Forskere finder hemmeligheden bag cellestørrelse i verdens største fødevareproducent

Et gen, der kontrollerer cellestørrelse, er blevet identificeret i en mikroalgalgruppe, der understøtter en femtedel af verdens fødekæder.

Forskere ved University of East Anglia (UEA) har opdaget et gen, der regulerer størrelsen på kiselalger, som bidrager med 20 procent af den globale primære produktion i fødekæder. Opdagelsen kan have konsekvenser for forståelsen af ​​de potentielle virkninger af klimaændringer på fremtidige madbaner.

Kendskabet til de gener, der dikterer størrelsen på kiselalgerceller, har været begrænset indtil nu. Men gennem en kombination af omvendt genetik, eksperimentel evolution og RNA-sekventering, teamet identificerede en tidligere ukendt genetisk kontrol af cellestørrelse i den marine kiselalge Thalassiosira pseudonana.

Professor Thomas Mock, på UEA's School of Environmental Sciences, sagde:"Der er variation i cellestørrelse på tværs af forskellige diatomer, samt observeret variation inden for arter på grund af enten miljøforhold eller reproduktion. Imidlertid, vi er først nu begyndt at afdække den genetiske kontrol af cellestørrelse - vigtig for at forstå den centrale rolle, diatomer spiller i madbaner, og hvordan dette kan ændre sig i fremtiden. "

Cellestørrelse påvirker mange aspekter af fysiologi og økologi af organismer som alger, påvirker celleoverfladen og derfor evnen til at optage næringsstoffer, til større celler, der synker hurtigere og eksporterer mere kulstof til det dybere hav end mindre kiselalger.

Holdet kiggede på et af de mest karakteristiske træk ved kiselalger - silikaskallen kaldet en frustule. Diatom fossile optegnelser viser, at frustula har vedvaret gennem mere end 185 millioner års evolution, og teamet antog derfor, at de spiller en vigtig rolle i kiselalgernes evolutionære succes.

Prof Mock sagde:"Vi undersøgte effekten af ​​et protein, der er til stede i frustulerne kaldet silacidin, som menes at være vigtige i deres konstruktion. Vi modulerede niveauerne af dette protein for at måle den effekt, det havde på cellestørrelse, og fandt ud af, at ved at reducere niveauerne af silacidiner, kiselalgerceller blev forstørrede.

"Gennem RNA-sekventering, vi identificerede også et lille antal gener, der potentielt er involveret i cellestørrelse. Da det særlige gen, der er ansvarlig for kodning af silacidinproteinet i diatoméet, der undersøges, også viste sig at være konserveret i flere andre økologisk vigtige kiselalger, disse resultater hjælper os med bedre at forstå processerne involveret i cellestørrelsesplasticitet. Disse data giver det første bevis for en genetisk kontrolleret regulering af cellestørrelse i dette særlige kiselalger og andre, der koder for silacidingenet i deres genomer. "

Resultaterne kan være betydningsfulde for at forstå virkningerne af klimaændringer og den indvirkning, det kan have på globale fødevaresider. Prof Mock sagde:"Den fossile rekord viser også en sammenhæng mellem havtemperatur og den gennemsnitlige cellestørrelse af kiselalger, så vi kan antage, at fytoplanktoncellestørrelser fortsat vil reagere på de skiftende globale temperaturer.