邱保胜课题组在食用蓝藻葛仙米基因组特性及生境适应性研究方面取得重要进展

来源:作者:发稿时间:2021-04-16浏览次数:

近日,我院邱保胜教授课题组在葛仙米基因组特性及生境适应性研究方面取得重要进展,相关成果在线发表于国际微生物学领域的权威期刊Environmental Microbiology》(Chen et al. 2021, doi: 10.1111/1462-2920.15521

蓝藻葛仙米,具有1700多年的药食两用历史,湖北珍稀特产,主要分布于我国湖北省鹤峰县走马镇周围水稻田中,需要应对高度动态变化的稻田生境。邱保胜课题组对野生葛仙米分离纯化,并进行全基因组测序,获得葛仙米全基因组完成图(Nostoc sphaeroides CCNUC1; NCBI Genome BioProject: PRJNA224116)。葛仙米基因组大小为9.52 Mb,含有10473个蛋白质编码基因,由16.48 Mb染色体、12.34 Mb宏质粒和7个质粒组成。课题组通过对69株念珠藻进行比较基因组分析,发现与强太阳辐射适应和水分变化适应相关的基因出现显著扩张,且厌氧适应和磷利用相关的基因分布于宏质粒上,暗示着该宏质粒在葛仙米生境适应中发挥重要功能。课题组通过分析光强调节葛仙米藻殖段发育成营养藻丝过程中的全局基因表达模式,发现与光合作用光反应、碳固定、氮代谢和异形胞分化相关的基因显著上调,但与细胞运动相关的基因显著下调。该研究揭示了丝状固氮蓝藻葛仙米对高度动态变化稻田生境的遗传适应机制,为理解蓝藻从水生到陆生的进化机制提供新视角,对稻田高效固氮蓝藻代谢工程和开发具有重要意义。

                                                                          1 葛仙米生长周期及其稻田生境示意图

围绕葛仙米的生境适应,邱保胜课题组此前在该期刊发表了另一篇研究论文(Chen et al. 2020. Environmental Microbiology 22: 183-197)。该研究揭示了低剂量UV-B辐射对葛仙米生长和光合作用的正向效应及其机制。该成果将推动紫外光在葛仙米高产培养中的应用。

上述工作得到国家自然科学基金资助,由华中师范大学与德国弗赖堡大学、美国南加州大学、中科院水生生物研究所和湖北师范大学合作完成。华中师范大学为两篇论文的第一完成单位,博士生陈珍(现工作单位为湖北师范大学)均为第一作者,博士后尚金龙为葛仙米基因组论文共同第一作者,邱保胜教授为通讯作者。