研究人员引入遗传信息改造多细胞蓝藻

蓝藻几乎不需要任何营养，利用阳光的能量。游泳者对这些微生物很熟悉——因为它们经常出现在水中，所以经常被误称为“蓝绿藻”。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一组研究人员发现，孢子真菌Phomidium lacuna可以通过自然转化进行基因改造，产生乙醇或氢气等物质。他们在在线科学杂志PLoS One(doi:10.1371/journal . pone . 034440)上展示了他们的研究成果。

在转化过程中，通过添加遗传物质(DNA)对细胞进行遗传修饰。这一过程在自然界中经常发生，可以用来将特定的DNA引入细胞，并赋予它们某些特性。基特植物研究所普通植物学研究领域的教授蒂尔曼兰帕特(Tilman Lamparter)说，“自然转化意味着DNA被细胞吸收，无需任何进一步的帮助。”这个过程很简单：它可以在没有接合-与另一个细胞连接-没有电穿孔的情况下工作，并使细胞壁具有渗透性。迄今为止，自然转化仅在单细胞蓝藻中获得成功，因此可以认为是单细胞物种独有的特征。KIT研究团队的研究结果表明，蓝藻吸收天然胞外DNA的能力比之前认为的更高。在在线科学出版物中，PLOS一号(公共科学图书馆)首次报道了疫霉菌的基因转移和多细胞丝状蓝藻的自然转化。

对生物经济的贡献：替代化石资源

对于自然转化，细胞必须处于一种生理状态，即自然竞争状态，这样受体细胞才能主动将DNA转运到细胞质中。科学家利用自然转化，将新的遗传信息整合到多孔菌的基因组中。多细胞蓝细菌从阳光中获得能量，具有生物膜形成和高细胞密度的优势，可以快速清除。基特科学家从北海和地中海分离出这种丝状生长物种的几个菌株，并对其中一个菌株的基因组进行了测序。

研究人员建立的通过引入遗传信息来修饰多细胞蓝藻的技术，为基础研究和可能的应用开辟了广泛的可能性。兰帕特说，“在自然转化的帮助下，我们创造了许多所谓的敲除突变体，即我们成功关闭了一些基因，从而决定了它们的功能。”一个可能的面向未来的应用将是在细胞中合成乙醇、氢气或乳酸以及其他生物产品，从而有助于生物经济以及从基于石油的经济向基于可持续资源的市场经济的转变。这位生物学家说，“我们的愿景是利用这项技术来替代化石资源。”

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