揭示磷限制对海洋甲藻Prorocentrum cordatum转录组的影响及其向有性生殖转变的分子机制

推荐 为解决海洋浮游植物在磷限制条件下的生存策略问题，研究人员以Prorocentrum cordatum为对象，开展转录组学研究。结果显示，磷限制诱导了磷酸盐吸收和同化途径的上调，激活了RNA、蛋白质和脂质代谢过程，并触发了细胞周期调控及减数分裂相关机制。该研究揭示了磷限制下甲藻向有性生殖转变的分子机制，对理解海洋生态系统中的初级生产具有重要意义。

　　

论文解读
在海洋生态系统中，磷（P）作为关键的生物元素，对浮游植物的生存和初级生产力至关重要。然而，在磷限制的条件下，浮游植物如何调整其生命活动以适应环境变化仍是一个重要的科学问题。特别是，海洋甲藻Prorocentrum cordatum在磷缺乏时是否会通过有性生殖来应对这一挑战，以及其背后的分子机制是什么，这些问题尚未得到充分解答。为此，俄罗斯科学院细胞学研究所的研究人员开展了相关研究，旨在揭示磷限制对Prorocentrum cordatum转录组的影响及其向有性生殖转变的分子机制。该研究结果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了RNA测序技术，对在磷限制条件下培养14天的Prorocentrum cordatum细胞进行了转录组分析。首先，他们在磷限制条件下培养Prorocentrum cordatum，并在第14天采集细胞样本进行RNA提取和测序。通过对测序数据的分析，研究人员发现，与对照组相比，磷限制条件下有196个基因发生了差异表达，其中169个基因上调，27个基因下调。

研究结果表明，磷限制显著上调了磷酸盐吸收和同化相关基因的表达，包括高亲和力的H+-依赖性无机磷酸盐转运蛋白和Na+-依赖性磷酸盐转运蛋白。此外，RNA、蛋白质和脂质代谢过程也被激活。研究人员还发现，磷限制触发了细胞周期调控机制，并诱导了减数分裂相关基因的表达，如编码重组酶和交叉互换促进因子的基因。这些发现表明，磷限制可能诱导Prorocentrum cordatum向有性生殖转变。

在讨论部分，研究人员指出，磷限制条件下，Prorocentrum cordatum细胞可能开始利用内部资源，并通过增加磷酸盐转运蛋白的表达来增强对外部磷源的吸收。此外，减数分裂相关基因的上调表明，部分细胞可能从营养生长阶段转向有性生殖阶段。这一过程可能有助于种群在磷限制条件下的生存和繁衍。

总体而言，该研究揭示了磷限制对Prorocentrum cordatum转录组的深远影响，并阐明了其在磷缺乏条件下向有性生殖转变的分子机制。这些发现不仅增进了我们对海洋浮游植物适应环境变化策略的理解，也为预测海洋生态系统在磷限制条件下的动态变化提供了重要参考。