这是令生物信息学研究人员欢欣鼓舞的一天,因为美国国家基因组研究中心(NCGR)联合戈登和贝蒂·摩尔基金会以及全球多个科研机构,完成了700种海洋藻类的基因组测序工作。这些藻类包含了地球上最奇特也最令人着迷的海洋微生物,该项目是迄今为止同一领域中规模最大的研究项目,将有助于解析海洋微生物多样性、塑造海洋生态系统,并帮助我们理解人类赖以生存的空气从何而来。
美国NCGR和海洋微生物咨询委员会从世界各地选定研究人员,挑选了跨越200个种属的700种藻类进行转录组测序。其中许多藻类属于超微浮游生物(picoplankton),它们遍布全球海洋,在吸收大气二氧化碳方面与热带雨林同等重要。
还有一些是有害藻类,例如引发赤潮、产生神经毒素导致贝类中毒的藻类。此外还有共生藻(Symbiotic algae),如居住在海葵和珊瑚中、作为大堡礁光合引擎的藻类。
另外,一些非光合作用微生物也被列入测序名单,例如以藻类为食的海洋变形虫和纤毛虫,它们是海洋食物链的重要组成部分。某些物种还会进行多轮测序,包括不同时期或环境条件下的基因组序列测定,这有助于研究人员分析藻类如何应对压力和气候变化。
《自然》杂志最新公布了Bigelowiella natans和Guillardia theta的基因组,前者拥有9500万个核苷酸,后者基因组大小为87 Mb,且这两种基因组中约一半是独一无二的,即未在其他物种中发现过。研究人员将这些基因组称为“活化石”,因为它们仍残留有核形态(nucleomorph)。文章作者、加拿大达尔豪西大学的John Archibald教授表示:“这两种藻类的基因组测序是首个完成的隐藻(cryptophyte)和绿蛛藻(chlorarachniophyte)基因组测序,将有助于我们了解真核生物的进化树以及光合作用的进化过程。”
所有这些真核微生物的基因组数据将免费公开。每位被选中的研究人员在组装和注释转录组数据后,有6个月的数据独占期,之后数据将被存放在公共数据库,包括GenBank和先进微生物生态研究与分析网络基础设施(CAMERA)。
目前大部分转录组数据局限于细菌、动物和陆地植物,而这一计划将补充大量数据,为单细胞遗传研究铺平道路,便于研究人员分析海洋藻类中不同的基因及调控模式,反过来也有助于生物学家了解这些生物如何在不同环境中存活,以及它们对我们环境的影响。