“裸藻”為什麼還能抵抗90℃高溫？深企這項研究有答案

近日，植物學領域國際權威刊物《新植物學家》（New Phytologist）線上發表深圳華大生命科學研究院、德國馬普合作研究成果。該研究釋出了平藻綱首個染色體水平綠藻基因組，揭示了作為無細胞壁“裸藻”的小型平藻適應外界環境壓力的分子機制。

此次發表的研究中以小型平藻（Pedinomonas minor）為材料，該藻屬綠藻門中的平藻綱，棲息在淡水環境中，沒有細胞壁，只被質膜包圍，是一種極具代表性的單細胞“裸藻”生物。

特別的是，小型平藻可以在經常乾涸的棲息地生存，並從容應對高溫、強光、乾燥等外界環境的波動。據科學家此前研究發現，小型平藻的孢囊可以在90℃的溫度下存活1小時而不喪失活力，其營養細胞在35-40℃的溫度下存活15分鐘而不喪失活力。

產生這種情況的原因是什麼？研究團隊首先透過系統發育學與比較基因組學分析，明確了小型平藻及其所在平藻綱位於綠藻核心群分支的基部位置。同時，研究團隊根據小型平藻自身基因組的一段特殊區域推測出，由於被一種古老的核質大DNA病毒（NCLDVs）感染，小型平藻基因組中整合了病毒序列及其攜帶的外源基因序列，其在小型平藻基因組的進化過程中發揮了重要的作用。

研究團隊透過與其它代表性綠藻物種的基因家族比較分析，發現小型平藻基因組中有4個與壓力相關基因家族發生明顯擴張，並鑑定了小型平藻編碼的嗜熱蛋白酶和轉錄因子HSF分別是透過細菌和真菌水平基因轉移而獲得。

為進一步探究小型平藻應對非生物脅迫的響應機制，研究團隊對該物種分別施加乾燥、高溫和強光三種壓力，並進行了轉錄組測序分析。研究結果表明，不同壓力處理下小型平藻在不同通路的部分基因均發生了表達上的明顯變化。

“核質大DNA病毒感染這一古老的整合事件使小型平藻獲得一些重要的外源性基因資源，包括一些重要的抗性基因，它們在轉座子的驅動下進行了擴增，進而幫助小型平藻可以適應外界波動的環境壓力和應對如強光、乾燥和高溫等一系列非生物脅迫。”華大相關研究人員表示。

據悉，中國科學院大學華大基因學院在讀博士徐妍為該論文第一作者。深圳華大生命科學研究院農業基因組學國家重點實驗室劉歡、王思博，德國馬普所Micheal Melkonian為論文共同通訊作者。該專案得到廣東省高通量基因組測序與合成編輯應用重點實驗室計劃專案支援。

【來源：南方網】

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