中國科學院海洋研究所唐贏中研究團隊在甲藻孢囊休眠調(diào)控機制研究中取得重要進展，發(fā)現(xiàn)甲藻休眠孢囊基因轉(zhuǎn)錄的全局性特征和細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、代謝通路和生理機制尚未見報道。
研究團隊利用甲藻特有的剪接先導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，表明轉(zhuǎn)錄水平上保持廣泛的代謝通路活躍表達對維持孢囊存活和萌發(fā)能力起著至關(guān)重要的作用。進一步對細胞自噬和植物激素赤霉素相關(guān)的功能基因進行定量表達分析，結(jié)合溶酶體染色實驗和外源激素添加實驗，證實細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)錄組學方法揭示野外沉積物樣品甲藻孢囊集合中活躍表達的代謝通路
圖(B) 自噬通路 ?圖(C) 赤霉素合成和失活關(guān)鍵基因表達水平在休眠孢囊中隨休眠時間延長的變化情況
中國科學院海洋研究所為論文第一完成單位。海洋生態(tài)與環(huán)境科學重點實驗室鄧蘊彥副研究員為文章第一作者，唐贏中研究員為通訊作者，美國康涅狄格大學林森杰教授為共同通訊作者。本研究得到了中國科學院海洋大科學研究中心重點部署項目、國家自然科學基金等項目的共同資助。
