淡水超微真核藻全基因組測(cè)序首次完成
超微型浮游藻類(粒徑≤3μm)簡(jiǎn)稱超微藻,廣泛分布于海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)中,在水生生態(tài)系統(tǒng)尤其是微食物環(huán)中起著重要作用。它們具有更高的CO2固定效率,對(duì)水體初級(jí)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)量可高達(dá)90%,并且其潛在的混合營(yíng)養(yǎng)代謝功能對(duì)浮游細(xì)菌的種群具有重要調(diào)控作用。Mychonastes homosphaera是長(zhǎng)江中下游富營(yíng)養(yǎng)化湖泊(巢湖,鄱陽(yáng)湖)常見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)超微真核藻,但其對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的適應(yīng)及進(jìn)化機(jī)制尚未得到闡明。中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所史小麗研究團(tuán)隊(duì)基于流式細(xì)胞分選技術(shù)及劃線分離法,成功獲得Mychonastes homosphaera藻株,并對(duì)分離自典型富營(yíng)養(yǎng)化湖泊巢湖的超微真核藻Mychonastes homosphaera進(jìn)行PacBio三代測(cè)序,首次完成湖泊超微真核藻全基因組測(cè)序工作,揭示了Mychonastes homosphaera對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的進(jìn)化及適應(yīng)機(jī)制。
(1)團(tuán)隊(duì)利用PacBio三代測(cè)序技術(shù)對(duì)Mychonastes homosphaera全基因組進(jìn)行測(cè)序,獲得了5.8 Gb有效序列,組裝出了Contig N50為2 Mb的24.23 Mb基因組序列。基因組注釋結(jié)果顯示20.13%的序列為重復(fù)序列,蛋白編碼基因6649個(gè)。
?。?)基因組相關(guān)代謝通路構(gòu)建結(jié)果表明,Mychonastes homosphaera不僅有高效的營(yíng)養(yǎng)及光能利用機(jī)制,還具有特有的低溫適應(yīng)機(jī)制,闡明了其在巢湖冬季優(yōu)勢(shì)的機(jī)理。
?。?)通過(guò)比較基因組學(xué),分析了Mychonastes homosphaera和其他藻類基因組中油脂合成代謝途徑基因的組成和拷貝數(shù),解釋了Mychonastes homosphaera高油脂含量的原因。而廣泛的碳源選擇、高效的光合速率和旺盛的生長(zhǎng)速率,讓Mychonastes homosphaera成為微藻能源生產(chǎn)的潛力藻種。
(4)Mychonastes homosphaera基因家族,基因間隔以及內(nèi)含子數(shù)目的減少,揭示了藻類進(jìn)化過(guò)程中“Genome streamlining”現(xiàn)象。
Mychonastes homosphaera基因組測(cè)序的完成,為藻類基因組學(xué)研究提供豐富的數(shù)據(jù)資源,有助于藻類適應(yīng)和進(jìn)化機(jī)制研究,進(jìn)一步闡述超微藻在湖泊系統(tǒng)中扮演的生態(tài)角色。
相關(guān)研究成果以“Genome analyses provide insights into the evolution and adaptation of the eukaryotic Picophytoplankton Mychonastes homosphaera”為題發(fā)表在BMC Genomics(DOI:10.1186/s12864-020-06891-6)。相關(guān)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助?;蚪M信息存儲(chǔ)于NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中(BioProject number:PRJNA556117)。