En gen som kontrollerar cellstorleken har identifierats i en mikroalgalgrupp som ligger till grund för en femtedel av världens näringskedjor.

Forskare vid University of East Anglia (UEA) har upptäckt en gen som reglerar kiselalgernas storlek, som bidrar med 20 procent av den globala primära produktionen i livsmedelskedjor. Upptäckten kan ha konsekvenser för att förstå de potentiella effekterna av klimatförändringar på framtida livsmedelsbanor.

Kunskapen om generna som bestämmer storleken på kiselgurceller har varit begränsad fram till nu. Men genom en kombination av omvänd genetik, experimentell utveckling och RNA-sekvensering, laget identifierade en tidigare okänd genetisk kontroll av cellstorlek i den marina kiselalgen Thalassiosira pseudonana.

Thomas Mock, vid UEA:s miljöhögskola, sade:"Det finns variation i cellstorlek mellan olika diatomer, liksom observerad variation inom arter på grund av antingen miljöförhållanden eller reproduktion. Dock, Vi har först nu börjat avslöja den genetiska kontrollen av cellstorlek - viktigt för att förstå den viktiga roll diatomer spelar i livsmedelsbanor och hur detta kan förändras i framtiden. "

Cellstorlek påverkar många aspekter av fysiologi och ekologi hos organismer som alger, från att påverka cellytan och därför förmågan att ta upp näringsämnen, till större celler som sjunker snabbare och exporterar mer kol till det djupare havet än mindre kiselalger.

Teamet tittade på en av de mest karakteristiska kännetecknen för kiselalger - kiseldioxidskalet som kallas frustule. Diatomfossilrekord visar att frustula har kvarstått genom mer än 185 miljoner år av evolution och teamet antog därför att de spelar viktiga roller för kiselalgernas evolutionära framgång.

Prof Mock sa:"Vi undersökte effekten av ett protein som finns i frustulerna som kallas silacidin, som antas vara viktiga i deras konstruktion. Vi modulerade nivåerna av detta protein för att mäta effekten det hade på cellstorleken och fann att, genom att minska halterna av silacidiner, kiselgurceller blev förstorade.

"Genom RNA-sekvensering, vi identifierade också ett litet antal gener som potentiellt är involverade i cellstorlek. Eftersom den specifika genen som är ansvarig för kodning av silacidinproteinet i diatomen som studeras också befanns bevaras i flera andra ekologiskt viktiga kiselalger, dessa resultat hjälper oss att bättre förstå processerna som är involverade i cellstorlekens plasticitet. Dessa data ger det första beviset för en genetiskt kontrollerad reglering av cellstorlek i just denna kiselgur och andra som kodar för silacidingenen i deras genom. "

Resultaten kan vara betydelsefulla för att förstå effekterna av klimatförändringar och den inverkan detta kan ha på globala livsmedelsbanor. Prof Mock sa:"Fossilregistret visar också ett samband mellan havstemperaturen och den genomsnittliga cellstorleken på kiselalger, så vi kan anta att växtplanktoncellstorlekar kommer att fortsätta att reagera på de förändrade globala temperaturerna.