2019年9月，我院林森杰教授課題組在《Science of the Total Environment》期刊發表題為" Comparative metatranscriptomic profiling and microRNA sequencing to reveal active metabolic pathways associated with a dinoflagellate bloom "的研究論文。

有害藻華是指在特定環境條件下，單細胞藻類暴發性增殖并積累的現象。近年來，隨著人類活動增多、全球氣候及環境變化，赤潮的暴發頻率、造成破壞性影響的物種、地理范圍、持續時間和嚴重程度都大大增高。赤潮宏轉錄組水平基因的研究可以揭示甲藻赤潮發生的可能機制，為赤潮災害防治提供分子基礎和理論依據。

本研究利用分子生物技術對廈門灣白城海域發生的甲藻赤潮進行研究。課題組通過采集2014年5月6-7日23:00（Night）,7日5:00（Morning）和13:00（Day）三個連續時間點的赤潮樣本，經電鏡檢驗和18srDNA分析結果表明東海原甲藻為赤潮物種。營養富加實驗表明赤潮發生時營養鹽不處于限制狀態。結合另一東海原甲藻赤潮和室內營養鹽充足和磷限條件下培養樣本的轉錄組數據，利用比較宏轉錄組分析方法揭示東海原甲藻的活躍代謝通路。結果表明赤潮發生時東海原甲藻高表達的基因主要參與氮、磷吸收，吞噬作用，能量代謝（包括光合作用、氧化磷酸化和視紫紅質），以及碳水化合物代謝（包括糖酵解/糖異生、TCA循環和戊糖磷酸途徑）。東海原甲藻中許多基因都在晚上上調表達，包括吞噬和環境交流相關的基因。與有有絲分裂相關的基因表達也非常活躍。相比于室內營養鹽充足和磷限條件下培養的東海原甲藻樣本，8個微生物防御相關的基因都上調表達。此外，課題組從赤潮樣品中找到76個小RNA，相比于室內培養的樣本，它們的靶基因在氨基酸代謝調存在較大差異。本研究揭示了東海原甲藻赤潮的重要代謝通路，為今后研究開發赤潮標記提供一個基因庫。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969719343141

Cite: Yu, L., Zhang, Y., Li, M., Wang, C., Lin, X., Li, L., Shi, X., Guo, C., and Lin, S. (2020). Comparative metatranscriptomic profiling and microRNA sequencing to reveal active metabolic pathways associated with a dinoflagellate bloom. Science of the Total Environment, 699, 134323.

圖1采樣地點。

圖2 基于18S rDNA條形碼技術的真核浮游植物組成。

圖3 三個赤潮樣本的基因表達。表達RPKM值大于5000的基因標記出基因名。紅色點為功能未知的基因。

圖4 白城與中國東海赤潮樣本中共同高表達的基因。（A）高表達基因數量韋恩圖；（B）共同高表達基因中與能量獲取相關的基因；（C）共同高表達基因的功能富集分析。高表達的基因定義為每個樣本中表達量位于75%以上的基因。

圖5 白城赤潮樣本與室內培養樣本相比在能力獲取、營養轉運和防御方面的差異表達基因。

圖6 赤潮與室內培養樣本中東海原甲藻小RNA及其靶基因的表達。（A）靶基因的功能富集；（B）赤潮與室內培養樣本中差異表達小RNA；（C）赤潮樣本中最高差異表達小RNA及其靶基因表達；（D）室內培養樣本中最高表達的小RNA及其靶基因表達。