青岛能源所揭示产油微藻转录因子调控网络

53ad0c1e290d4
图1 (A) 计算方法预测的微拟球藻全基因组转录调控网络,黄点代表转录因子,红点代表靶基因。(B) 甘油三酯(TAG)合成途径的转录调控网络,彩色圆柱体代表转录因子,红线代表正调控,蓝线代表负调控。

自然界中的一些微藻因产油量高、生长速度快、环境适应性强,并可在边际土地上用海水或废水培养,因此被视作潜在的新型能源作物之一。但目前种质选育的关键瓶颈之一是对于微藻产油调控机制的认识基本空白。近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心以微拟球藻为模式生物,揭示了产油微藻的首个全基因组水平的转录因子调控网络。相关成果于6月26日在线发表于Scientific Reports。

微拟球藻(Nannochloropsis spp.)是一种在海洋中广泛分布,且在世界各地均可以大规模培养的野生高产油藻。以项目组前期采集的六株微拟球藻基因组(Wang, et al, PLoS Genetics, 2014)和产油过程的时间序列转录组(Li, et al, Plant Cell, 2014)为实验数据基础,青岛能源所单细胞研究中心硕士研究生胡建强等通过运用和改进进化足迹分析(Phylogenetic Footprinting)等策略,系统地挖掘了海洋微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)基因组编码的所有转录因子及其基因组结合位点,并构建了由34个转录因子、30个转录因子结合位点基序(motif)和950个目标基因组成的转录调控网络(图1A)。

基于产油过程中转录本的共表达分析,研究人员推断出11个转录因子与产油相关,并提出了油脂合成途径的转录因子调控机制(图1B)。相关信息还通过互动式在线数据库等方式展现,以高效服务于国内外微藻产油研究群体。此外,通过与包括微拟球藻在内的36个植物基因组的比较分析,研究人员还发现转录因子家族的组成与物种种系发生具有紧密的关联性,认为转录因子家族的进化可能是从单细胞植物到多细胞植物进化的重要动力之一。

该转录因子调控网络将为针对特定转录因子及其目标基因的深入研究提供系统、丰富的线索,从而为“转录因子工程”等基于改造调控途径的产油微藻种质选育奠定基础。同时,该研究对于研究植物转录调控网络的进化和起源也具有重要意义。

该研究得到了合成生物学“973”项目等支持,由徐健研究员和宁康研究员共同主持完成。

Related Posts

Read More

异养培养对绿藻溢出代谢的影响

本研究以绿藻为研究对象,探究了铁元素对其生长代谢的影响。研究发现铁是调控绿藻代谢变化的关键因素,铁含量充足时,绿藻能高效产生能量;铁缺乏会阻碍其正常代谢,启动溢出代谢的应急生存模式。同时充足营养可消除葡萄糖引发的溢出代谢,可见养分供给能显著影响绿藻的代谢适应能力。…

Read More

什么是盐生红胞藻?有什么价值?哪里能买到?

盐生红胞藻是栖息于高盐水域的珍稀微藻,生命力顽强,富含藻红蛋白、不饱和脂肪酸与多种营养物质。它既是水产幼苗优质天然开口饵料,能提升育苗成活率;又具备出色抗氧化功效,可应用于健康膳食、天然色素及护肤领域,经济与利用价值十分广阔。…

Read More

远红光也能光合!微拟球藻类囊体改造新突破

本研究以加氏微拟球藻为研究对象,探明其适应远红光环境的独特光合调控机制。不同于常规色素合成适配方式,该藻通过叶绿体内部重构,促使类囊体膜增殖组装,形成特有的类囊体群空间结构,无需色素红移即可高效利用远红光进行光合作用,为理解光合生物环境适应多样性提供了全新理论依据。…