重离子辐照拟微球藻在基因组水平的突变机理研究

Heavy ion irradiation cooperated with life science research provide a powerful mean to solve the subjects such as human health, energy, agriculture, ecology and environment. For study on heavy ion irradiation mutagenesis mechanism, microalgae is an ideal material, because they are single cell eukaryote with a short growth cycle and small genomes. In addition, some microalgae with high lipid-content are important resource for the development of biofuel. In this project we''ll try to understand the mutation mechanism of heavy ion beam irradiation in the genome-level of microalgae. Using heavy ion beam to irradiate the microalgae Nannochloropsis sp. OZ-1. Resequencing the mutant cells by high-throughput sequencing technology, the information will be analyzed and compared on the base of referenced complete genome information of Nannochloropsis sp.OZ-1. We''ll also use directional high-throughput screening by flow cytometer to sort the cells with high lipid content mutation. And we''ll exposit the the mechanism of lipid synthesis and accumulation by genome wide association study. The goal of the project is to make better use of heavy ion research facility in bio-energy research field.

重离子辐照与生命科学的研究相结合为解决人类社会发展相关的健康、能源、农业、生态、环境等重大问题提供了强有力的手段。微藻作为单细胞低等植物，具有生长周期短，基因组小等特点，是研究重离子诱变机理的理想材料。另外，部分微藻在一定条件下可以积累较高含量的油脂，是目前开发生物质能的重要资源。本课题用重离子射线对拟微球藻进行辐照诱变，利用高通量的DNA测序技术对诱变后的细胞进行基因组重测序，结合目前已得到的拟微球藻全基因组信息，运用生物信息学方法分析辐照诱变在分子水平上的作用机制，解析重离子辐照使微藻产生突变的规律。同时结合高通量的定向筛选，分离油脂含量产生变化的细胞群体，对特定性状与重离子诱变产生的基因水平的变化进行关联性分析。

重离子辐照与生命科学的研究相结合为解决人类社会发展相关的健康、能源、农业、生态、环境等重大问题提供了强有力的手段。微藻作为单细胞低等植物，具有生长周期短，基因组小等特点，是研究重离子诱变机理的理想材料。本课题用重离子射线对拟微球藻、四尾栅藻，羊角月牙藻等进行辐照诱变。对拟微球藻利用高通量的筛选手段分离表型突变株，进一步通过DNA测序技术对诱变后的细胞进行基因组重测序和转录组测序，结合目前已得到的拟微球藻全基因组信息，运用生物信息学方法分析辐照诱变在分子水平上的作用机制，解析重离子辐照使微藻产生突变的规律，发现光合系统的突变是重离子辐照后产生突变最集中的代谢途径，光合效率的变化也是受到辐照后存活细胞的主要突变表型。同时结合光系统参数高通量的筛选其他突变藻株，通过解析光合系统蛋白质组、色素组成以及类囊体超微结构等，揭示了光系统中心蛋白以及捕光色素蛋白产生的突变能够使辐照后的微藻存活并提高了它们的光合效率。