生產(chǎn)燃料的綠色微藻Botryococcus braunii的基因組由德克薩斯A&M AgriLife研究小組領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員測序。根據(jù)AgriLife研究生物化學(xué)家兼大學(xué)研究院首席研究員Tim Devarenne博士的說法，該報告在Genome公告中經(jīng)過近七年的研究。除了對基因組進行測序外，還出現(xiàn)了其他遺傳事實，最終可以幫助他的團隊和其他人研究這種綠色微藻進一步研究生產(chǎn)藻類和植物作為可再生燃料來源。
“這種藻類是集落形成的，這意味著很多個體細胞會長大，形成一個集落。這些細胞會產(chǎn)生大量的碳氫化合物，然后將它們輸出到細胞外基質(zhì)中進行儲存，”Devarenne說?！斑@些碳氫化合物可以轉(zhuǎn)化為燃料 – 例如汽油，煤油和柴油，就像將石油轉(zhuǎn)化為這些燃料一樣?！?/span>
Devarenne指出之前的研究表明，布朗氏菌的碳氫化合物長期以來與石油礦床有關(guān)，這表明在地質(zhì)時期，藻類與石油礦床的形成相吻合并促成了石油礦床的形成。
“基本上，如果我們使用這種藻類的碳氫化合物油作為可再生燃料來源，就不需要改變?nèi)魏晤愋偷幕A(chǔ)設(shè)施來制造燃料。它可以直接進入現(xiàn)有的石油加工系統(tǒng)并獲得同樣的燃料，“他說。
Devarenne說他的實驗室想要了解的不是如何制造燃料，而是了解藻類如何制造這些碳氫化合物，涉及哪些基因和酶以及它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用。
“一旦我們了解到，也許我們可以操縱藻類來制造更多的油或特定類型的油，或者我們可以將這些基因轉(zhuǎn)移到其他光合生物中，讓它們制造油而不是藻類，”Devarenne說，他的實驗室在2016年宣布發(fā)現(xiàn)藻類用于生產(chǎn)碳氫化合物的酶。
他說，這就是為什么對基因組進行測序很重要的原因，因為它有助于識別碳氫化合物生產(chǎn)和控制這種生產(chǎn)所需的基因組中的所有基因和酶。這并不容易。對基因組進行測序意味著從細胞核中分離所有DNA，將其測序為小片段，然后將其組裝回一個完整的基因組。他說，考慮到B. braunii基因組的大小估計約為1.66億個堿基，可以想象一個1.66億塊的拼圖游戲。
Devarenne說，因為本報告中只有部分B. braunii基因組被“拼寫出來”，可以這么說，它被認(rèn)為是基因組草案，或者是第一次嘗試組裝所有部分。
“這不是完美的，但對于研究這種藻類的其他研究人員來說，它仍然非常有用和有價值，”他說。他自己的實驗室計劃進行更深入的分析，并將其與其他已知的藻類和陸地植物基因組進行比較，以便了解其獨特和相似之處。
隨著測序，Devarenne的研究發(fā)現(xiàn)，布朗氏乳桿菌基因組中大約有18,500個基因，并且有一些基因被稱為非翻譯區(qū)，非常長。這些區(qū)域不形成蛋白質(zhì)，而是用于調(diào)節(jié)目的。
“它們的長度可能是幾千個堿基對，而在大多數(shù)生物體中，這些區(qū)域可能只有幾百個堿基長，”他談到了未翻譯的區(qū)域?！拔覀冞€不知道那是什么。”
他說B. braunii基因組由于其中存在大量重復(fù)序列而非常難以組裝。
“組裝基因組根本不是一個微不足道的過程，”Devarenne解釋說。“我們將DNA發(fā)送給聯(lián)合基因組研究所進行測序，聯(lián)合基因組研究所是美國能源部的一部分，他們用大量非常小的片段對它進行測序。這些DNA片段的長度可能在150到300 堿基之間。所以想象一下，如果我們的基因組中有1.66億個堿基，它會以小碎片的形式寄回給我們，這些碎片必須重新聚集在一起才能達到1.66億個堿基。我們使用得克薩斯A&M超級計算機中心來幫忙?！?/span>
他說，隨著更多的空白被填補，將會出現(xiàn)一個更完整的基因組，這將有助于研究人員更深入地了解這個藻類的生化過程。這些信息將幫助他們了解生物體如何以及為何大量生產(chǎn)碳氫化合物，如何調(diào)節(jié)該過程以及使用特定的生物合成途徑來制造碳氫化合物。
“正如人類基因組已被測序但尚未完全了解，仍有許多需要研究。這真是一個永無止境的過程，”Devarenne說。
