Samenvatting:

Schadelijke algenbloei (HAB's) veroorzaakt door cyanobacteriën, algemeen bekend als blauwgroene algen, vormen een aanzienlijke bedreiging voor aquatische ecosystemen en de menselijke gezondheid. Het begrijpen van de triggers en onderliggende mechanismen van HAB’s is cruciaal voor het ontwikkelen van effectieve managementstrategieën. Deze studie heeft tot doel de genexpressiepatronen van een veel voorkomende bloeivormende cyanobacteriumsoort te onderzoeken om sleutelgenen en routes te identificeren die betrokken zijn bij bloeivorming en toxineproductie.

Methoden:

- Monsterverzameling:Er werden watermonsters verzameld uit een zoetwatermeer met een cyanobacteriële bloei. Oppervlaktewater werd zorgvuldig opgevangen zonder de algenbloei te verstoren om een ​​representatieve monsterverzameling te garanderen.

- RNA-extractie:Totaal RNA werd uit de verzamelde watermonsters geëxtraheerd met behulp van een commerciële RNA-extractiekit volgens de instructies van de fabrikant. Dit maakte de isolatie van RNA-moleculen uit de cyanobacteriële cellen mogelijk.

- RNA-sequencing:De geëxtraheerde RNA-monsters werden onderworpen aan high-throughput RNA-sequencing (RNA-Seq)-analyse. RNA-Seq-technologie gaf een uitgebreid beeld van de tot expressie gebrachte genen en hun overvloed binnen de cyanobacteriële populatie.

- Gegevensanalyse:de RNA-Seq-gegevens werden verwerkt en geanalyseerd met behulp van bio-informatica-instrumenten. Differentieel tot expressie gebrachte genen (DEG's) tussen bloeivormende en niet-bloeivormende omstandigheden werden geïdentificeerd, waardoor genen werden onthuld met significante veranderingen in expressieniveaus geassocieerd met HAB's.

- Functionele annotatie:De DEG's werden functioneel geannoteerd met behulp van genontologie (GO) verrijkingsanalyse om de biologische processen, moleculaire functies en cellulaire componenten te bepalen die geassocieerd zijn met de geïdentificeerde genen.

Resultaten:

- Identificatie van differentieel tot expressie gebrachte genen:RNA-Seq-analyse onthulde talrijke DEG's tussen bloeivormende en niet-bloeivormende omstandigheden. Deze DEG's gaven inzicht in de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan HAB's.

- Sleutelgenen en routes:GO-verrijkingsanalyse bracht verschillende sleutelgenen en biologische routes aan het licht die betrokken zijn bij het stikstofmetabolisme, de fosforverwerving, fotosynthese, toxineproductie en celdeling. De opregulering van genen geassocieerd met de biosynthese van toxines suggereerde hun potentiële rol bij bloeitoxiciteit.

- Regulerende netwerken:Verdere analyse bracht ingewikkelde regulerende netwerken aan het licht waarbij transcriptiefactoren en signaalroutes betrokken zijn die genexpressie controleren tijdens bloeivorming. Deze bevindingen werpen licht op de gecoördineerde regulatie van bloeigerelateerde genen.

- Validatie:geselecteerde DEG's werden gevalideerd door middel van kwantitatieve real-time PCR (qPCR) om hun differentiële expressiepatronen te bevestigen die werden waargenomen in de RNA-Seq-analyse.

Conclusie:

De studie van genexpressie in gewone blauwgroene algen tijdens bloeigebeurtenissen leverde waardevolle inzichten op in de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan HAB-vorming en toxineproductie. De identificatie van de belangrijkste genen en routes die bij deze processen betrokken zijn, biedt potentiële doelen voor het ontwikkelen van innovatieve strategieën om HAB's te verminderen en aquatische ecosystemen en de menselijke gezondheid te beschermen. Verder onderzoek is nodig om de regulerende mechanismen en interacties binnen de cyanobacteriële cellen te onderzoeken om een ​​uitgebreid inzicht te krijgen in de HAB-dynamiek.