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我国科学家首次破译了南极衣藻的基因组 

2020-07-10 07:02 |央视新闻客户端

据自然资源部第一海洋研究所消息,7月2日,该所研究团队联合南京师范大学研究团队在《Current Biology》上在线发表了题为“Adaptation to Extreme Antarctic Environments Revealed by the Genome of a Sea Ice Green Alga”的研究成果,首次对南极海冰生态系统特有的南极衣藻进行了基因组适应性进化研究,揭示了南极嗜冷绿藻基因组水平适应极端环境的分子机制。

△南极衣藻的形态特征、基因组特征与基因家族扩张分析

该研究首次破译了南极衣藻的基因组,其基因组总长度为541.86Mb,是目前已知最大的绿藻基因组;编码19870个基因,在绿藻基因组中编码基因最多;基因组中反转录转座子发生了明显扩张,这是造成其基因组增大的主要原因。通过比较基因组和转录组分析挖掘了南极衣藻适应南极复杂环境的基因与通路,基因组中参与低温、高盐和强紫外辐射响应的基因家族发生了显著扩张,这些经历扩张的基因在胁迫下也呈现了显著上调,说明扩张基因同时也能在转录水平积极响应了环境胁迫,这是南极衣藻适应南极极端环境的重要生存策略。该研究揭示了南极嗜冷绿藻基因组的演化历程,估算出南极衣藻的分化时间大约为34个百万年,与德雷克海峡开放导致南极极端低温形成的时期一致,说明南极衣藻的起源与南极极端低温的形成有关。该研究成果揭示了南极冰藻适应极端环境的分子机制与南极冰藻基因组的演化历程,为深入理解南极冰藻对极端环境适应机制提供了重要理论依据,是实现极地资源发掘和开发利用的重要基础。

南极衣藻(Chlamydomonas sp. ICE-L)是一种典型的单细胞嗜冷绿藻,能旺盛生长繁殖于南极极端严酷生境中。在海冰冻融过程中,它经历海水与海冰盐囊两种反差巨大生境,需要承受极端低温、剧烈盐度与紫外辐射变化以及光照波动等环境胁迫。南极衣藻进行了一系列适应性进化,出色地适应了极地海冰中复杂的极端生境,可成为极端环境适应性进化研究的模式藻种。

(原标题《我国科学家首次破译了南极衣藻的基因组》。编辑 梁亮)


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