咸味藻类带来甜蜜的成功

粉色火烈鸟、一份生物燃料专利申请和最近发表在备受尊敬的科学杂志《自然》(Nature)上的一篇论文有什么共同点?

杜氏藻，一群咸水藻类!

这一组的藻类会产生大量的橘红色色素，当火烈鸟以这些藻类为食时，这些色素就会被鸟类吸收。

Heike Sederoff.是植物和微生物生物学系的教授，开始研究这些藻类作为项目的一部分，从藻类制作生物燃料。这项研究导致了生物燃料专利申请和最近的一篇论文发表在《自然》杂志上。

本文分享了大量的国际合作的结果，以研究植物的发展方式。该植物科学家将基因与藻类和蕨类植物的1,124种不同植物产生了积极生产的基因，以杉树和米饭。近200个植物科学家的国际财团被称为一千种工厂转录om倡议由佐治亚大学(University of Georgia)的詹姆斯·h·利本斯-麦克(James H. Leebens-Mack)和阿尔伯塔大学(University of Alberta)的王家曙(Gane Ka-Shu Wong)领导。

塞德罗夫是在新加坡参加一个科学会议时被介绍参与这项计划的。

“这是一个很大的国际社会努力，我们汇集了有关不同物种和植物类的所有这些信息，从根本上说，植物家谱，”Sederoff说。“我们促进了盐水藻类的转录om，而一支小型团队参与了进行计算分析的大举重。”

Sederoff说，这项研究分析了植物的转录组，也就是一组主动转化为RNA的基因，而不是植物的基因组，或者一个有机体的完整基因，因为这更便宜、更容易、更快。植物可以有巨大的基因组具有许多类似的基因，并且转录组提供足够的信息，以获得新的洞察植物如何进化并且彼此相关。

该倡议发现，全植物基因组或基因组的部分的重复相当常见，并且进化地有利。这些重复事件为植物提供更多的遗传工具，以适应新的挑战和不断发展的主要创新，如血管系统 - 苔藓和蕨类植物之间的一个关键区别 - 以及杉木树和樱花之间的一个关键区别。

Sederoff说，如果一种植物只有一个基因副本，那么该基因的突变可能是致命的。然而，如果一种植物有一个基因的多个副本，其中一个副本可以维持原来的功能，而另一个副本可以自由地“玩耍”，并可能产生新的功能。

“植物到处都是;所有人都看到了它们，吃它们并使用它们 - 纸张，家具和衣服，“Sederoff说。“并且了解植物来自的地方，它们是如何与树木从绿藻所进化的相关性，非常酷。”

用藻类制作生物燃料

Sederoff在十多年前开始研究咸水藻类，作为国家科学基金会(NSF)项目的一部分，该项目将藻类转化为可再生生物燃料，以取代化石燃料。的国家科学基金会项目由Bill Roberts，机械和航空航天工程教授领导。由于目标是从生长的藻类中产生大量的石油并提取油来将其转化为燃料并在燃烧发动机中测试，这是一个真正的跨学科项目，涉及工程师和生物学家。

为了不消耗宝贵的淡水，这个项目必须从咸水藻类开始。

Sederoff说，当团队开始这个项目时，他们认为藻类是容易的。然而，他们订购的样本不是遗传上相同的藻类的集合 - 这对于实体研究至关重要 - 因此它们需要序列藻类的转录组。

“自然纸有点侧面有益于生物燃料研究的藻类转录om，”Sederoff说。

藻类转录om的另一种结果是，塞多洛夫和艾米·克鲁登，威廉尼河雷诺兹在植物植物和微生物生物学中杰出教授，能够从中获得资金总理的创新基金工程师对藻类经济上有价值的酶生产的细菌基因。

这是因为使用藻类生产生物燃料的一个常见挑战是确保它具有成本效益。Sederoff说：“因为石油如此便宜，你需要做出其他东西，一个共同产品，抵消成本。”

该团队的专利申请专注于使用盐水藻类生产极精酶——在极端条件下工作的酶，对工业和普通消费者非常有用，比如以抗污和吸油的形式使用洗衣粉。他们研究的极端酶包括用于制作奶酪的酶和那些可以降解沙林(一种剧毒的神经毒气)的酶。

而且，与植物不同，藻类没有细胞壁，因此很容易从藻类中提取用于生物燃料的石油和极端酶。

然而，她说，藻类倾向于删除新的基因来生产有价值的极小肌肉酶。因此，她的研究团队最终转向了一种类似的油菜植物，可以在贫瘠的土地上生长，因为他们的生物燃料生产研究很少。

它们是工程Camelina Sativa植物，生产更多的油，同时需要较少的水和肥料。她的研究团队还探索了提高二氧化碳固定效率的方法。这项正在进行的研究得到了美国能源部的支持。

我们的研究针对重大挑战——并克服它们。

这篇文章是最初发表在农业学院和生命科学新闻中。