海藻让棕色色素发现进化步骤
认为的海藻,你可能认为的亮绿链挥舞着流或入侵的蓝绿色花朵湖泊。但大多数的这些不同的水生生物,交换阳光能源是棕色,像海藻的大片的森林中发现极地或加州海岸。
褐藻是棕色(因此不漂亮),因为他们已经进化一组特殊的色素吸收更多的光比绿色植物和绿色藻类进行光合作用。这使得棕色海藻对地球上的生命非常重要,生产20%我们呼吸的氧气。的生化机制这些褐藻是如此擅长将阳光转化为能量科学家迄今为止一个谜。
科罗拉多州立大学生物学家,与德国和中国的研究人员合作,公布了基础性的新见解这些藻类的进化步骤使他们的小说褐色色素,这叫做墨角藻黄素。
格雷厄姆同行,基社盟生物学系的副教授,该研究与马丁Lohr在德国和刘晓波Johannes Gutenberg-Universitat李在杭州西湖大学,中国。发表在美国国家科学院院刊》上,团队使用遗传调查方法称为CRISPR / CAS9删除的功能基因占藻类的棕色的颜料,把绿色过程中变异品种。基社盟博士后研究员于白是第一作者手稿。
同行集团光合效率和藻生态生理学的研究,确定了基因的目标和执行实验,让团队看到发生了什么事,当这些棕色pigment-related基因被禁用。
岩藻黄质营养食品,制药应用
在过去的十年中,墨角藻黄素已成为主题的加息营养食品和制药应用。首先在科学文献中提到的150年前,墨角藻黄素的化学结构成立于1960年代。不知道是如何藻类合成这天然的产品。
这个生化合成途径是复杂;写在《美国国家科学院学报》上发表,研究人员表明,褐色素墨角藻黄素古老的重复基因进化生成光保护颜料。一路上,其中一些基因副本获得更多和更复杂的功能,使其他颜料的合成变得非常适合光合作用。
“这些藻类可以混合和匹配,然后重新编程的细胞机制捕捉光线,陆地植物啥也没做,”同事说。
这项新研究提供了丰富的上下文的建立进一步的研究,可以使褐色素的极端聚光效率转移到其他生物或使用。
例如,学习如何褐藻演化可能让科学家更好地洞悉岩藻黄质色素作为各种健康营养食品的应用。在生物燃料研究,了解如何改变这种色素细胞的内容可能会导致利用更好的光合效率生产生物燃料的大量相同数量的光线,土地作为传统燃料和努力。
参考:白Y,曹T, Dautermann O,等。绿色硅藻突变体揭示复杂的生物合成途径的岩藻黄质。Proc。国家的。学会科学。2022;119 (38):e2203708119。doi:10.1073 / pnas.2203708119
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