Plos Genetics（IF=5.175）2021-09-07

美国加州大学伯克利分校 Krishna K. Niyogi课题组

大规模突变体库所提供的遗传材料是遗传研究不可或缺的基石。日新月异的下一代基因组测序技术的发展及应用极大地推动了突变体的遗传分析。本研究对660个莱茵衣藻醋酸盐必需型突变体进行了基因组重测序。其中一部分是先前通过转化线性化质粒而创制的、具有光合作用缺陷表型的插入突变体。经过双端测序和插入位置遗传定位分析，于509 个突变体中鉴定到 554个插入位点。绝大部分 (96%) 的插入突变伴随着基因组序列缺失、重复或重排等遗传变异。于是，这些突变体总计产生了1470个突变基因。因为多数突变体为光合作用突变体，所以后续的基因互补功能验证实验优先选择了与光合作用、信号传导和四吡咯合成等途径有关的基因。经过系统的人工分析，优选了253个高置信度的候选基因。其中，53个候选基因是系统发育学定义的绿藻基因组、植物基因组的保守基因；70个候选基因是蓝藻、衣藻、植物中已知的光合作用功能蛋白的相似基因；14个候选基因的同源蛋白在其他物种中被鉴定为与光合作用完全无关；38个候选基因编码功能完全未知的蛋白质，很有可能是重要的光合作用相关蛋白。目前，已经通过实验验证了2个莱茵衣藻光合自养必不可少的基因：CrLPA3 和 CrPSBP4。此莱茵衣藻突变体库的创制及相应的基因组重测序等遗传研究揭示了一批高置信度的候选基因，极大推进了藻类光合作用研究领域的基因挖掘及功能分析。

原文链接：Discovery of photosynthesis genes through whole-genome sequencing of acetate-requiring mutants of Chlamydomonas reinhardtii. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009725