看生物学家挖出“金山银山”

　　

生物通报道：加州大学伯克利分校、洛杉矶分校和旧金山研究所，三家世界顶级研究机构的植物学家和生化学家强强联手，在绿藻基因组金矿中终于挖出了一块宝贝。这个绿藻名叫Chromochloris zofingiensis（C. zofingiensis），它能产生一种叫虾青素的物质，该物质不仅是可持续生物燃料，还能治疗某些疾病，这项发表在《PNAS》的文章指出了一条人工生产虾青素的致富道路。

一只藻大概有1万5千个基因，研究人员的工作有点类似拼词游戏，从1万多个基因中挑选能为人所用的基因组合。

C. zofingiensis是虾青素的天然来源之一。鲑鱼等鱼类体内，还有鸟类羽毛中也含有这种抗氧化剂虾青素。由于虾青素具有抗炎功效，对人体有益，它已经被广泛地用于癌症、心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、肥胖症等炎症性疾病的治疗。相关商业人士介绍：天然提取的虾青素比化学合成的更具抗氧化性，并且，仅批准天然虾青素用于人类保健。因此，虾青素的生物合成路径是一条“生财有道”。

虽然走过了漫长的10年，但是皇天不负有心人，这队有追求的研究人员终于到达了成功的彼岸。

研究人员构建了染色体水平的C. zofingiensis细胞核基因组、细胞器基因组和不同生长条件下的转录组，利用长短读长测序结果拼装出了位于19条染色体上的，大约58Mbp的15274个预测蛋白质编码基因图谱。基因模型的功能注释确定了约73%的基因的同源家族。其中两个编码β-酮酶（beta-ketolase，BKT）的基因是虾青素生物合成的关键。因为，在基因组中这两个基因都显示出了上调表达。

低温软X射线（cryo-soft X-ray）下的C. zofingiensis细胞形貌

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此外，在强光暴露条件下的转录本揭示了一系列参与虾青素生物合成的候选基因，包括ABC转运蛋白、细胞色素P450酶，和酰基转移酶等。

强光下RNA-seq揭示出基因的选择性表达

天地灵气孕育出了藻类，它们为人类生产赖以生存的氧气。如今高质量的基因组和转录组测序技术允许我们深入探索大自然的神圣产物，让它们更好的为人类服务。

其实，不仅仅是藻类，过去几十年间，线虫、果蝇，拟南芥……从基因组序列下手人类已经开发了很多“生物模型”。“这些被称为模式动/植物的生物，让我们更好的了解细胞和蛋白质的运作，从而揭开更复杂的系统（比如人类）的面纱。”本文共同通讯作者，美国能源部劳伦斯-伯克利国家实验室科学家Krishna Niyogi说。“今天，我们能在实验室中测序几乎所有生物的基因组序列。”

手握全基因组序列大权，目前这座藻类基因组“金山”由加州大学洛杉矶分校的分子、细胞、发育生物学教授Niyogi和Matteo Pellegrini管理，同时他们也是两位商业人士。

原文标题：Chromosome-level genome assembly and transcriptome of the green alga Chromochloris zofingiensis illuminates astaxanthin production