生產(chǎn)燃料的綠色微藻Botryococcus braunii的基因組由德克薩斯A&M AgriLife研究小組領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員測(cè)序。根據(jù)AgriLife研究生物化學(xué)家兼大學(xué)研究院首席研究員Tim Devarenne博士的說(shuō)法，該報(bào)告在Genome公告中經(jīng)過(guò)近七年的研究。除了對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序外，還出現(xiàn)了其他遺傳事實(shí)，最終可以幫助他的團(tuán)隊(duì)和其他人研究這種綠色微藻進(jìn)一步研究生產(chǎn)藻類(lèi)和植物作為可再生燃料來(lái)源。
“這種藻類(lèi)是集落形成的，這意味著很多個(gè)體細(xì)胞會(huì)長(zhǎng)大，形成一個(gè)集落。這些細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量的碳?xì)浠衔?，然后將它們輸出到?xì)胞外基質(zhì)中進(jìn)行儲(chǔ)存，”Devarenne說(shuō)。“這些碳?xì)浠衔锟梢赞D(zhuǎn)化為燃料 – 例如汽油，煤油和柴油，就像將石油轉(zhuǎn)化為這些燃料一樣?！?/span>
Devarenne指出之前的研究表明，布朗氏菌的碳?xì)浠衔镩L(zhǎng)期以來(lái)與石油礦床有關(guān)，這表明在地質(zhì)時(shí)期，藻類(lèi)與石油礦床的形成相吻合并促成了石油礦床的形成。
“基本上，如果我們使用這種藻類(lèi)的碳?xì)浠衔镉妥鳛榭稍偕剂蟻?lái)源，就不需要改變?nèi)魏晤?lèi)型的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)制造燃料。它可以直接進(jìn)入現(xiàn)有的石油加工系統(tǒng)并獲得同樣的燃料，“他說(shuō)。
Devarenne說(shuō)他的實(shí)驗(yàn)室想要了解的不是如何制造燃料，而是了解藻類(lèi)如何制造這些碳?xì)浠衔?，涉及哪些基因和酶以及它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用。
“一旦我們了解到，也許我們可以操縱藻類(lèi)來(lái)制造更多的油或特定類(lèi)型的油，或者我們可以將這些基因轉(zhuǎn)移到其他光合生物中，讓它們制造油而不是藻類(lèi)，”Devarenne說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)室在2016年宣布發(fā)現(xiàn)藻類(lèi)用于生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏拿浮?/span>
他說(shuō)，這就是為什么對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序很重要的原因，因?yàn)樗兄谧R(shí)別碳?xì)浠衔锷a(chǎn)和控制這種生產(chǎn)所需的基因組中的所有基因和酶。這并不容易。對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序意味著從細(xì)胞核中分離所有DNA，將其測(cè)序?yàn)樾∑?，然后將其組裝回一個(gè)完整的基因組。他說(shuō)，考慮到B. braunii基因組的大小估計(jì)約為1.66億個(gè)堿基，可以想象一個(gè)1.66億塊的拼圖游戲。
Devarenne說(shuō)，因?yàn)楸緢?bào)告中只有部分B. braunii基因組被“拼寫(xiě)出來(lái)”，可以這么說(shuō)，它被認(rèn)為是基因組草案，或者是第一次嘗試組裝所有部分。
“這不是完美的，但對(duì)于研究這種藻類(lèi)的其他研究人員來(lái)說(shuō)，它仍然非常有用和有價(jià)值，”他說(shuō)。他自己的實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃進(jìn)行更深入的分析，并將其與其他已知的藻類(lèi)和陸地植物基因組進(jìn)行比較，以便了解其獨(dú)特和相似之處。
隨著測(cè)序，Devarenne的研究發(fā)現(xiàn)，布朗氏乳桿菌基因組中大約有18,500個(gè)基因，并且有一些基因被稱(chēng)為非翻譯區(qū)，非常長(zhǎng)。這些區(qū)域不形成蛋白質(zhì)，而是用于調(diào)節(jié)目的。
“它們的長(zhǎng)度可能是幾千個(gè)堿基對(duì)，而在大多數(shù)生物體中，這些區(qū)域可能只有幾百個(gè)堿基長(zhǎng)，”他談到了未翻譯的區(qū)域?！拔覀冞€不知道那是什么。”
他說(shuō)B. braunii基因組由于其中存在大量重復(fù)序列而非常難以組裝。
“組裝基因組根本不是一個(gè)微不足道的過(guò)程，”Devarenne解釋說(shuō)?！拔覀儗NA發(fā)送給聯(lián)合基因組研究所進(jìn)行測(cè)序，聯(lián)合基因組研究所是美國(guó)能源部的一部分，他們用大量非常小的片段對(duì)它進(jìn)行測(cè)序。這些DNA片段的長(zhǎng)度可能在150到300 堿基之間。所以想象一下，如果我們的基因組中有1.66億個(gè)堿基，它會(huì)以小碎片的形式寄回給我們，這些碎片必須重新聚集在一起才能達(dá)到1.66億個(gè)堿基。我們使用得克薩斯A&M超級(jí)計(jì)算機(jī)中心來(lái)幫忙?！?/span>
他說(shuō)，隨著更多的空白被填補(bǔ)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)更完整的基因組，這將有助于研究人員更深入地了解這個(gè)藻類(lèi)的生化過(guò)程。這些信息將幫助他們了解生物體如何以及為何大量生產(chǎn)碳?xì)浠衔铮绾握{(diào)節(jié)該過(guò)程以及使用特定的生物合成途徑來(lái)制造碳?xì)浠衔铩?/span>
“正如人類(lèi)基因組已被測(cè)序但尚未完全了解，仍有許多需要研究。這真是一個(gè)永無(wú)止境的過(guò)程，”Devarenne說(shuō)。
