日本國立遺傳學研究所解明藻類一日周期的動態機制,可望有助於再生能源增產、解決優養化等環境問題

 

刊登日期:2020/9/7
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日本國立遺傳學研究所(NIG)為了進一步瞭解真核光合作用生物的增殖機制,對於微細藻類的一日細胞分裂周期總轉錄本(Transcriptome)進行了變動分析,並建構了基因表現(Gene Expression)資料庫。

近年來,藻類生物質因可活用做為再生能源、蛋白質來源而備受矚目。但在另一方面,藻類造成水域優養化,也帶來生態系中生物多樣性的降低,水質劣化造成環境衛生、飲用水及水資源供需失調等問題。因此若能瞭解藻類生物的繁殖機制,將可望有助於藻類活用於增產生質能源,以及解決相關環境問題。

有鑑於此,國立遺傳學研究所著手分析了微細藻類一日周期的總轉錄本變動,並以真核光合作用生物中基因數等級最少(16Mb,基因數約5,000)的單細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae做為樣本藻類。分析結果顯示,在白天時大部分主要代謝類(醣類、胺基酸、維生素合成等)的基因群同時被誘發表現;而夜間則是與醣解系統(Glycolysis System)相關的一部份基因群、去氧核糖核苷三磷酸(dNTP)新生相關的基因群被誘發表現。此結果也清楚顯示執行光合作用的細胞在白天生長,夜間則是進行細胞分裂週期。

此外,為了區別具有細胞週期依存性之基因表現的一日周期,研究團隊製作出細胞週期控制蛋白質(CDKA或RBR)的變異體,並進行了總轉錄本變動分析。結果顯示,除了既知的細胞分裂相關基因群之外,也發現了對細胞周期具有依存性但機能尚未知曉的基因群。研究團隊則認為這些新基因群與藻類的細胞分裂有高度相關性。

透過此次研究所建立的基因表現資料庫,不僅有助於理解微細藻類一日周期的基本細胞動態,未來更可望在改變代謝以擴大生物質生產、預測浮游生物異常發生或建立相關對策等用途上有所貢獻。


資料來源: http://www.optronics-media.com/news/20200805/66789/
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