Nature子刊改写教科书，植物也能吃植物

　　

生物通报道：植物的生长需要阳光和水分，小孩子都知道植物通过阳光土壤和水获取养分。日前Bielefeld大学Olaf Kruse教授的研究团队首次发现，绿藻Chlamydomonas reinhardtii不仅从事光合作用，还能够从其他植物获取能量，该发现颠覆了我们自小学习的教科书理论，有望对开发生物能源产生重大影响。这项研究于十一月二十日发表在Nature Communications杂志上。

迄今为止，人们一直以为只有线虫、细菌和真菌能够消化植物纤维并将其作为生存和生长所需的碳源，而植物通过光合作用获取能量。Chlamydomonas reinhardtii这种绿藻是著名的模式生物，可以在水和土壤等多种生态环境中生存，而这都得归功于这种植物强大的代谢能力。

Olaf Kruse教授及其研究人员在低二氧化碳环境中培养这种绿藻，通过一系列实验观察到这种单细胞植物转而从附近的植物纤维汲取能量。绿藻细胞分泌endo-β-1,4-glucanases来消化外源纤维素将其分解成为更小的糖分，随后再将它们转运入细胞并转化为能量，供绿藻继续生长。“这是首次发现植物具有此类能力，”Kruse教授说。“绿藻消化纤维素，这颠覆了所有教科书。从某种程度上来说，我们看到的现象是植物吃植物。”目前，科学家们正在研究这一机制是否同样存在于其他类型绿藻。

绿藻的这种新能力将有望用于生产生物能源，对植物纤维素进行生物学分解正是这一领域中的重任之一。农作物等大量物质含有纤维素，但这种形式并不能作为生物燃料，必须先由纤维素酶进行分解和加工。目前该领域采用的纤维素酶来自真菌，而真菌生长需要有机物质。如果未来能够从绿藻中获取纤维素酶，就不需要养真菌了，绿藻有光和水就足以。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Cellulose degradation and assimilation by the unicellular phototrophic eukaryote Chlamydomonas reinhardtii

Plants convert sunlight to biomass, which is primarily composed of lignocellulose, the most abundant natural biopolymer and a potential feedstock for fuel and chemical production. Cellulose assimilation has so far only been described for heterotrophic organisms that rely on photosynthetically active primary producers of organic compounds. Among phototrophs, the unicellular green microalga Chlamydomonas reinhardtii is widely known as one of the best established model organisms. It occupies many habitats, including aquatic and soil ecosystems. This ubiquity underscores the versatile metabolic properties of this microorganism. Here we present yet another paradigm of adaptation for C. reinhardtii, highlighting its photoheterotrophic ability to utilize cellulose for growth in the absence of other carbon sources. When grown under CO2-limiting conditions in the light, secretion of endo-β-1,4-glucanases by the cell causes digestion of exogenous cellulose, followed by cellobiose uptake and assimilation. Phototrophic microbes like C. reinhardtii may thus serve as biocatalysts for cellulosic biofuel production.