Inligting

Hoe om sianobakterieë te lok?

Hoe om sianobakterieë te lok?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ek wil graag sianobakterieë op een plek op 'n voorwerp (bv. lap) lok in plaas daarvan om dit in die media te laat swem. my huidige metode is om dit op die voorwerp in 'n beker te gooi en te wag vir sommige van hulle om vas te raak (baie gooi aanhegting opbrengs).

Nou dink ek daaraan om die voorwerp lig te laat uitstraal. Dink jy dat die bakterieë tot by die lap sal swem omdat daar deur lig aangetrek word?

is daar 'n beter metode om die bakterieë te help om aan die lap te heg?


Dit kan werk, baie sianobakterieë is na berig word fototaksies. https://www.pnas.org/content/115/52/E12378


Hoofstuk 11 - Sianoomika: 'n vooruitgang in die velde sianobakteriese omikabiologie met spesiale verwysing na proteomika en transkriptomika

Sianobakterieë is die mees primitiewe foto-outotrofe prokariote, insluitend diasotrofe wat geseën is met gespesialiseerde stikstofbindende selle, dit wil sê heterosiste. Fotodiasotrofiese aard van sianobakterieë stel hulle in staat om atmosferiese stikstof, sowel as koolstof in rysvelde te bind. Nieteenstaande hierdie feit, het hierdie fotosintetiese prokariote nog altyd die aandag van navorsers getrek as gevolg van toegepaste gebruik in verskeie gebiede soos biobrandstof, biobemestingstowwe en biotegnologie-industrie. Fotodiasotrofiese aard maak sianobakterieë egter die aantreklikste model vir basiese wetenskaplike navorsing soos ontwikkelingsbiologie. Verder maak die beskikbaarheid van volledige genoomvolgordes van sianobakterieë hul stresaanpassing en ontwikkelingsprosesse haalbaar op transkripsionele sowel as translasievlak. Ongelukkig, tot nou toe, was slegs 85 volledig opeenvolgende sianobakteriese genome beskikbaar op databasisse, en die meeste van die opeenvolgende genome bestaan ​​uit 'n beduidende gedeelte van ongekarakteriseerde proteïene (>50%) met onbekende funksies.

Boonop lei genoomvolgordebepaling tot die grondslag van funksionele genomika, wat die studie van aanskoulike en dinamiese veranderinge in gene, proteïene en hul interaksienetwerke insluit. Hierdie hoofstuk poog om die ware potensiaal van hierdie sianobakterieë te ontsluit deur die studie van funksionele gene op die vlak van genoom, transkriptoom, proteoom en metaboloom. Die studie via funksionele genomika maak nuwe en fassinerende aspekte oop om die funksionering van verskeie gene en proteïene van sianobakterieë te verstaan, wat op sy beurt voordelig kan wees vir verskeie biotegnologiese en industriële toepassings.


Broodbome: Lewensgeskiedenis en Ekologie

Interaksies met ander lewende dinge, of biotiese interaksies, speel 'n belangrike rol in die biologie van broodbome, veral in bestuiwing, saadverspreiding en die verkryging van stikstofvoedingstowwe.

Broodbomebestuiwing is lank beskou as 'n toevallige gebeurtenis, wat slegs deur die wind bewerkstellig word. Dit was veral moeilik om die sukses van broodbome in tropiese woude te verstaan, waar daar min wind is en waar stuifmeelstudies getoon het dat daar byna geen broodbomestuifmeel in die lug is nie. Meer onlangse ondersoeke het voorgestel dat kewers, veral kalanders, en klein bye 'n belangriker bydrae tot die oordrag van stuifmeel kan lewer. Studies het ook getoon dat sommige broodbome ten minste hitte of reuke sal produseer om hierdie dierevektore te lok.

Die sade van broodbome is redelik groot, en is dikwels helderkleurige rooi, pers, en geel sade is algemeen. Hierdie kleurvolle sade word vertoon soos die keël volwasse word en die saaddraende blare van mekaar skei, die kleure lok voëls en 'n verskeidenheid soogdiere wat die sade versprei.

