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释放海洋微生物遗传潜能方面的突破

研究人员在开发基因编辑工具方面取得了重大突破,以增进我们对地球上最重要的海洋微生物之一的了解。

由英国东英吉利大学(UEA)科学家共同领导的国际项目,释放了最大的未开发遗传资源开发天然产物的潜力,这些天然产物例如新型抗菌,抗病毒,抗寄生虫和抗真菌化合物。

海洋微生物调节碳和必需营养素(例如氮和磷)的全球循环。尽管具有重要意义,但政府和行业的资金仍主要用于非海洋生物的研发。部分原因是由于缺乏对海洋微生物重要性的认识,对海洋微生物生物学的了解有限以及在获取和可持续利用海洋微生物方面存在困难。

解决这个问题需要遗传操纵工具,而对于许多不同的生态和生物技术上重要的海洋微生物组(例如原生生物)来说,它们尚不可用,它们共享类似于植物和动物的亚细胞组织。

与植物和动物不同,它们是单细胞的并且具有显着的多样性。有些代表陆地上复杂的生命形式的起源,另一些诸如光合作用的原生生物,称为浮游植物,对全球年度固碳的贡献几乎与陆地植物一样大。

这项新研究发表在《自然方法》杂志上,旨在增进人们对海洋生物的基本生物学和进化的了解,并为进化研究,纳米技术,生物技术,医学和药理学带来潜在有价值的成果。

这个为期三年的合作项目主要由戈登和贝蒂摩尔基金会支持,涉及53个国际实验室,包括100多名研究人员。它导致了新的遗传模型系统的开发,并在综合的“转化路线图”中进行了总结。本文概述了DNA传递方法,基因表达构建体和基因组编辑方法,可作为更广泛的研究社区的资源。

UEA环境科学学院海洋微生物学教授,英国主要作家托马斯·莫克(Thomas Mock)表示,这项研究建立在数十年的研究基础之上,这些研究有助于使海洋生态系统的图景越来越一致。

莫克教授说:“就维持可居住性而言,海洋拥有地球上最重要的微生物多样性。” “由于这些生物在地球健康中的重要作用,因此了解这些生物及其基因的功能非常重要。它们还代表着生命在过去15亿年中的演变。它们如此古老,以至于不可能充分了解他们的细胞生物学和功能性生物多样性。

“我们在基因操纵方面取得的突破性进展将使研究界能够从一系列重要的原生生物中剖析细胞机制,从而共同提供有关其繁殖,代谢和信号传导的见解。

“这些见解将增进我们对它们在海洋中的作用的了解,它们对于生物技术应用如建立生物燃料工厂或生产生物活性化合物具有不可估量的价值。”

该研究涉及尝试将外源DNA引入39个原生生物物种的宿主基因组中,以了解其基因功能以及它们如何适应变化。其中,超过50%的基因已成功地进行了基因操作,这将使研究人员能够对他们基因组中携带的数千个新基因进行功能研究。

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