2024年4月12日,来自美国加州大学圣克鲁斯分校Jonathan P. Zehr等研究人员合作在学术期刊《科学》发表了标题为”Nitrogen-fixing organelle in a marine alga.“的研究成果,发现海洋藻类的固氮细胞器。
研究人员表示,共生相互作用是叶绿体和线粒体细胞器演化的关键,而叶绿体和线粒体细胞器介导真核生物的碳和能量代谢。生物固氮是将大气中丰富的氮气(N2)还原成生物可用的氨气,是原核生物独有的关键代谢过程。暂定种Atelocyanobacterium thalassa(或称UCYN-A)是一种代谢精简的固氮蓝细菌,以前曾报道它是海洋单细胞藻类的内共生体。
UCYN-A应该被归类为藻类内部的细胞器,而不是一个独立生命。大约1亿年前,该细菌与藻类开始了共生关系,最终演变成了藻类细胞中的一个专门用来固氮的细胞器,研究团队将其命名为——Nitroplast。
研究人员展示了UCYN-A与藻类细胞结构和细胞器分裂的紧密结合,并能导入藻类基因组编码的蛋白质。这些都是细胞器的特征,表明UCYN-A的演化已经超越了内共生阶段,而是作为一种早期演化阶段的N2固定细胞器(或称“nitroplast”)发挥作用。
这一发现意义重大,有助于促进对植物的基因工程改造,设计出能够自行固氮的作物,从而提高作物产量,减少对化肥的需求。此外,该研究也为从内共生体到真正细胞器的转变提供了一个新视角。
文章来源:
Tyler H. Coale, Valentina Loconte et al,Nitrogen-fixing organelle in a marine alga.DOI: 10.1038/s41556-024-01402-1,DOI: adk1075, Science: 最新IF:28.213,最新IF:63.714