Een van die meer nuwe biotiese interaksies tussen plante is 'n assosiasie met fotosintetiese bakterieë, soos Anabaena. By broodbome word die sianobakterieë beskut in spesiaal gemodifiseerde wortels wat die voorkoms van koraal het, en so genoem word koralloïede wortels, soos links bo gesien. Hierdie wortels groei uit die grond op, eerder as af in dit, en word dus blootgestel aan lig wat die sianobakterieë nodig het. In ruil vir die verskaffing van hierdie stabiele habitat, verkry die broodboom stikstofvoedingstowwe van die bakterieë.

Broodbome groei in 'n aantal tropiese en subtropiese klimate.

Alhoewel hulle dikwels onder die groter plante in hul omgewing is, is broodbome nie meer volop of dominante komponente van die wêreldflora nie. Vandag se broodbome word op elke kontinent aangetref, behalwe Europa en Antarktika, maar is beperk tot 'n beperkte aantal gebiede in die trope en subtrope.

Broodbome groei in 'n aantal verskillende habitatte. Spesies kan gevind word as komponente van die woudonderstort in beide reënwoude en seisoenale droë woude, of soms as lede van die woud kap. Ander broodbome groei in los stande in grasvelde en vorm 'n soort savanne. Uitsonderlik onder die broodbome is spesies van Enkefalartos, waarvan een regs sigbaar is, wat op baie hoë hoogte in Oos-Afrika groei. Hier moet hulle met uiters moeilike toestande worstel -- lae reënval, harde winde en droë grond -- en moet ook soms ryp en swaar sneeu hanteer.

Baie broodbome kan in die buitelug in Kalifornië en die suidelike Verenigde State gekweek word, maar dit lyk asof hulle nie die minder gelyke klimaat in ander dele van die land kan verdra nie.

Baie broodbome staar dreigende uitwissing in die gesig.

Vandag bestaan ​​nog net 'n handjievol broodbome, en baie staar moontlike uitwissing in die natuur in die gesig (soos bv. Microcycas in die weste van Kuba). Broodbome loop gevaar om uit te sterf, beide omdat hulle in bedreigde habitatte soos tropiese woude woon, en omdat hulle so stadig groei en so selde voortplant.

Verskeie spesies het reeds in die natuur uitgesterf. Baie meer word bedreig deur habitatvernietiging en druk van gewetenlose versamelaars. Vanweë hul groot aantreklike blare het baie broodbome egter 'n tuiste in openbare en private tuine regoor die wêreld gevind. Teelprogramme by verskeie instansies is onderneem om die verskillende spesies te bewaar, maar dit word bemoeilik deur die noodsaaklikheid om genetiese variasie teenwoordig in natuurlike bevolkings te handhaaf. Om natuurlike bevolkings te beskerm, word vyf genera nou deur internasionale wetgewing gedek, wat handel in saad wat in die natuur versamel word, verbied.

Al hierdie poging is dalk nie genoeg om die broodbome van uitwissing te red nie. Fairchild Botaniese Tuin in Florida het een van die wêreld se mees omvattende versamelings van lewende broodbome onderhou, insluitend baie wat in die natuur bedreig is. Die Tuin is in 1992 erg deur orkaan Andrew getref en die meeste van die nie-inheemse plante, insluitend die meeste broodbome, is ernstig beskadig of doodgemaak. ’n Botaniese SWAT-span van Missouri Botaniese Tuin is na Fairchild gehelikopter toe die onweerswolke besig was om op te klaar. Hulle doel was om soveel as moontlik van die plante te red, en om die res te bewaar vir toekomstige studie.


Hoe om sianobakterieë te lok? - Biologie

Die sianobakterieë is 'n fassinerende groep bakterieë wat aangepas het om byna elke omgewing op ons planeet te koloniseer. Hulle is die enigste prokariote wat in staat is tot suurstoffotosintese, verantwoordelik vir tot 20-30% van die aarde se fotosintetiese produktiwiteit. Hulle kan hul lig-oesstelsels aanpas by veranderinge in beskikbare ligtoestande, stikstof vasmaak en sirkadiese ritmes hê. Daarbenewens vertoon baie sianobakterie-spesies gly-mobiliteit en kan onderskei word in gespesialiseerde seltipes wat heterosiste genoem word, en sommige is simbioties. Danksy hul eenvoudige voedingsbehoeftes, hul metaboliese plastisiteit en die kragtige genetika van sommige modelstamme, kon sianobakterieë ontgin word vir gebruik as mikrobiese selfabrieke vir koolstofopvang en -berging, en vir die volhoubare produksie van sekondêre metaboliete en biobrandstof. Om hul selbiologie te verstaan ​​is 'n noodsaaklike stap om dit te bereik.

