Resumen:
Las floraciones de algas nocivas (FAN) causadas por cianobacterias, comúnmente conocidas como algas verdiazules, representan una amenaza importante para los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Comprender los desencadenantes y los mecanismos subyacentes de las FAN es crucial para desarrollar estrategias de gestión efectivas. Este estudio tiene como objetivo investigar los patrones de expresión genética de una especie de cianobacteria formadora de floraciones comunes para identificar genes y vías clave implicados en la formación de floraciones y la producción de toxinas.
Métodos:
- Recolección de muestras:Se recolectaron muestras de agua de un lago de agua dulce que experimentó una proliferación de cianobacterias. El agua superficial se recolectó cuidadosamente sin alterar la floración de algas para garantizar una recolección de muestras representativa.
- Extracción de ARN:Se extrajo el ARN total de las muestras de agua recolectadas utilizando un kit de extracción de ARN comercial siguiendo las instrucciones del fabricante. Esto permitió el aislamiento de moléculas de ARN de las células cianobacterianas.
- Secuenciación de ARN:las muestras de ARN extraídas se sometieron a análisis de secuenciación de ARN de alto rendimiento (RNA-Seq). La tecnología RNA-Seq proporcionó una visión completa de los genes expresados y su abundancia dentro de la población de cianobacterias.
- Análisis de datos:Los datos de RNA-Seq se procesaron y analizaron utilizando herramientas bioinformáticas. Se identificaron genes expresados diferencialmente (DEG) entre condiciones que forman y no forman floración, revelando genes con cambios significativos en los niveles de expresión asociados con las HAB.
- Anotación funcional:los DEG se anotaron funcionalmente mediante análisis de enriquecimiento de ontología genética (GO) para determinar los procesos biológicos, las funciones moleculares y los componentes celulares asociados con los genes identificados.
Resultados:
- Identificación de genes expresados diferencialmente:el análisis RNA-Seq reveló numerosos DEG entre las condiciones de formación de floración y las de no formación de floración. Estos DEG proporcionaron información sobre los mecanismos moleculares subyacentes a las HAB.
- Genes y vías clave:el análisis de enriquecimiento de GO destacó varios genes clave y vías biológicas implicadas en el metabolismo del nitrógeno, la adquisición de fósforo, la fotosíntesis, la producción de toxinas y la división celular. La regulación positiva de los genes asociados con la biosíntesis de toxinas sugirió su papel potencial en la toxicidad de la floración.
- Redes reguladoras:análisis más detallados revelaron redes reguladoras intrincadas que involucran factores de transcripción y vías de señalización que controlan la expresión genética durante la formación de la floración. Estos hallazgos arrojan luz sobre la regulación coordinada de genes relacionados con la floración.
- Validación:Los DEG seleccionados se validaron mediante PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR) para confirmar sus patrones de expresión diferencial observados en el análisis RNA-Seq.
Conclusión:
El estudio de la expresión genética en algas verdiazules comunes durante los eventos de floración proporcionó información valiosa sobre los mecanismos moleculares que subyacen a la formación de HAB y la producción de toxinas. La identificación de genes y vías clave involucrados en estos procesos ofrece objetivos potenciales para desarrollar estrategias innovadoras para mitigar las FAN y salvaguardar los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Se necesitan más investigaciones para explorar los mecanismos reguladores y las interacciones dentro de las células cianobacterianas para obtener una comprensión integral de la dinámica de las HAB.
