燃料生產藻類的基因組序列宣布

生產燃料的綠色微藻Botryococcus braunii的基因組由德克薩斯A&M AgriLife研究小組領導的一組研究人員測序。根據AgriLife研究生物化學家兼大學研究所首席研究員Tim Devarenne博士的說法，該報告在Genome公告中經過近7年的研究。除了對基因組進行測序外，還出現了其他遺傳事實，最終可以幫助他的團隊和其他人研究這種綠色微藻進一步研究生產藻類和植物作為可再生燃料來源。

“這種藻類是集落形成的，這意味著很多個體細胞會長大，形成一個集落。這些細胞會產生大量的碳氫化合物，然后將它們輸出到細胞外基質中進行儲存，”Devarenne說。“例如，這些碳氫化合物可以轉化為燃料 - 汽油，煤油和柴油，就像將石油轉化為這些燃料一樣。”

Devarenne指出之前的研究表明，布朗氏菌的碳氫化合物長期以來與石油礦床有關，這表明在地質時期，藻類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的碳氫化合物油作為可再生燃料來源，就不需要改變任何種類的基礎設施來制造燃料。它可以直接用于現有的石油加工系統(tǒng)并獲得同樣的燃料，“他說。

Devarenne說，他的實驗室想要了解的不是如何制造燃料，而是了解藻類如何制造這些碳氫化合物，涉及哪些基因和酶以及它們如何發(fā)揮作用。

“一旦我們了解到，也許我們可以操縱藻類來制造更多的油或特定類型的油，或者我們可以將這些基因轉移到其他光合生物中，讓它們制造油而不是藻類，”Devarenne說，他的實驗室在2016年宣布發(fā)現藻類用于生產碳氫化合物的酶。

他說，這就是為什么測序基因組很重要，因為它有助于識別碳氫化合物生產和控制這種生產所需的基因組中的所有基因和酶。

這并不容易。對基因組進行測序意味著從細胞核中分離所有DNA，將其測序成小片段，然后將其組裝回一個完整的基因組?？紤]到B. braunii基因組的大小估計約為1.66億個堿基，可以想象一個1.66億塊的拼圖游戲，他說。

Devarenne說，因為本報告中只有部分B. braunii基因組被“拼寫出來”，可以這么說，它被認為是一個基因組草案，或者是第一次嘗試組裝所有碎片。

“這并不完美，但對于研究這種海藻的其他研究人員來說，它仍然非常有用和有價值，”他說。他自己的實驗室計劃進行更深入的分析，并將其與其他已知的藻類和陸地植物基因組進行比較，以便了解其獨特和相似之處。

隨著測序，Devarenne的研究發(fā)現，布朗氏乳桿菌基因組中有大約18,500個基因，并且有一些基因被稱為非翻譯區(qū)，非常長。這些區(qū)域不形成蛋白質，而是用于監(jiān)管目的。

“它們的長度可能是幾千個堿基對，而在大多數生物體中，這些區(qū)域可能只有幾百個堿基長，”他談到了未翻譯的區(qū)域。“我們還不知道那是什么。”

他說B. braunii基因組的組裝非常具有挑戰(zhàn)性，因為其中含有大量的重復序列。

“組裝基因組根本不是一個簡單的過程，”Devarenne解釋說。“我們將DNA發(fā)送給聯(lián)合基因組研究所進行測序，聯(lián)合基因組研究所是美國能源部的一部分，他們用大量非常小的片段對它進行測序。這些DNA片段的長度可能在150到300堿基之間。所以想象一下，如果我們的基因組中有1.66億個堿基，它會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，達到1.66億個堿基。我們使用得克薩斯A&M超級計算機中心來幫忙。“

他說，隨著更多的空白被填補，將會出現一個更完整的基因組，這將有助于研究人員更深入地了解這個藻類的生化過程。這些信息將幫助他們了解生物體如何以及為何大量生產碳氫化合物，如何調節(jié)該過程以及使用特定的生物合成途徑來制造碳氫化合物。

“就像人類基因組已被測序但尚未完全了解一樣，仍有許多需要研究。這真是一個永無止境的過程，”Devarenne說。

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