In hierdie boek hersien vooraanstaande senior wetenskaplikes en jong navorsers die huidige sleutelonderwerpe in sianobakteriese selbiologie om 'n tydige oorsig te gee. Onderwerpe wat gedek word sluit in: historiese agtergrond seldeling die selomhulsel die tilakoïed membraan proteïen teiken, vervoer en translokasie chromatiese akklimatisering die karboksisoom glikogeen as 'n dinamiese berging van fotosinteties gefixeerde koolstof sianofysien gas vesikels beweeglikheid in eensellige en filamente sianobakterieë sellulêre differensiasie en filamentiese sianobakterieë sellulêre differensiasie sel wat proteïene in heterosist-vormende sianobakterieë verbind.

Hierdie voorpuntteks sal 'n waardevolle hulpbron bied vir almal wat in hierdie veld werk en word aanbeveel vir alle mikrobiologie biblioteke.

"hierdie hulpbron bied bygewerkte inligting . bied die grondbeginsels aan sowel as wat tans bekend is en wat nagevors word, en verskaf die grondslag vir verdere vordering" uit Boeknuus Junie 2014

"Ek beveel hierdie boek aan vir elke student en wetenskaplike wat met sianobakterieë werk en ek is seker dat dit oor tien jaar nog gelees sal word." uit Biospektrum (2014) 20: 827-828.

Hierdie oorsig gee 'n opsomming van die huidige kennis van die chemiese eienskappe en struktuur van glikogeen en styselagtige reserwes in sianobakterieë, die verskillende ensiemologie en regulering van glikogeenbiosintese en degradasie, en die funksie van glikogeenmetabolisme in sianobakterieë. 'n Spesiale fokus word gevestig op die rol daarvan in fotosintetiese doeltreffendheid, tydens die proses van stikstofchlorose en vir die bestendige toestand van anaboliese en kataboliese reaksies, veral onder ongebalanseerde groeitoestande.

7.5 kDa) is 'n metamorfe proteïen wat twee konformasies in 'n asimmetriese dimeer aanneem. Dit word saamgevoeg in 'n amiloïed (d.w.s. oop-einde, kruis-&beta) lint wat om die vesikel-as in 'n vlak heliks draai en 'n alifatiese gesig aan die binnekant bied. Hierdie alifatiese gesig sal na verwagting verdamping van vloeibare water uit die binnekant van ontluikende vesikels veroorsaak en waterkondensasie binne volwasse vesikels voorkom. 'n Tweede proteïen GvpC, kleef aan die GvpA dop en versterk dit. Baie moet nog geleer word oor hoe ander lede van die gvp geengroepering werk saam met die twee hoof strukturele proteïene in die samestelling en demontage van vesikels. Van besondere belang is die feit dat, ten spyte van die amiloïed eienskappe van die vesikels, die selle in staat is om hulle uitmekaar te haal, om in die waterkolom af te daal en blykbaar proteïen te herwin uit vesikels wat ineengestort het.

(EAN: 9781908230386 9781908230928 Vakke: [mikrobiologie] [bakteriologie] [omgewingsmikrobiologie] )


Sianobakterieë en mikroalge as bronne van funksionele voedsel om menslike algemene en mondgesondheid te verbeter

