国际团队破译甲藻珊瑚共生甲藻基因组

2015年11月6日，中国深圳—由厦门大学、美国康涅狄格大学、华大基因等机构组成的国际团队破译了珊瑚共生甲藻Symbiodinium kawagutii基因组。最新研究成果今日发表于《科学》杂志，为了解甲藻基因组进化、基因调控，以及甲藻与珊瑚共生的分子基础提供基础。

甲藻有着其他真核生物所没有的基因组学和进化特点。S. kawagutii分离自夏威夷珊瑚礁，是目前已知的最小的甲藻基因组。作为海洋生态系统的重要组成部分，也是珊瑚必须的共生生物，甲藻在维护海洋生态中扮演关键的角色，例如为造礁珊瑚提供必需营养素，形成严重的“赤潮”或对渔业有影响的有害藻华。没有甲藻的共生，珊瑚无法存活。当甲藻离开他们的珊瑚宿主，珊瑚礁会迅速死亡，周围的生物多样性也会急剧下降。此外，甲藻有许多有趣的生物特性，比如其既非原核，也非完全真核，而是介于两者之间，其染色体高度浓缩，并拥有特大基因组。这些特性吸引着全球的科学家。

本研究中，研究人员组装得到高质量的大小为1.18G的S. kawagutii基因组图谱。由于具有独特的基因组特性，破译其基因组是一大难题。而在组装过程中，由于共生细菌，或其它的污染，研究人员面临许多挑战。而且，尚未有质量佳的近缘基因组可作参考。

研究人员注释了蛋白编码基因，并发现了共生甲藻特有的的基因家族，这些基因可能控制了其配子体的形成和有性繁殖过程。他们也发现了反转座子和一些扩张的基因家族，尤其是与珊瑚共生过程中发挥重要作用的基因家族。此外，他们还发现了新启动子元件，以及调节共生体和珊瑚基因表达的microRNA系统。S. kawagutii和珊瑚的基因组形成了很好的互补关系，显示了两者共同进化的过程。这为研究珊瑚共生的分子基础和进化提供了重要资源。

项目负责人程时锋表示，通过基因组学和生物信息分析，我们建立了较高质量的S. kawagutii基因组草图并从中找到了有趣的发现。然而，这仍不足以全面了解这一物种独特的基因和基因组特征。我们仍需积累更多的数据，也在进行更多的探索。最近一个更有趣的相关项目也启动了。甲藻具有进化、经济和生态多重重要性，充分了解它们之后再运用非常关键。我们期望有更多的合作，共同探讨甲藻及其遗传多样性。