和体内平衡、植物防御以及高潮期的营养获取和对人类营养的贡献。他们研究发现,在大多数生物体中对生长、发育和对环境信号的响应能力如此重要的细胞骨架在紫菜和其他红藻中却惊人的少。与大多数其他多细胞谱系相比,这种最小的细胞骨架为红藻的身高和复杂性的极度降低提供了可能的解释。

    紫菜一直被认为是维生素B12的良好来源,但只有细菌可以合成这种重要的维生素; 然而,紫菜被发现具有编码一些蛋白质的基因,可以改造由细菌制成的假骨髓蛋白,使其转为维生素B12(钴胺素)为人类提供营养价值。此外,通过对细胞中钙依赖性信号通路的研究进一步表明,紫菜可以使用独特的机制来感测和响应环境。

    (陈松丛编译)

  • 原文来源:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-07/uom-srh071817.php
相关报告
  • 《袋狼基因组揭示其灭绝原因》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
    • 发布时间:2018-01-03
    • 1936 年 12 月 7 日,最后一头袋狼在澳大利亚霍巴特死去。袋狼是一种有袋类捕食者,曾经从新几内亚迁移到塔斯马尼亚岛。12 月 11 日,研究人员在《自然—生态学与进化》杂志上 报告 了该物种的完整基因组。此项工作为了解袋狼的衰退及其同远亲——犬科成员的惊人相似性提供了线索。 遗传学家此前曾利用从存放在美国华盛顿史密森学会的袋狼身上拔下的毛发,测序过袋狼的线粒体基因组——通过母系遗传的一小段 DNA。在最新研究中,由墨尔本大学发育遗传学家 Andrew Pask 领导的团队通过对 1 个月大袋狼的组织进行取样,获得了更长的核基因组。这头袋狼于 1909 年在其母亲的育儿袋中被发现,并被放在酒精中保存起来。 和线粒体基因组相比,核基因组含有关于物种祖先的更多信息。该团队发现了遗传多样性的急剧下降,表明袋狼数量在约 12 万~ 7 万年前开始下降。而这一时期在人类到达澳大利亚之前。类似模式曾在袋獾的基因组中被发现。 参与测序工作的墨尔本大学生物学家 Charles Feigin 怀疑,变冷的气候使两个物种的栖息地缩小,从而使其更容易受人类活动影响。 尽管袋狼同犬科动物并不存在特别密切的关联,但两种动物拥有一个生活在约 1.6 亿年前的共同祖先,且两者头部形状极其相似。这表明两个物种可能以类似的方式适应了食肉生活。 为测试这种趋同进化,Feigin 和 Pask 带领的团队辨别出 81 个蛋白编码基因。犬科动物和袋狼均在这些基因上获得了类似的改变,包括一些在头骨发育中起作用的基因。不过,发生改变的基因似乎均未在自然选择的条件下出现进化,因此自然选择导致两个物种拥有共同特征是不可能的。 相反,研究人员提出,并不影响蛋白序列但影响它们如何被表达的 DNA 决定了两个物种均拥有长鼻子和一些其他特征。
  • 《红藻在祖先基因缺失的情况下依然茁壮成长》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-11-27
    • 你可能认为丢失25%的基因将是生存的一大难题。但红藻就不一样了,包括用来包寿司的海藻。红藻包括浮游植物和海藻,也被称为大型海藻。一些红海藻是日本、韩国和中国的主要农作物,它们被用作寿司卷和其他用途。红海藻还被用作食物增稠剂、乳化剂和分子生物学实验。 美国国家自然科学基金会(NSF)资助的罗格斯大学生物学家Debashish Bhattacharya说,大约10亿年前,红藻的一个祖先失去了大约四分之一的基因,但藻类仍然在世界各地的沿海地区占据主导地位。 Debashish Bhattacharya合作撰写的相关研究发表在《Nature Communicaitons》杂志上。该研究可能有助于创建可用作农作物的转基因海藻,有助于预测海藻有害生物的传播,而且随着气候变暖和污染可能增加,还可以控制覆盖海岸线的侵入性海藻。 科学家认为,25%的遗传物质损失是由于红藻的祖先适应了一个极端的环境,如温泉或低养分栖息地。藻类如何设法逃脱这些挑战性条件呢?“这是一个类似于凤凰涅槃的故事,而这项研究回答了进化中的一个重要问题,”Bhattacharya说。“这个谱系有着惊人的进化史,现在藻类在比温泉更多样化的环境中茁壮成长。” 资助这项研究的国家科学基金会海洋科学部项目主管Dan Thornhill补充说:“令人惊讶的是,一大批海藻在失去大量遗传资源后获得了成功。”这项研究揭示了令人着迷的机制,包括基因复制和从其他生物体获取基因,使红藻能够辐射到整个世界海洋。” (於维樱 编译)