2019. március 14 - 2019 - Fotó OIST
A japán Okinawa trópusi tengerpartja mentén a gazdák finom hínársorokat vetnek fel, és évente több ezer tonna termést takarítanak be. sajnálatos módon, A tudósok azt jósolják, hogy a szennyezés és az óceán hőmérsékletének emelkedése enyhíteni fogja ezt a lenyűgöző hozamot, és arra kényszeríti a gazdákat, hogy új gazdálkodási technikákat alkalmazzanak. A közelmúltban az Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) tudósai dekódolták a népszerű barna hínár ito-mozuku (Nemacystus decipiens) genomját, és adatokat szolgáltattak, amelyek egy napon kritikusak lehetnek a helyi gazdálkodók számára.
A Scientific Reports 2019. március 14-én megjelent tanulmány bemutatja az ito-mozuku genomjának első világrajzát. Mindössze három évvel ezelőtt az egység kiadta egy másik helyi ehető hínárfaj, a Cladosiphon okamuranus, Okinawa mozuku nevű genomjának első tervezetét. A hínár mindkét faja kivételesen nagy koncentrációban tartalmaznak fukoidánt, egy nyálkás anyag, amelyről úgy gondolják, hogy egyéb egészségügyi előnyök mellett akadályozza a vérrögök és a rákos daganatok kialakulását. A kutatók felfedezték, hogy mely gének hajtják a fukoidán ezen koncentrációját, amely felfedezés alkalmazható lehet az egészséges élelmiszeriparban.
Amellett, hogy felfedik a mozukut egészségügyi előnyökkel járó géneket, a kutatás hasznos lehet a mezőgazdaság számára.
"A jövőbeli tervem az, hogy új módszereket teremtsek e faj termesztésére" - mondta Dr. Koki Nishitsuji, a tanulmány első szerzője és az OIST Tengeri Genomikai Egységének munkatársa Noriyuki Satoh professzor vezetésével. Nishitsuji most genetikai markerek kifejlesztésén dolgozik, hogy megkülönböztesse az ito-mozukut közeli unokatestvérétől.
"Ezekkel a markerekkel keresztezhetünk" - mondta. "Ez egy népszerű módszer újfajta szárazföldi növények, különösen a búza és a burgonya előállítására, de az algák esetében senkinek sem sikerült keresztezni".
A Tengeri Genomikai Egység tanulmányát az Onna Halászati Szövetkezet, egy szervezet segítségével végezte, amely az OIST campus sarkán található. A csoport 2006-ban hozta létre az ito-mozuku "onna-1" törzset, és mintákat adott a genom vizsgálatához. Az egység azt tervezi, hogy folytatja a szövetkezet mintáinak szekvenálását, de egy nap reményeik szerint még tovább bővíthetik kutatásaikat.
"Eddig azt tervezzük, hogy folytatjuk" algaprojektünket "Okinawában" - mondta Nishitsuji. "Ha lehetséges, szeretnénk kiterjeszteni egész Japánra.".
Fucoidan gyárak
Összehasonlítva más barna algákkal, például a kombu (Saccharina japonica) vagy a wakame (Undaria pinnatifida), mind az ito-mozuku, mind az okinawan mozuku hihetetlenül gazdag fukoidánforrás. Az ok, amiért a génjeibe kódolható.
A kutatók azt találták, hogy mindkét mozuku faj tartalmaz egy olyan kondenzált gént, amely a fukoidán termelését vezérli. Önmagában a két gén két különálló enzimet kódol: fehérjéket, amelyek megkönnyítik a kémiai reakciókat és végső soron elősegítik a fukoidán előállítását. Miután összeolvadtak, a gének egyszerre expresszálódhatnak, és egyetlen enzimet hozhatnak létre, amely két funkcióval rendelkezik. Kettős élű enzimmel felfegyverkezve a mozuku valószínűleg más algák idejének töredékében kiszivattyúzza a fukoidánt - mondta Nishitsuji.
A kutatók további pár fuzionált gént fedeztek fel az ito-mozukuban, amelyet nem találtak az Okinawa mozukuban. Azt jósolják, hogy expresszálódva ezek a gének megnövelhetik a fukoidánra átvitt szulfátcsoportok számát, amely kémiai reakció kulcsfontosságú lehet az anyag egészségügyi előnyeinek szempontjából. Az egység azt tervezi, hogy ezt az elméletet próbára teszi a jövőbeni tanulmányokban, mivel továbbra is gyűjtik az okinawai és a japán nagy-barna alga genomi adatait.
"A szárazföldi növények régóta rendelkeznek genetikai vizsgálatokkal" - mondta Nishitsuji. - De senki nem végzett ilyen jellegű kutatást az algákról. Azáltal, hogy megismeri a japán termesztés kulturális és gazdasági jelentőségét, a Tengeri Genomikai Egység célja a tengeri moszatokkal kapcsolatos megértésünk javítása.
- Koki Nishitsuji, Asuka Arimoto, Yoshimi Higa, Munekazu Mekaru, Mayumi Kawamitsu, Noriyuki Satoh, Eiichi Shoguchi. A barna alga, Nemacystus decipiens, Onna-1 törzs vázlatgenomja: A szulfatált fucan bioszintézis útvonalban részt vevő gének fúziója. Tudományos jelentések, 2019; 9. (1) DOI: 10.1038/s41598-019-40955-2