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        以IU為主導的研究揭示了對光色感知和遺傳特性轉(zhuǎn)移的新見解
        
			
        
				2019-01-23 10:13:15
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        由印第安納大學研究人員領(lǐng)導的國際團隊發(fā)現(xiàn)了一種系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)允許全球豐富的細菌有效捕獲陽光并進行光合作用。該研究由IU生物學家David M. Kehoe領(lǐng)導，由Joseph E. Sanfilippo主持，IU博士。學生和前IU博士Animesh Shukla 學生與美國和法國的研究人員合作，首次展示了如何調(diào)節(jié)改善海洋藍細菌中光捕獲的過程。
        

        以IU為主導的研究揭示了對光色感知和遺傳特性轉(zhuǎn)移的新見解
        

        該研究還通過一種稱為水平基因轉(zhuǎn)移的過程，深入了解基因如何在海洋環(huán)境中的細胞之間輕松轉(zhuǎn)移。這是DNA運動的常見形式，涉及稱為“基因組島”的基因組區(qū)域，這對許多生物的進化很重要。該研究報告發(fā)表在“ 美國國家科學院院刊”上。藍藻Synechococcus是地球海洋中第二常見的光合細菌。IU研究的重點是聚球藻屬如何控制其有效捕獲光合作用的藍光和綠光的能力。
        

        “對于我們來說，了解更多有關(guān)海洋藍藻的信息非常重要，因為它們是地球食物鏈基礎(chǔ)的重要組成部分，”IU布魯明頓藝術(shù)與科學學院生物系教授Kehoe說。“我們的星球主要靠太陽能發(fā)電，這些生物對于將陽光轉(zhuǎn)化為有機化合物非常重要。有機化合物是其他物種的食物。沒有這些和其他'初級生產(chǎn)者'，我們就不可能存在，因為我們無法從陽光。”
        

        在海洋環(huán)境中，藍色和綠色光穿透水柱到不同的深度。在淺海岸水域，許多聚球藻細胞有效地利用綠光進行光合作用，而在更深的海水中，細菌最大限度地捕獲和使用藍光。到目前為止，大約四分之一的海洋聚球藻可以進行這一過程，稱為“色素馴化”。
        

        Kehoe領(lǐng)導了一項早期的研究，該研究為許多聚球藻屬捕獲藍光和綠光的這種“變色龍樣”能力提供了第一次機制見解。
        

        目前的研究涉及四組法國和美國科學家。
        

        “我們在法國的同事們都是優(yōu)秀的生物學海洋學家，他們對色彩馴化的分子方面很感興趣，而美國群體對其生態(tài)意義很感興趣，”分子生物學家Kehoe說。“我們認識到，通過結(jié)合我們的努力，我們可以在很多方面檢驗這一過程，從分子到生態(tài)。這是一個真正的協(xié)作，多學科項目。”
        

        由巴黎Pierre和Marie Curie大學的FrédéricPartensky和Laurence Garczarek以及法國Roscoff的CNRS Station Biologique領(lǐng)導的法國小組發(fā)現(xiàn)了一個基因島，其中有六個基因與能夠進行色彩馴化的能力相關(guān)。Wendy Schluchter教授和博士。新奧爾良大學的學生Adam A. Nguyen為該研究提供了生化分析。IU Bloomington化學系的副科學家Jonathan A. Karty提供的質(zhì)譜結(jié)果對于該組的發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。
        

        該小組的結(jié)果表明，一個小的基因組島賦予了進行色彩馴化的能力。如果Synechococcus的特定菌株不具有基因組島，則它不能經(jīng)歷色素馴化。然而，如果一個菌株獲得基因組島，正如四分之一的菌株似乎已經(jīng)完成，它可能會經(jīng)歷色彩馴化。
        

        該小組發(fā)現(xiàn)位于基因組島上的兩個名為fciA和fciB的基因需要打開和關(guān)閉基因組島上其他基因的表達。結(jié)果，該基因組島似乎是自我調(diào)節(jié)的并且能夠調(diào)節(jié)其自身對周圍光色環(huán)境變化的響應。
        

        這項研究的結(jié)果提供了對水平轉(zhuǎn)移基因調(diào)控的重要見解。雖然當這些基因進入新的生物體時，調(diào)節(jié)必須是正確的，但調(diào)節(jié)基因通常不位于它們在基因組中調(diào)節(jié)的基因附近。
        

        “我們發(fā)現(xiàn)這個基因組島包括兩種類型的基因，通過允許適當調(diào)節(jié)這一過程以及色彩馴化的能力使其成為獨立的。我們預測這將促進其在環(huán)境中的傳播，”Kehoe說過。
        
			

			
          
        
			
        
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