底栖硅藻是浅水和沿海环境的主要生产者，履行重要的生态功能，包括营养循环和沉积物的固定等。然而，目前对于它们在进化中如何适应这些高度结构化但异质性的环境知之甚少。7月3日发表在《自然》（Nature）期刊上的一个最新研究报告了形成海洋生物膜的硅藻Seminavis robusta的参考基因组，显示的基因家族负责所有36254个蛋白质编码的四分之一。研究发现，串联复制在扩展特定基因功能库中发挥着关键作用，包括光和氧敏感度，这可能是其适应底栖生物栖息地的核心因素。在与细菌的相互作用中，差异表达的基因在其他底栖硅藻中高度保守，而在有性繁殖过程中，许多物种特异性基因被显著上调。结合48个菌株的重新测序数据，该研究结果对了解底栖硅藻的遗传多样性和基因功能有了进一步加深。
在温带和极地地区，光合生物膜通常以硅藻为主。这些微藻在水生生态系统中扮演着重要角色，占全球初级生产的20%。与以浮游为主的中心硅藻群相比，以底栖为主的进化程度较年轻的三角藻要丰富得多。与浮游生物的环境相比，底栖生物的环境是复杂和不均匀的，底栖生物经常暴露在不适宜生存的环境中，如长期的黑暗、缺氧或有毒化合物的存在。然而在浅水生态系统中，被照亮的表面居住着密集和高产的光养生物膜，它们为食物网提供燃料，调节碳和营养物质的通量，甚至可以通过产生大量的细胞外聚合物质来稳定沉积物。
硅藻Seminavis robusta栖息在浅海环境的生物膜中，并已发展成为一个模式系统，用于研究底栖三角藻的生命周期调节、有性繁殖和生态学。本文通过对Seminavis robusta的基因组序列、附加菌株的重新测序、详细基因表达谱以及其他88种硅藻物种的基因信息的综合分析，揭示了不同硅藻演化支之间的细胞对称性、活动力和环境适应性差异的关键基因。
（刘思青 编译）
