中國科學(xué)院海洋研究所唐贏中研究團(tuán)隊(duì)在甲藻孢囊休眠調(diào)控機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)甲藻休眠孢囊基因轉(zhuǎn)錄的全局性特征和細(xì)胞自噬及植物激素赤霉素在甲藻休眠過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。相關(guān)研究結(jié)果于2月7日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances。
甲藻是海洋食物鏈中的重要初級生產(chǎn)者，同時(shí)也是有害藻華的主要肇事類群。部分甲藻種類能夠產(chǎn)生藻毒素，導(dǎo)致魚、貝類等養(yǎng)殖動物死亡，威脅人類健康和海洋生態(tài)系統(tǒng)安全。休眠孢囊在甲藻藻華生消和地理擴(kuò)散過程中的關(guān)鍵作用已廣為接受，但甲藻休眠孢囊形成和萌發(fā)的調(diào)控機(jī)制至今未得到深入解析，特別是對于野外沉積物中處于休眠狀態(tài)的甲藻孢囊，與其休眠狀態(tài)維持相關(guān)的調(diào)控基因、代謝通路和生理機(jī)制尚未見報(bào)道。
研究團(tuán)隊(duì)利用甲藻特有的剪接先導(dǎo)序列作為甲藻核編碼基因轉(zhuǎn)錄本的“釣鉤”，結(jié)合三代高通量測序技術(shù)對野外采集的海洋沉積物樣品中甲藻孢囊集合進(jìn)行宏轉(zhuǎn)錄組測序分析，發(fā)現(xiàn)除光合作用之外的大多數(shù)代謝和調(diào)控通路都維持著一定程度的表達(dá)，表明轉(zhuǎn)錄水平上保持廣泛的代謝通路活躍表達(dá)對維持孢囊存活和萌發(fā)能力起著至關(guān)重要的作用。進(jìn)一步對細(xì)胞自噬和植物激素赤霉素相關(guān)的功能基因進(jìn)行定量表達(dá)分析，結(jié)合溶酶體染色實(shí)驗(yàn)和外源激素添加實(shí)驗(yàn)，證實(shí)細(xì)胞自噬在孢囊維持休眠狀態(tài)過程中發(fā)揮重要作用，赤霉素與另外一種植物激素脫落酸共同作用參與調(diào)控休眠孢囊形成和萌發(fā)。研究結(jié)果為更全面、深入地揭示甲藻孢囊休眠相關(guān)分子機(jī)制提供了重要的理論依據(jù)和研究方向。
圖(A) 宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法揭示野外沉積物樣品甲藻孢囊集合中活躍表達(dá)的代謝通路
圖(B) 自噬通路 ?圖(C) 赤霉素合成和失活關(guān)鍵基因表達(dá)水平在休眠孢囊中隨休眠時(shí)間延長的變化情況
中國科學(xué)院海洋研究所為論文第一完成單位。海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧蘊(yùn)彥副研究員為文章第一作者，唐贏中研究員為通訊作者，美國康涅狄格大學(xué)林森杰教授為共同通訊作者。本研究得到了中國科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心重點(diǎn)部署項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的共同資助。
