海洋微拟球藻对共培养三角褐指藻的分子生理学响应机制

本研究运用多物种混合转录组测序(msRNA-seq)法分析了对数生长期海洋微拟球藻响应相同细胞数指数末期三角褐指藻共培养的生理机制。两种藻的细胞总数在8 d内基本不变。三角褐指藻转录组结果中存在与生长有关的基因的表达,且难以与响应共培养的生理过程区分。因此,我们只分析微拟球藻响应共培养的转录组变化及其揭示的生理学机制。分析发现在共培养的初始24 h内共有8 235个基因表达,其中,809个为显著差异表达基因,351个下调表达,458个上调表达。这些差异基因被富集到7条KEGG通路中。其中,在DNA复制和同源重组通路上所富集的基因呈下调表达,而在氨基和核苷酸糖代谢通路、Focal adhesion、PI3K-Akt、cAMP、ErbB信号通路上所富集的基因呈上调表达。结果表明海洋微拟球藻响应三角褐指藻共培养时发生了一系列生理学变化。这是应用多物种混合转录组测序分析微藻间互作的初步尝试,建立的方法也适用微藻和其它微生物的互作机制研究。     

多物种混合转录组测序(msRNA-seq)及其在海洋生态学研究中的应用

转录组测序是细胞生理学过程和机制的解析手段之一。目前,主要应用在对特定物种或细胞类型在不同生长、发育阶段(时间序列)或不同组织、器官、生长环境(空间序列)中基因转录本丰度的定量和比较上。但是,这并不适用于多物种共存的自然生态系统和多细胞协同作用的生物体中。应运而生的混合多物种转录组分析技术则是可以同时针对两个或两个以上物种或细胞类型的转录组进行分析,以此来解析物种或细胞间的相互作用。其最大特点是靠后期拆分数据而不是通过前期的物理方法来拆分物种或细胞类型。目前,该技术在动物医学领域中使用较多,但在生态系统尤其是海洋生态系统的研究中应用较少。本文介绍了多物种混合转录组测序的概念、方法、研究历程和在海洋生态学研究中的应用及前景,以期为该领域研究者打开新思路,提供新方法。