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阻止珊瑚滅絕─解析珊瑚共生藻基因體

日本沖繩科學技術研究所、日本國立遺傳學研究所、日本國立生物資訊學研究所及東京大學醫學基因科學系等研究團隊,首次成功解析出與珊瑚共生的蟲黃藻基因體,該研究團隊先前已於2011年率先成功解析珊瑚基因體,因此獲得宿主─珊瑚與共生者─蟲黃藻兩者的基因體資訊。透過基因體的遺傳資訊,將對進一步解析珊瑚與蟲黃藻間的共生關係有重要的幫助
 
 
 
日本沖繩科學技術研究所、日本國立遺傳學研究所、日本國立生物資訊學研究所及東京大學醫學基因科學系等研究團隊,首次成功解析出與珊瑚共生的蟲黃藻1基因體,該研究團隊先前已於2011年率先成功解析珊瑚基因體,因此獲得宿主─珊瑚與共生者─蟲黃藻兩者的基因體資訊。透過基因體的遺傳資訊,將對進一步解析珊瑚與蟲黃藻間的共生關係有重要的幫助。

珊瑚礁與熱帶雨林並列為生物多樣性最豐富的地區,另因與漁業及觀光有關聯,使珊瑚礁也成為經濟上非常重要的場所。但是隨著地球的溫暖化、海水酸化等因素,使珊瑚礁面臨危機,已有研究報告指出全部地球的1/3珊瑚礁已漸漸消失,許多國家的政府單位全力進行防止地球暖化與珊瑚礁保護的工作。

為了保護珊瑚礁,有必要理解製造珊瑚礁的主角─珊瑚的生物特性,造礁珊瑚雖與水母、海葵等同樣是刺絲胞動物,但是造礁珊瑚具備其他刺絲胞動物少有的2個重要特徵:其一是造礁珊瑚與屬於渦鞭毛藻的蟲黃藻維持細胞內共生關係,因此可自蟲黃藻獲取營養物質而存活。另一特徵是具有利用二氧化碳製造碳酸鈣骨骼、形成珊瑚礁的能力。造礁珊瑚與蟲黃藻之間具有絕對的共生關係,如果發生蟲黃藻離開珊瑚或在珊瑚內死亡的情況,就會造成珊瑚白化現象,狀況嚴重時會影響珊瑚生存甚至死亡,因此有必要理解下列問題:珊瑚與蟲黃藻是如何維持其共生關係?為何海水溫上升等刺激會造成共生關係的崩解?

基因體是生物體全部的遺傳訊息,宣稱生物體幾乎全部由遺傳訊息所調控,並非言過其實。因此,該研究團隊於數年前就開始進行珊瑚與蟲黃藻研究,此宿主、共生者兩方的基因體解析,他們已於2011年率先成功解析指狀軸孔珊瑚2的基因體,發現含有約4億2千萬鹽基、約23,700的基因。在珊瑚基因體解析後,接著亦首次成功解析出蟲黃藻的基因體。

蟲黃藻是屬於真核生物下渦鞭毛藻類,渦鞭毛藻是真核生物進化上非常重要的一群生物,它們細胞核內染色體常以濃縮的形式存在,與一般真核生物僅在細胞分裂時期染色體才濃縮在一起不同。渦鞭毛藻類基因體為人類的數倍,具有非常大的基因體是其不易解析的主因。該團隊選用珊瑚共生的蟲黃藻作為基因體解析的理由是因其基因體較小、能人工培養及易於取得等優點。蟲黃藻基因體大小約為15億鹽基對,約人類基因體大小的一半,其中有功能的基因部分約6億鹽基對,基因數量估計約有42,000。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

責任編輯:陳俊宏|國立臺灣大學生命科學系

附註:

1.蟲黃藻 : zooxanthellae,珊瑚中常見的金黃色共生藻,為宿主-珊瑚提供碳化物;珊瑚則為蟲黃藻提供保護、居所、營養(主要是含有氮和磷的廢料),此研究所選用蟲黃藻物種學名為Symbiodinium minutum。

2.指狀軸孔珊瑚 : 學名Acropora digitifera,生活群體黃褐色或黃色,台灣南北部海域之珊瑚礁均可發現。
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