Undersøgelse af genekspression i almindelige blågrønalger afslører, hvad der får den til at blomstre, giftig

Oversigt:

Skadelig algeopblomstring (HAB'er) forårsaget af cyanobakterier, almindeligvis kendt som blågrønalger, udgør en betydelig trussel mod akvatiske økosystemer og menneskers sundhed. Forståelse af triggere og underliggende mekanismer af HAB'er er afgørende for at udvikle effektive ledelsesstrategier. Denne undersøgelse har til formål at undersøge genekspressionsmønstrene for en almindelig blomstrende cyanobakterieart for at identificere nøglegener og veje involveret i blomstringsdannelse og toksinproduktion.

Metoder:

- Prøvetagning:Vandprøver blev indsamlet fra en ferskvandssø, der oplevede en cyanobakteriel opblomstring. Overfladevand blev omhyggeligt opsamlet uden at forstyrre algeopblomstringen for at sikre repræsentativ prøveopsamling.

- RNA-ekstraktion:Total RNA blev ekstraheret fra de indsamlede vandprøver ved hjælp af et kommercielt RNA-ekstraktionssæt efter producentens instruktioner. Dette muliggjorde isolering af RNA-molekyler fra cyanobakterielle celler.

- RNA-sekventering:De ekstraherede RNA-prøver blev udsat for high-throughput RNA-sekventering (RNA-Seq) analyse. RNA-Seq-teknologien gav et omfattende overblik over de udtrykte gener og deres overflod i den cyanobakterielle population.

- Dataanalyse:RNA-Seq-dataene blev behandlet og analyseret ved hjælp af bioinformatiske værktøjer. Differentielt udtrykte gener (DEG'er) mellem blomstringsdannende og ikke-blomstrende betingelser blev identificeret, hvilket afslørede gener med signifikante ændringer i ekspressionsniveauer forbundet med HAB'er.

- Funktionel annotering:DEG'erne blev funktionelt annoteret ved hjælp af genontologi (GO) berigelsesanalyse for at bestemme de biologiske processer, molekylære funktioner og cellulære komponenter forbundet med de identificerede gener.

Resultater:

- Identifikation af differentielt udtrykte gener:RNA-Seq-analyse afslørede adskillige DEG'er mellem blomstringsdannende og ikke-blomstrende forhold. Disse DEG'er gav indsigt i de molekylære mekanismer, der ligger til grund for HAB'er.

- Nøglegener og -veje:GO-berigelsesanalyse fremhævede flere nøglegener og biologiske veje involveret i nitrogenmetabolisme, fosforopsamling, fotosyntese, toksinproduktion og celledeling. Opreguleringen af ​​gener forbundet med toksinbiosyntese antydede deres potentielle rolle i blomstringstoksicitet.

- Regulatoriske netværk:Yderligere analyse afslørede indviklede regulatoriske netværk, der involverer transkriptionsfaktorer og signalveje, der kontrollerer genekspression under blomstringsdannelse. Disse resultater kaster lys over den koordinerede regulering af blomstringsrelaterede gener.

- Validering:Udvalgte DEG'er blev valideret gennem kvantitativ realtids-PCR (qPCR) for at bekræfte deres differentielle ekspressionsmønstre observeret i RNA-Seq-analysen.

Konklusion:

Studiet af genekspression i almindelige blågrønne alger under blomstringsbegivenheder gav værdifuld indsigt i de molekylære mekanismer, der ligger til grund for HAB-dannelse og toksinproduktion. Identifikationen af ​​nøglegener og -veje involveret i disse processer tilbyder potentielle mål for udvikling af innovative strategier til at afbøde HAB'er og beskytte akvatiske økosystemer og menneskers sundhed. Yderligere forskning er nødvendig for at udforske de regulatoriske mekanismer og interaktioner i cyanobakterielle celler for at opnå en omfattende forståelse af HAB-dynamikken.