Cell (IF=45.5) 2024-11-20

法国Roscoff研究所的J. Mark Cock课题组联合12个国家100多位学者

褐藻是沿海生态系统的关键物种，常构成广阔的水下森林，但这些生态系统正面临气候变化带来的严重威胁。本研究通过对多个褐藻基因组的分析，系统揭示了其进化历程，包括从起源到褐藻目（Order）水平的多样化，以及属（Genus）水平的微观进化。研究表明，褐藻谱系的形成伴随着以下重要基因组变化：新直系同源基因家族的获得、蛋白质结构域重组能力的增强、水平基因转移事件的增加，以及新型信号分子和关键代谢通路的获取，尤其是在海藻酸（alginate-based extracellular matrix）、卤素（halogen）和多酚（phlorotannin）合成相关的代谢途径中，这些变化显著增强了褐藻的生态适应能力。此外，研究发现，基因组多样化与表型分化密切相关。这种关联主要体现在生命史策略的演变和游动孢子鞭毛结构的改变上，这些表型变化可能为褐藻适应多样化生态环境提供了重要支持。同时，大型病毒基因组的整合对褐藻基因组的内容和功能产生了深远影响，这种整合可能通过提供新基因和调控机制进一步提升其对环境变化的适应能力。总体而言，本研究从进化基因组学的视角揭示了褐藻的起源与多样化机制，表明基因组创新、表型分化以及病毒基因组整合是推动褐藻谱系进化的重要驱动力。这些发现为理解沿海生态系统的功能和适应性机制提供了新的理论基础。

原文链接：Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems