探索“组学”年代藻类学发展的可能趋势

摘要

“组学”这几年的迅速发展表明，观测和分析生命活动的实验已分为两种：一种是湿实验，即用生物材料，试剂和仪器进行的高通量测试；另一种是干实验，即在电脑芯片上进行的数据采集，处理，模拟，预测和比较等。湿实验与干实验的整合，可对基因组，蛋白组，转录组学，代谢组等的结构和功能进行探索，提出模型和假设，再进行试验干预和计算机预测，对模型和假设进行优化完善。作者这几年在组学研究上作了初步的探索，预计今后在藻类学的基础研究上，可能在三个方向上进展较快：一是藻类进化上，如原核的蓝藻祖先如何通过一次共生和多次共生演化成各种真核藻类；二是藻类的光合和生长，蓝藻和绿藻一直是研究光合作用的模式生物，已构建了大量的突变体；三是藻类中外源基因的转入和表达，外源基因已能够转入蓝藻但表达效率低，也能转入真核藻但都需物理方法，表达时还发生沉默。在藻类学应用研究上，系统组学生物技术可能在四个领域中发挥较大作用：(一)藻类药物，藻类含有丰富的天然活性物质，藻类表达外源基因后还能合成许多重组产物，其中有些可能成为治疗癌症，心脑血管疾病，糖尿病等疑难病症的有效药物。(二)环境保护，海洋中的赤潮藻和湖泊水库中的蓝藻水华已严重威胁人类的健康和生存，急需防治。(三)发展可再生能源，尤其是在制备生物柴油上.藻类的含油率比高等植物高，生长速率更要高十倍以上。(四)生物芯片，这种极为有用的工具在医药领域中的应用越来越广泛，但在藻类范围内专用的芯片种类还不多，仅可用于集胞藻6803等少数种类。近来赤潮和蓝藻水华的爆发频率大幅度升高，促使各国政府和学者开始向这领域投资。