In die scenario van belowende bronne van funksionele voedsel en voorkomende middels, trek mikroalge en sianobakterieë wêreldwye aandag. In hierdie oorsig is die huidige en toekomstige rol van mikroalge as natuurlike bronne van funksionele voedsel vir menslike gesondheid en in die besonder vir mondgesondheid gerapporteer en bespreek om 'n oorsig te gee oor die stand van kuns oor mikroalge-effekte op menslike mondelinge gesondheid. Dit is algemeen bekend dat mikroalge, as gevolg van hul rykdom aan produkte wat baie waardevol is, goeie anti-inflammatoriese, antioksidante, antitumorale, anti-glukemiese, cholesterolverlagende en antimikrobiese aktiwiteit bied. Verder toon die bevindinge van die huidige navorsing dat mikroalge ook 'n beduidende impak op mondgesondheid kan hê: verskeie studies stem saam oor die potensiële toepassing van mikroalge vir die voorkoming van mondkanker sowel as vir die behandeling van chroniese periodontitis en verskillende mondsiektes met mikrobiese oorsprong . Dus kan voordelige effekte van mikroalge in verskillende mediese velde geïmplementeer word. Mikroalge en sianobakterieë kan 'n potensiële natuurlike alternatief vir antibiotika-, antivirale of antimikotiese terapieë verteenwoordig, sowel as 'n goeie aanvulling vir die voorkoming en mede-adjuvante behandeling van verskillende mondsiektes. Nietemin is meer studies nodig om belangstellingsstamme te identifiseer, algehele funksionering te verhoog en veilige, doeltreffende produkte vir die hele bevolking beskikbaar te stel.

Sleutelwoorde: Chlorella vulgaris Spirulina platensis Streptococcus mutans antimikrobiese aktiwiteit mikroalge mondgesondheid.


Transkripsie van die episode

ALISON : Haai! Ek is Alison Takemura, en dit is Genome Insider, 'n podcast van die US Department of Energy Joint Genome Institute of JGI. Ons intern en my mede-wetenskapkommunikeerder, Ashleigh Papp, skop hierdie storie af.

ASHLEIGH : Dus, miljarde jare gelede was die wêreld 'n baie ander plek. Hoe het ons planeet dan van onbewoonbaar na 'n biologiese oase gegaan, voorberei vir lewe soos ons dit ken?

ALISON : Die antwoord? Sianobakterieë!

DEVAKI : Ek het hieroor gedink, en dan dink ek 'n goeie manier om te sê dit is om jou in 'n tydmasjien te sit. En gaan terug in tyd. So as jy daaraan dink, is mense al so 200 000 jaar hier. So dit’s nie die soort tydmasjien wat ek’m van praat nie. Ek praat nie van 'n 65 miljoen jaar gelede dinosourus tydmasjien nie. I’m praat oor twee biljoen jaar gelede. En dit’s wanneer sianobakterieë was reeds inbraak dit. En dit’s redelik fenomenaal.

Devaki Bhaya in die veld, 2008. (Research Coordination Network)

ALISON : Dit is Devaki Bhaya, 'n plantbioloog by die Carnegie-instelling, by Stanford Universiteit. Sy bestudeer sianobakterieë en hoe hulle met hul omgewing en ander mikroörganismes in wisselwerking tree.

ASHLEIGH : Hierdie klein wesens, sianobakterieë, is fotosinteties. Dit beteken dat hulle sonlig gebruik om water en energie in die vorm van vaste koolstof te produseer. Hulle was die eerste organismes wat suurstof geproduseer het, en ons weet dit as gevolg van hierdie fossiele wat stromatoliete genoem word. Dit is meer as 2 miljard jaar gelede deur lae sianobakterieë gevorm.

ALISON : Sonder hierdie klein organismes sou ons waarskynlik nie hier gewees het nie.

DEVAKI : Dit klink baie grandioos en dit is omdat voor dit … die aarde anoksies was. Daar was geen suurstof nie. So hierdie ouens het die wêreld eintlik suurstof gegee.

ALISON : En dit blyk dat ons nie die enigste lewensvorme is om voordeel te trek nie. ’n Hele klomp ander organismes leef dikwels saam met sianobakterieë en trek voordeel uit die waardevolle hulpbronne wat hulle verskaf.

DEVAKI : Bakterieë leef nie alleen nie. En so, byna altyd hulle’re in gemeenskappe. En ek dink dat’s gaan die groot nuwe grens dat almal van ons is geïnteresseerd in is, hoe gemeenskappe saamwerk.

ALISON : Op vandag se program praat ons met wetenskaplikes wat sianobakterieë bestudeer en leidrade in hul genome soek oor hoe hulle ontwikkel en hoe hulle met ander mikroörganismes omgaan.

ASHLEIGH : Devaki en haar span probeer verstaan ​​hoe sianos - soos die navorsers graag sianobakterieë afkort - in hul mikrobiese gemeenskap leef. Hulle wil weet hoe hulle op 'n genetiese vlak verander, en hoekom?

