科学家破解了超级食物海藻的基因组

沿着日本冲绳岛的热带海岸线，农民每年种植一系列美味的海藻，收获数千吨的作物。

不幸的是，科学家们预测，污染和海洋温度上升会削弱这种令人印象深刻的产量，迫使农民采用新的栽培技术。最近，冲绳科学技术研究生院(OIST)的科学家解码了流行的褐色海藻ito-mozuku(Nemacystus decipiens)的基因组，提供的数据有朝一日可能对当地农民至关重要。

该研究于2019年3月14日发表在“科学报告”上，展示了世界上第一个ito-mozuku的基因组草图。就在三年前，该部门发布了另一种当地可食用海藻物种Cladosiphon okamuranus的第一个基因组草图，称为Okinawa mozuku。两种海藻都含有极高浓度的岩藻依聚糖，这种粘性物质被认为可以阻止血凝块和癌症肿瘤的形成，以及其他健康益处。研究人员已经发现了哪些基因推高了这种褐藻糖胶浓度，这一发现可能会在保健食品行业中得到应用。

除了揭示使mozuku具有健康益处的基因外，该研究还可用于农业。

“我未来的计划是建立培育这一物种的新方法，”该研究的第一作者Koki Nishitsuji博士说道，他是OIST海洋基因组学部的一名科学家，由Noriyuki Satoh教授领导。Nishitsuji正在努力开发遗传标记，以区分ito-mozuku和它的近亲。

“使用这些标记，我们可以进行杂交育种，”他说。“这是种植陆生植物新品种的一种流行方法，尤其是小麦和马铃薯，但就海藻而言，没有人成功进行杂交育种。”

海洋基因组学部门在Onna Fisheries Cooperative的帮助下进行了他们的研究，该组织位于OIST校园的拐角处。该小组于2006年建立了ito-mozuku的“Onna-1”菌株，并为基因组研究提供了样品。该股计划继续对合作社的样本进行测序，但总有一天，他们希望进一步扩展他们的研究。

“到目前为止，我们计划在冲绳继续我们的'海藻项目'，”Nishitsuji说。“如果可能的话，我们希望扩大它以涵盖整个日本。”

褐藻糖胶工厂

与其他棕色海藻相比，如海带(Saccharina japonica)或裙带菜(裙带菜(Undariapinnatifida))，ito-mozuku和冲绳mozuku都是非常丰富的褐藻糖胶来源。之所以可能在他们的基因中编码。

研究人员发现，两种mozuku物种都含有一个融合基因，可以驱动它们的褐藻糖胶生成。这两种基因本身就是两种不同酶的代码 - 促进化学反应的蛋白质，最终有助于产生褐藻糖胶。一旦融合，基因可以同时表达并产生具有两种功能的单一酶。Nishitsuji说，使用双刃酶，mozuku可能会在其他海藻的一小部分时间内抽出褐藻糖胶。

研究人员在ito-mozuku发现了另外一对融合基因，这些基因在冲绳mozuku没有找到。他们预测，当表达时，这些基因可能会增加转移到褐藻糖胶的硫酸基团的数量，这种化学反应可能是该物质对健康有益的关键。该单位计划在未来的研究中对该理论进行测试，因为他们继续从冲绳和大日本的棕色海藻中收集基因组数据。

“土地作物有很长的遗传学研究历史，”Nishitsuji说。“但是没有人在海藻中进行过这种研究。”海洋基因组学部门了解该作物在日本的文化和经济重要性，旨在加快我们对海藻的了解。