中国科学院海洋研究所陈楠生课题组成功构建海洋优势浮游植物玛氏骨条藻（Skeletonema marinoi）染色体水平基因组，并揭示其捕光色素和光受体基因家族显著扩张，为解析玛氏骨条藻全球的生态适应提供了新思路。这项成果近期发表在学术期刊Science of The Total Environment上。 

利用比较基因组分析揭示玛氏骨条藻的优势分布及环境适应机制  

　　骨条藻属（Skeletonema）是我国近海的优势浮游植物，也是海洋生态系统中的重要初级生产者，驱动海洋食物网和生物地球循环。多种骨条藻物种可引发赤潮，危害海洋生态环境。分子生物学技术的应用揭示骨条藻属物种具有很高的多样性，包括22种骨条藻物种（AlgaeBase），宏条形码分析发现我国近岸海域存在多个骨条藻物种。针对胶州湾海域浮游植物群落的宏条形码分析发现，玛氏骨条藻是胶州湾海域的优势物种，在冬春季节的相对丰度尤其高。因此，科研人员选择玛氏骨条藻为模式生物，从基因组入手探讨其生理及生态适应机理。 

　　团队利用高通量测序（包括Illumina测序和PacBio测序）和Hi-C辅助组装技术完成了对玛氏骨条藻CNS00100株系的全基因组测序和组装，成功构建了骨条藻属第一个染色体水平的高质量基因组。玛氏骨条藻基因组全长为64.99Mb，包括24条染色体。研究发现玛氏骨条藻的基因组内具有较多大片段重复，表明该藻基因组内发生了基因组重复，导致其基因组远远大于近缘物种伪矮海链藻的基因组（34.5Mb）。 

　　光是光合生物的能量来源，将来自太阳的光能转化为储存在有机化合物中的化学能，是食物链的基础。此外，光也是生物体从环境中获取关键信息的最重要信号之一，是生物适应环境的重要因素。比较基因组发现，玛氏骨条藻基因组内光吸收相关的基因组家族得到了显著扩张，比如光捕获基因硅藻岩藻黄素-叶绿素a/c蛋白、光受体基因aureochromes和隐花色素（cryptochrome）。显著扩张的光相关基因家族为探讨玛氏骨条藻全球生态适应提供了重要研究思路。高质量玛氏骨条藻基因组的成功构建为解析这一优势沿岸硅藻的生态适应和进化特征提供了理论基础。 

　　文章第一作者是中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室特别研究助理刘淑雅博士，通讯作者是陈楠生研究员，徐青博士为共同作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金委面上基金和青年基金等项目资助。 　　  

　　相关文章及链接： 

1. Liu S, Xu Q, Chen N*. Expansion of photoreception-related gene families may drive ecological adaptation of the dominant diatom species Skeletonema marinoi. Science of The Total Environment.2023 (in press). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165384
2. Liu S^#, Wang Y^#, Xu Q, Zhang M, Chen N*. Comparative analysis of full-length mitochondrial genomes of five Skeletonema species reveals conserved genome organization and recent speciation. BMC Genomics. 2021. 22: 746. https://doi.org/10.1186/s12864-021-07999-z.
3. Liu S, Xu Q, Liu K, Zhao Y, Chen N*. Chloroplast Genomes for Five Skeletonema Species: Comparative and Phylogenetic Analysis. Frontiers in Plant Science. 2021. 12: https://doi.org/10.3389/fpls.2021.774617.
4. Liu S, Gibson K, Cui Z, Chen Y, Sun X, Chen N*. Metabarcoding analysis of harmful algal species in Jiaozhou Bay. Harmful Algae. 2020. 101772. https://doi.org/10.1016/j.hal.2020.101772.
5. Liu S, Cui Z, Zhang Y, Chen N*. Composition and spatial-temporal dynamics of phytoplankton community shaped by environmental selection and interactions in the Jiaozhou Bay. Water Research. 2022. 118488. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118488.
6. 刘淑雅，陈楠生*. 胶州湾海域浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展. 海洋科学，2021. https://doi.org/10.11759/hykx20201021003.