окінавський

14 березня 2019 р. - Фото OIST

Уздовж тропічного узбережжя Окінави, Японія, фермери вирощують ряди смачних водоростей і щороку збирають тисячі тонн врожаю. На жаль, Вчені прогнозують, що забруднення та підвищення температури океану пом'якшать цей вражаючий урожай, змушуючи фермерів застосовувати нові технології ведення сільського господарства. Нещодавно вчені з Окінавського університету науки і техніки (OIST) розшифрували геном популярної бурої водорості іто-мозуку (Nemacystus decipiens) та надали дані, які одного разу можуть стати критичними для місцевих фермерів.

Дослідження, опубліковане 14 березня 2019 року в Scientific Reports, представляє перший у світі проект геному іто-мозуку. Буквально три роки тому підрозділ випустив перший проект геному іншого місцевого їстівного виду водоростей, Cladosiphon okamuranus, який називається Окінава мозуку. Обидва види водоростей містять винятково високі концентрації фукоїдану, слизова речовина, яка, як вважають, заважає утворенню тромбів і ракових пухлин, серед інших корисних для здоров’я. Дослідники виявили, які гени обумовлюють цю концентрацію фукоїдану, відкриття, яке може мати застосування у здоровій харчовій промисловості.

На додаток до виявлення генів, які надають мозуку користі для здоров'я, дослідження може бути корисним для сільського господарства.

"Мій майбутній план полягає у створенні нових методів вирощування цього виду", - сказав доктор Кокі Нішіцуджі, перший автор дослідження та науковий співробітник підрозділу морської геноміки OIST, який очолює професор Норіюкі Сатох. Нишіцудзі зараз працює над розробкою генетичних маркерів, щоб відрізнити іто-мозуку від його близького двоюрідного брата.

"Використовуючи ці маркери, ми можемо зробити кросовер", - сказав він. "Це популярний метод виготовлення нових сортів наземних рослин, особливо пшениці та картоплі, але у випадку з водоростями нікому не вдалося схрестити".

Підрозділ морської геноміки провів своє дослідження за допомогою рибного кооперативу Онна, організації, яка знаходиться неподалік від кампусу OIST. Група встановила штам ito-mozuku "onna-1" у 2006 році та надала зразки для дослідження геному. Підрозділ планує продовжувати послідовність зразків з Кооперативу, але одного разу вони сподіваються ще більше розширити свої дослідження.

"До цих пір ми плануємо продовжити наш" проект водоростей "на Окінаві", - сказав Нішіцудзі. "Якщо це можливо, ми хотіли б розширити його, щоб охопити всю Японію".

Фукойданові заводи

Порівняно з іншими бурими водоростями, такими як комбу (Saccharina japonica) або вакаме (Undaria pinnatifida), іто-мозуку, і окінавська мозуку є неймовірно багатими джерелами фукоїдану. Причина цього може бути закодована у ваших генах.

Дослідники виявили, що обидва види мозуку містять злитий ген, який керує їх виробництвом фукоїдану. Два гени кодують два окремі ферменти: білки, які полегшують хімічні реакції і, зрештою, допомагають виробляти фукоїдан. Після злиття гени можуть експресуватись одночасно і виробляти єдиний фермент, забезпечений двома функціями. Озброєний двосічним ферментом, мозуку, ймовірно, відкачує фукоїдан у частку часу інших водоростей, сказав Нішіцуджі.

Дослідники виявили додаткову пару злитих генів в іто-мозуку, яких вони не знайшли в окінавській мозуку. Вони передбачають, що при експресії ці гени можуть збільшити кількість сульфатних груп, перенесених у фукоїдан, хімічну реакцію, яка може бути ключовою для користі речовини для здоров'я. Підрозділ планує випробувати цю теорію в майбутніх дослідженнях, оскільки вони продовжують збирати геномні дані з бурих водоростей в Окінаві та Великій Японії.

"Земельні культури мають давню історію генетичних досліджень", - сказав Нішіцудзі. "Але ніхто не проводив такого роду дослідження водоростей". Дізнавшись про культурне та економічне значення вирощування в Японії, відділ морської геноміки має на меті покращити наше розуміння морських водоростей.

  1. Кокі Нішіцудзі, Асука Арімото, Йошімі Хіга, Мунекадзу Мекару, Маюмі Каваміцу, Норіюкі Сатох, Ейічі Шогучі. Чорновий геном бурої водорості, Nemacystus decipiens, штам Онна-1: Злиття генів, що беруть участь у шляху біосинтезу сульфатованого фукана. Наукові звіти, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-40955-2