Крупнейшее исследование генов фотосинтеза проведено на водорослях
Международная команда биологов растений провела крупнейшее в истории функциональное геномное исследование фотосинтезирующего организма. Работа опубликована в Nature Genetics и может помочь в разработке стратегий повышения урожайности и смягчения последствий изменения климата.
Фотосинтез — это биохимический процесс преобразования энергии Солнца в химическую энергию углеводов растениями, водорослями и некоторыми бактериями.
"Это основа, на которой существует жизнь в известной нам форме", — сказал соавтор работы Артур Гроссман из Института Карнеги. "Он обогащает нашу атмосферу кислородом, улавливая часть вызывающих изменение климата парниковых газов, в основном CO2, а также является основой нашего продовольственного снабжения".
Несмотря на фундаментальную важность, функции многих генов, связанных с фотосинтезом, остаются не охарактеризованными. Водоросли представляют собой удобную модель для изучения генетической основы этого процесса.
Каталог мутантов одноклеточной зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii, созданный Мартином Йоникасом из Принстонского университета, позволил команде учёных начать изучение функций тысяч генов фотосинтезирующих организмов.
Chlamydomonas — это группа водорослей, встречающихся по всему миру в пресной и солёной воде, влажных почвах и даже на поверхности снега. Они легко растут в лаборатории, даже в темноте при наличии питательных веществ, что делает их отличным инструментом для изучения генетики фотосинтетического аппарата и других аспектов биохимии растений.
"Мы начали с коллекции из 58 000 мутантов Chlamydomonas и подвергли их воздействию множества условий и химических стрессоров", — пояснил Йоникас. "Измерение роста отдельных мутантов позволило нам определить, какие гены способствуют успеху в каждой среде, и начать связывать многие из этих генов с адаптивными признаками".
Исследование охватило 78% генов Chlamydomonas — почти 14 000 генов. Это создаёт основу для определения приоритетов в дальнейших исследованиях и позволяет выдвигать гипотезы о функциях плохо изученных генов у фотосинтезирующих организмов.
"Мы ожидаем, что наша работа будет направлять функциональную характеристику генов по всему древу жизни", — заявил Гроссман.
Полученные знания могут лечь в основу стратегий повышения урожайности важных пищевых и биотопливных культур, а также программ по улавливанию и хранению углерода из атмосферы.