生物信息学在藻类中的应用.doc

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1、生物信息学应用于藻类研究蓝藻是地球上最早出现的生物，已经出现了三十亿年左右，蓝藻有着广泛的分布，极端环境中如南北极到荒漠中和裸露的岩石上都有分布。对蓝藻的生物信息学的分析，能够用于理解生物的系统发育和进化机理，并且可以揭示蓝藻如何适应的极端环境。而真核藻类是最简单的单细胞真核生物，种类多种多样，有的种类营群体生活，有的种类的细胞产生了分化，可以作为研究单细胞生物如何演变为多细胞生物乃至人这样高度复杂的生物的材料。根据一些文献，应用生物信息学对藻类研究有以下三个方面：进化分析和系统发育分析：单细胞生物怎么能演变为多细胞生物乃至人这样高度复杂的生物，一直

2、是生物研究的重要课题。在单细胞生物向多细胞生物演变的分子机理研究方面，团藻基因组测序是了解这一分子机理的重要一步。长期而言，研究简单生物的分子机理有助于更好地理解人类等复杂生物的进化史。蓝藻与植物叶绿体光合系统基因的生物信息学研究显示,蓝藻和叶绿体中编码光合系统蛋白的基因碱基序列的同源性,这些数据可为叶绿体的起源和进化提供一些证据。水平基因转移:藻类与真菌共生形成地衣，这其中有没有基因的交换呢？在水体中，生活着藻类、细菌、原生动物、病毒等微生物，这其中又有没有基因的转移呢？研究发现，一种名为“海洋浮游藻”的微藻会与一种巨型细菌交换基因，从而获取新的机

3、能。这种名为EhV的巨型细菌呈20面体结构，研究人员将它与“海洋浮游藻”的基因组序列进行对比发现，它们之间进行了基因互换。更令人惊奇的是，被交换的基因不止一个，而是涉及7种酶的基因，后者对合成神经酰胺至关重要。此外，Nature上一篇文章显示，数百万年前，藻类被原生动物细胞俘获，在适当条件下，两者成为一个统一的有机体——这个过程成为内共生现象，这意味着他们相互依存。比较分析念珠藻基因组序列发现这个基因组可塑性很大，处于一种不断变化的状态，具有数目众多的插入序列，换位基因和DNA修复酶基因。适应机理的研究：在富营养化水体中，蓝藻和其他真核藻类会形成水华

4、，成为水域生态系统的绝对优势种；此外，在荒漠中藻类能够形成生物结皮，其适应高温、缺水、强烈紫外线、风沙等恶劣环境的机理也值得研究。目前的对这些现象的研究主要是生理生态的，应该更进一步从分子、基因和蛋白水平去研究。