Sammanfattning:
Skadliga algblomningar (HAB) orsakade av cyanobakterier, allmänt kända som blågröna alger, utgör ett betydande hot mot akvatiska ekosystem och människors hälsa. Att förstå triggers och underliggande mekanismer för HABs är avgörande för att utveckla effektiva förvaltningsstrategier. Denna studie syftar till att undersöka genuttrycksmönstren för en vanlig blombildande cyanobakterieart för att identifiera nyckelgener och vägar involverade i blombildning och toxinproduktion.
Metoder:
- Provtagning:Vattenprover togs från en sötvattensjö som upplever en cyanobakteriell blomning. Ytvatten samlades försiktigt upp utan att störa algblomningen för att säkerställa representativ provinsamling.
- RNA-extraktion:Totalt RNA extraherades från de insamlade vattenproverna med användning av ett kommersiellt RNA-extraktionskit enligt tillverkarens instruktioner. Detta möjliggjorde isolering av RNA-molekyler från cyanobakteriella celler.
- RNA-sekvensering:De extraherade RNA-proverna utsattes för RNA-sekvensanalys med hög genomströmning (RNA-Seq). RNA-Seq-teknologin gav en heltäckande bild av de uttryckta generna och deras överflöd inom cyanobakteriepopulationen.
- Dataanalys:RNA-Seq-data bearbetades och analyserades med hjälp av bioinformatikverktyg. Differentiellt uttryckta gener (DEG) mellan blombildande och icke-blombildande förhållanden identifierades, vilket avslöjade gener med betydande förändringar i uttrycksnivåer associerade med HAB.
- Funktionell anteckning:DEG:erna var funktionellt kommenterade med hjälp av genontologi (GO) anrikningsanalys för att bestämma de biologiska processerna, molekylära funktionerna och cellulära komponenterna associerade med de identifierade generna.
Resultat:
- Identifiering av differentiellt uttryckta gener:RNA-Seq-analys avslöjade många DEG mellan blombildande och icke-blombildande förhållanden. Dessa DEG gav insikter i de molekylära mekanismerna bakom HABs.
- Nyckelgener och vägar:GO-anrikningsanalys lyfte fram flera nyckelgener och biologiska vägar involverade i kvävemetabolism, fosforförvärv, fotosyntes, toxinproduktion och celldelning. Uppregleringen av gener associerade med toxinbiosyntes antydde deras potentiella roll i blomtoxicitet.
- Regulatoriska nätverk:Ytterligare analys avslöjade intrikata regulatoriska nätverk som involverar transkriptionsfaktorer och signalvägar som styr genuttryck under blombildning. Dessa fynd belyser den samordnade regleringen av blomrelaterade gener.
- Validering:Utvalda DEG validerades genom kvantitativ realtids-PCR (qPCR) för att bekräfta deras differentiella uttrycksmönster som observerades i RNA-Seq-analysen.
Slutsats:
Studiet av genuttryck i vanliga blågröna alger under blomningshändelser gav värdefulla insikter om de molekylära mekanismerna bakom HAB-bildning och toxinproduktion. Identifieringen av nyckelgener och vägar som är involverade i dessa processer erbjuder potentiella mål för att utveckla innovativa strategier för att mildra HAB och skydda akvatiska ekosystem och människors hälsa. Ytterligare forskning behövs för att utforska de reglerande mekanismerna och interaktionerna inom cyanobakteriella celler för att få en omfattande förståelse av HAB-dynamiken.
