燃料生产藻类的基因组序列宣布

生产燃料的绿色微藻Botryococcus braunii的基因组由德克萨斯A&M AgriLife研究小组领导的一组研究人员测序。根据AgriLife研究生物化学家兼大学研究院首席研究员Tim Devarenne博士的说法,该报告在Genome公告中经过近七年的研究。除了对基因组进行测序外,还出现了其他遗传事实,最终可以帮助他的团队和其他人研究这种绿色微藻进一步研究生产藻类和植物作为可再生燃料来源。

“这种藻类是集落形成的,这意味着很多个体细胞会长大,形成一个集落。这些细胞会产生大量的碳氢化合物,然后将它们输出到细胞外基质中进行储存,”Devarenne说。“这些碳氢化合物可以转化为燃料 – 例如汽油,煤油和柴油,就像将石油转化为这些燃料一样。”

Devarenne指出之前的研究表明,布朗氏菌的碳氢化合物长期以来与石油矿床有关,这表明在地质时期,藻类与石油矿床的形成相吻合并促成了石油矿床的形成。

“基本上,如果我们使用这种藻类的碳氢化合物油作为可再生燃料来源,就不需要改变任何类型的基础设施来制造燃料。它可以直接进入现有的石油加工系统并获得同样的燃料,“他说。

Devarenne说他的实验室想要了解的不是如何制造燃料,而是了解藻类如何制造这些碳氢化合物,涉及哪些基因和酶以及它们如何发挥作用。

“一旦我们了解到,也许我们可以操纵藻类来制造更多的油或特定类型的油,或者我们可以将这些基因转移到其他光合生物中,让它们制造油而不是藻类,”Devarenne说,他的实验室在2016年宣布发现藻类用于生产碳氢化合物的酶。

他说,这就是为什么对基因组进行测序很重要的原因,因为它有助于识别碳氢化合物生产和控制这种生产所需的基因组中的所有基因和酶。这并不容易。对基因组进行测序意味着从细胞核中分离所有DNA,将其测序为小片段,然后将其组装回一个完整的基因组。他说,考虑到B. braunii基因组的大小估计约为1.66亿个碱基,可以想象一个1.66亿块的拼图游戏。

Devarenne说,因为本报告中只有部分B. braunii基因组被“拼写出来”,可以这么说,它被认为是基因组草案,或者是第一次尝试组装所有部分。

“这不是完美的,但对于研究这种藻类的其他研究人员来说,它仍然非常有用和有价值,”他说。他自己的实验室计划进行更深入的分析,并将其与其他已知的藻类和陆地植物基因组进行比较,以便了解其独特和相似之处。

随着测序,Devarenne的研究发现,布朗氏乳杆菌基因组中大约有18,500个基因,并且有一些基因被称为非翻译区,非常长。这些区域不形成蛋白质,而是用于调节目的。

“它们的长度可能是几千个碱基对,而在大多数生物体中,这些区域可能只有几百个碱基长,”他谈到了未翻译的区域。“我们还不知道那是什么。”

他说B. braunii基因组由于其中存在大量重复序列而非常难以组装。

“组装基因组根本不是一个微不足道的过程,”Devarenne解释说。“我们将DNA发送给联合基因组研究所进行测序,联合基因组研究所是美国能源部的一部分,他们用大量非常小的片段对它进行测序。这些DNA片段的长度可能在150到300 碱基之间。所以想象一下,如果我们的基因组中有1.66亿个碱基,它会以小碎片的形式寄回给我们,这些碎片必须重新聚集在一起才能达到1.66亿个碱基。我们使用得克萨斯A&M超级计算机中心来帮忙。“

他说,随着更多的空白被填补,将会出现一个更完整的基因组,这将有助于研究人员更深入地了解这个藻类的生化过程。这些信息将帮助他们了解生物体如何以及为何大量生产碳氢化合物,如何调节该过程以及使用特定的生物合成途径来制造碳氢化合物。

“正如人类基因组已被测序但尚未完全了解,仍有许多需要研究。这真是一个永无止境的过程,”Devarenne说。

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