海洋硅藻生物钟的分子调控机理研究

In our study, Skeletonema costatum and Triangular dunaliella will be selected to explore molecular regulation mechanism of the marine diatom circadian clock. Reported circadian clock genes will be selected as query to identify the circadian clock gene candidates from the transcriptome of S. costatum and the genome of T. dunaliella. Based on further experimental verification, the molecular models of circadian clock in two typical marine diatoms will be established. Furthermore, analysis on circadian clock gene expression patterns, physiological and biochemical response and transcriptome in diatoms under different environmental conditions will be carried out to reveal the relationship between the expression patterns of circadian clock genes and important biological processes in diatoms. This study will provide a better understanding of the marine diatom circadian clock, and a good strategy for further investigations on marine eukaryotic phytoplankton circadian clock and its function in environmental adaptability.

本项目将围绕海洋硅藻生物钟的分子调控机理，以典型海洋硅藻—中肋骨条藻和三角褐指藻为研究对象，以已知生物钟基因为参考，运用生物信息学的方法，在中肋骨条藻转录组和三角褐指藻基因组中鉴定其生物钟候选基因，经进一步实验验证，建立两种典型海洋硅藻的生物钟分子模型；通过室内模拟实验，研究不同环境条件下两种硅藻生物钟基因的表达模式及生理生化响应，并借助转录组学和生物信息学方法揭示生物钟基因表达模式与细胞内重要生物学过程之间的联系，构建两种典型海洋硅藻基于生物钟调控的代谢网络，探讨海洋硅藻生物钟在其环境适应中的作用。研究结果将填补国际上海洋硅藻生物钟研究的空白，为海洋真核浮游植物生物钟及其调控机制研究提供范例。

生物钟是生物长期适应环境周期性变化而进化出的一种内源性适应机制，广泛存在于生物界。但是，对海洋硅藻这一重要生物类群生物钟的研究处于空白。本项目围绕海洋硅藻生物钟的分子调控机理，以典型海洋硅藻—中肋骨条藻和三角褐指藻为研究对象，运用生物信息学和分子生物学方法在中肋骨条藻和三角褐指藻两种典型海洋硅藻中分别鉴定到18个和17个生物钟基因，建立了两种典型海洋硅藻的生物钟分子模型；研究了不同环境条件下两种硅藻生物钟核心基因的表达模式及生理生化响应，并借助转录组学和生物信息学方法揭示了生物钟基因表达模式与细胞内重要生物学过程之间的联系，构建了两种典型海洋硅藻基于生物钟调控的代谢网络，探讨了海洋硅藻生物钟在其环境适应中的作用。此外，本研究还在甲藻链状亚历山大藻和东海原甲藻中鉴定到生物钟基因并构建了甲藻生物钟的分子模型。研究结果将填补国际上海洋硅藻生物钟研究的空白，为海洋真核浮游植物生物钟及其调控机制研究提供范例。