япония

14 март 2019 г. - Photo OIST

По протежение на тропическото крайбрежие на Окинава, Япония, фермерите отглеждат редици вкусни водорасли и събират хиляди тонове реколта всяка година. за жалост, Учените прогнозират, че замърсяването и повишаването на температурите в океана ще смекчат този впечатляващ добив, принуждавайки фермерите да възприемат нови земеделски техники. Наскоро учени от Института за наука и технологии в Окинава (OIST) декодираха генома на популярните кафяви водорасли ito-mozuku (Nemacystus decipiens) и предоставиха данни, които един ден можеха да бъдат критични за местните фермери.

Изследването, публикувано на 14 март 2019 г. в Scientific Reports, представя първата в света чернова на генома на ito-mozuku. Само преди три години звеното пусна първия проект на генома на друг местен вид годни за консумация водорасли, Cladosiphon okamuranus, наречен Okinawa mozuku. И двата вида водорасли съдържат изключително високи концентрации на фукоидан, лигаво вещество, за което се смята, че възпрепятства образуването на кръвни съсиреци и ракови тумори, наред с други ползи за здравето. Изследователите са открили кои гени движат тази концентрация на фукоидан, откритие, което може да има приложение в индустрията за здравословна храна.

В допълнение към разкриването на гени, които дават мозуку с ползи за здравето, изследването може да бъде полезно за селското стопанство.

„Моят бъдещ план е да установя нови методи за отглеждане на този вид“, каза д-р Коки Нишицуджи, първи автор на изследването и учен от персонала в Отдела за морска геномика на OIST, ръководен от проф. Норийки Сатох. Сега Nishitsuji работи за разработване на генетични маркери, за да различи ito-mozuku от близкия му братовчед.

"Използвайки тези маркери, можем да направим кросоувър", каза той. „Това е популярен метод за получаване на нови сортове земни растения, особено пшеница и картофи, но в случая с водорасли, никой не е успял да премине“.

Отделът за морска геномика проведе своето проучване с помощта на кооперацията Onna Fisheries Cooperative, организация, която се намира точно зад ъгъла на кампуса на OIST. Групата установи ито-мозуку щама „onna-1” през 2006 г. и предостави проби за изследване на генома. Отделът планира да продължи последователността на пробите от Кооперацията, но един ден те се надяват да разширят още повече своите изследвания.

„Досега планираме да продължим нашия„ проект за водорасли “в Окинава“, каза Нишицуджи. „Ако е възможно, бихме искали да го разширим, за да обхване цяла Япония.“.

Фукоиданови фабрики

В сравнение с други кафяви водорасли, като комбу (Saccharina japonica) или вакаме (Undaria pinnatifida), както ito-mozuku, така и Okinawan mozuku са невероятно богати източници на фукоидан. Причината да може да бъде кодирана във вашите гени.

Изследователите установили, че и двата вида mozuku съдържат слят ген, който движи тяхното производство на фукоидан. Самите по себе си двата гена кодират два отделни ензима: протеини, които улесняват химичните реакции и в крайна сметка помагат за производството на фукоидан. След като се слеят, гените могат да се експресират едновременно и да произведат един ензим, снабден с две функции. Въоръжен с двуостър ензим, mozuku вероятно изпомпва фукоидан за части от времето на други водорасли, каза Нишицуджи.

Изследователите са открили допълнителна двойка слети гени в ито-мозуку, които не са открили в Окинава мозуку. Те прогнозират, че когато са изразени, тези гени могат да увеличат броя на сулфатните групи, прехвърлени във фукоидан, химическа реакция, която може да е ключова за ползите за веществото за здравето. Отделът планира да изпробва тази теория в бъдещи проучвания, тъй като те продължават да събират геномни данни от кафяви водорасли в Окинава и Велика Япония.

„Земеделските култури имат дълга история на генетични изследвания“, каза Нишицуджи. "Но никой не е правил такъв вид изследвания върху водораслите." Научавайки за културното и икономическото значение на отглеждането в Япония, Отделът за морска геномика има за цел да подобри нашето разбиране за водораслите.

  1. Коки Нишицуджи, Асука Аримото, Йошими Хига, Мунекадзу Мекару, Маюми Кавамицу, Нориуки Сатох, Айичи Шогучи. Чернова на генома на кафявите водорасли, Nemacystus decipiens, щам Onna-1: Сливане на гени, участващи в сулфатирания път на биосинтеза на фукан. Научни доклади, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-40955-2