《用于燃料生产的藻类基因组测序》

  • 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:2017-05-26
  • 近日,由德州A&M大学AgriLife项目的研究人员经过七年的研究,完成了用于燃料生产的绿藻—布朗葡萄藻的基因组测序,可帮助研究人员获得可作为可再生燃料源的藻类和植物,详细研究已经发表在《Genome Announcements》上。

    研究人员表示,这种藻类群体是克隆形成的,这些细胞能够产生大量的碳氢化合物,然后存储到细胞外基质,这些碳氢化合物可以转化为燃料汽油、煤油和柴油。研究人员的重点不是如何利用藻类生产燃料,而是这些藻类如何产生这些碳氢化合物,哪些基因、酶参与了这一过程以及它们的功能,知道了这些我们或许就可以操纵海藻产生更多的油或特定类型的油,或者我们可以将这些基因转移到其他光合生物中,让它们代替海藻来制造这种油。因此,基因测序显得尤为重要,这有助于我们确定基因组中烃生产和控制这种生产所需的所有基因和酶。但这并不容易,对基因组进行测序意味着从细胞核中分离出所有的DNA,将其测序为小片段,然后将其组装成完整的基因组,而布朗葡萄藻有1.6亿个碱基。随着测序的进行,研究人员发现布朗葡萄藻的基因组中有大约18500个基因,而且有非常长的非翻译区,有几千个碱基对,而大多数生物只有几百个碱基对,其原因尚不清楚。

    完整的基因组将有助于研究人员深入到这个藻类的生化过程,这些信息将有助于他们了解有机体如何以及为何能产生如此大量的碳氢化合物,这个过程是如何被调节的,以及什么特定的生物合成途径被用来制造碳氢化合物。虽然布朗葡萄藻基因组的测序已经完成,但是关于它的研究永无止境。

  • 原文来源:https://today.agrilife.org/2017/04/23/genome-sequence-fuel-producing-alga-announced/
相关报告
  • 《MSU藻类研究可以使生物燃料生产更加经济》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2019-02-22
    • 为了提高可再生能源的可行性,蒙大拿州立大学的研究人员正在探索从藻类生产生物燃料的潜在突破。在美国能源部300万美元拨款的支持下,这个由托莱多大学和北卡罗莱纳大学科学家组成的研究小组正在进行一个为期三年的项目的早期阶段,该项目旨在开发一种生物燃料处理方法 密歇根州立大学Norm Asbjornson工程学院化学与生物工程系教授Robin Gerlach表示,该技术可以绕过长期以来阻碍该行业发展的一个限制。 “这可能会改变藻类生物燃料行业,”该项目的主要研究人员之一格拉赫说。 与大豆、骆驼和其他作物一样,藻类含有油性物质,可以提取并提炼成生物柴油。生物柴油不同于发酵生产的乙醇和其他以酒精为基础的液体燃料。通常,藻类是在大水箱中培养的,在那里注入二氧化碳以刺激微小的光合生物的生长。 人们对藻类生物燃料的兴趣在上世纪70年代能源短缺期间达到顶峰,此后随着油价的上涨而起伏不定。但Gerlach说,从燃煤电厂等来源向藻类提供补充二氧化碳的成本阻碍了商业生产。 现在,研究人员认为,最近发现的一种藻类只需要大气中的二氧化碳就可以培育出来。 “我们对此非常兴奋,”布伦特佩顿(Brent Peyton)说。Peyton和Gerlach等人一起在密歇根州立大学研究海藻生物燃料已经有十多年了。 这种名为SLA-04的藻类是由托莱多大学的研究人员在华盛顿东部的一个湖泊中发现的,该湖泊中含有大量类似小苏打的碳酸盐矿物质。佩顿说,在湖泊独特的环境中,这些藻类可以非常有效地代谢周围的二氧化碳。 Peyton说:“在过去,我们发现了一些藻类,并尝试用它们来制造生物燃料。”“现在我们正在使用最先进的工具来推进这项技术。这对于藻类生物燃料项目来说是非常先进的。 例如,该团队将对藻类的DNA进行测序,然后使用一种称为代谢映射的过程来识别哪些基因与藻类在各种条件下的生化策略相对应。 “最终,我们希望优化这些生物燃料生产策略,”化学和生物工程教授Ross Carlson说。例如,这些结果可以用来微调添加到培养槽中的碳酸盐矿物的数量。 MSU农业学院和文理学院微生物和免疫学副教授Blake Wiedenheft将利用代谢模型,探索利用名为CRISPR的基因组编辑技术,提高藻类生产生物燃料所需油脂的能力。 Wiedenheft说:“能成为这样一个有成就的研究团队的一员,我感到很幸运。”他补充说,该项目还可以为藻类生物学提供深入的见解,因为关于水生生物的基因组,还有很多未知的东西。 项目成员马修·菲尔兹(Matthew Fields)是密歇根州立大学生物膜工程中心(Center for Biofilm Engineering)主任,也是微生物学和免疫学教授。 他表示:“如果我们能找到一种成本效益更高的方法,我们可能会产生重大影响。”“这是一个重大的社会挑战,我们有动力为解决方案做出贡献。” ——文章发布于2019年2月20日
  • 《澳研究人员利用基因组数据研究珊瑚与藻类的共生关系》

    • 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:2019-05-21
    • 澳大利亚昆士兰大学的研究人员认为,揭开珊瑚和生活在其中的藻类之间关系的秘密,将有助于防止珊瑚白化。 在环境压力下,珊瑚和藻类之间的共生关系一旦破裂,珊瑚就会失去能量来源,发生白化现象。分子生物科学研究所Cheong Xin Chan博士是研究作者之一,他表示目前大多数都是关于珊瑚礁的研究,很少涉及到生活在其中的藻类。对它们共生关系背后的分子机制知之甚少,但如果一开始就不了解它们之间的共生关系,又如何能理解它们关系的破裂呢? Chan博士的团队正在利用基因组数据来寻找增强藻类恢复力和帮助珊瑚适应气候变化的基因。珊瑚内的藻类是鞭毛藻类,是一种浮游植物,一种微小的光合生物,它们自己制造食物,从阳光中获取能量。这个藻类家族非常多样化,有些是有毒的,会导致有害的赤潮爆发,而另一些则会发出生物荧光或生长在海冰中,其中许多是自由生活的。 第一作者Raul González-Pech说,藻类基因组大约是人类基因组的一半,它们拥有我们所见过的一些最奇怪的基因组。人类细胞中有23对染色体,但藻类细胞的DNA紧密结合,我们仍然不知道它们究竟有多少条染色体。 此前的研究都是基于细菌或寄生虫,研究人员预测这些藻类将有类似的进化路径,但遗传数据显示,它们的运作方式与细胞内的其他生物非常不同。早期对基因组的分析结果表明这些藻类可能具有有性繁殖的能力,这可能增强它们适应环境的能力。 研究人员想比较共生和自由生活藻类的基因组,以了解不同生活方式和基因组差异之间的关联性。这将为研究它们与珊瑚的共生关系提供更多线索。鞭毛藻对澳大利亚大堡礁的生存至关重要。研究人员可以利用基因组信息来解决一些基本问题,例如,是什么使这些藻类成功地成为珊瑚礁的共生伙伴,它们如何提高某些珊瑚的耐热性。目前4年时间内研究人员已经对其中9个藻类基因组进行了测序。该研究成果已发表在《生态与进化趋势》(Trends in Ecology & Evolution)杂志上。 (张灿影 编译) 图片源自网络