ASHLEIGH : Om te bestudeer hoe sianobakterieë in hul eie klein gemeenskappe optree, het Devaki en haar span die veld ingetrek om monsters te versamel. Hulle het na Yellowstone Nasionale Park, in die noordwestelike hoek van Wyoming, gereis. Maar, ten spyte van die park se skoonheid, dink ek nie hulle kon 'n meer ekstreme omgewing gekies het om van te proe nie!

DEVAKI : Ek het gedink, die eerste keer wat ons Yellowstone toe gegaan het, was dit soos om in te loop in wat beskryf is as hoe die hel kan lyk. Dit’s warm, dis swael, jy weet, dit’s gevaarlik. Daar’s kokende modder. En ek bedoel, dit was ongelooflik.

ALISON : Hulle het twee verskillende terreine gekies: Mushroom Spring, wat 'n plat, stomende swembad is omring deur rooibruin vuilheid, en Octopus Spring, wat sy naam gestand doen … dit het 'n groot bolvormige sentrale swembad omring deur uitspruitende poele wat lyk soos tentakels. Albei fonteine ​​is gevul met varswater wat verhit word deur magma diep onder die aarde se oppervlak.

ASHLEIGH : Die gemiddelde temperatuur van die water is warm tot selfs warmer: van 60 tot 90 ° Celsius, of 140 tot 194 ° Fahrenheit.

ALISON : Oof, dis warm!

ASHLEIGH : Dus, die sianos in hierdie poele staan ​​bekend as ekstremofiele, of liefhebbers van hierdie uiterste toestande.

Die terrasse van Mammoth Hot Springs is gemaak van sagte kalksteen en verander voortdurend van vorm soos water vloei. Let wel: hierdie area is nie deur Devaki en haar span bestudeer nie. (NPS / Neil Herbert)

ALISON : Omdat hulle so warm is, is hierdie poele soortgelyk aan lewe op aarde sowat twee biljoen jaar gelede. En in meer onlangse jare is albei hierdie poele in Yellowstone goed bestudeer deur ander wetenskaplikes. Basislyninligting het dus reeds bestaan, wat hierdie projek gehelp het om georiënteerd te raak.

DEVAKI : Vir al die gehoor wat hierna luister, sou ek sê: gaan daarheen, want daar is niks wat vergelyk word met die sien van daardie omgewing en hoe gevarieerd dit is, hoe moeilik die terrein is nie.

ALISON : Maar die sianobakterieë is nie die maklikste om by te kom nie.

MICHELLE : Jy moet stap in om werklik te gaan proe.

ASHLEIGH : Dit is Michelle Davison. Sy het in 2006 saam met Devaki begin werk terwyl sy haar PhD verwerf het.

ALISON : Devaki en die navorsingspan wou die sianos deur die loop van die dag proe om te sien hoe geenuitdrukking kan verander. En, een keer, toe Michelle om 02:00 uit was …, was sy goed, maar …

MICHELLE : Ek het bietjie verdwaal op pad terug. En ek het nie my beersproei gehad nie. Maar alles het uitgewerk.

ASHLEIGH : En die fonteine ​​waarheen Michelle moes stap? Is absoluut asemrowend.

MICHELLE : Dit is hierdie pragtige borrelende ketel van blou wat uiteindelik soos vervaag na groen soos die temperature afkoel en die sianos begin groei.

Die helder, helderblou water van Emerald Spring, in Yellowstone Nasionale Park, meng met geel swaelafsettings om 'n heldergroen weerkaatsing te gee. Let wel: hierdie area is nie deur Devaki en haar span bestudeer nie, wat nie in ooreenstemming met die Nasionale Parkdiensbeleid gewys kan word nie. (NPS / Jacob W. Frank)

ALISON : Die fonteinwater self is 'n ligte, helderblou, en die groen rondom die rante van die fontein bestaan ​​uit die sianobakterieë. Die sianos leef saam met en bo ander lae van organismes, en saam vorm hulle wat’s genoem 'n "mikrobiese mat."

MICHELLE : Die mat is dus soort van 'n rubberagtige tekstuur. Dit’s omdat hierdie organismes skep al hierdie polisakkariede en skep hierdie matriks.

En wanneer jy die monsters neem jy 'n kernboorder, eintlik, en jy’re neem 'n monster van die mat, 'n prop van die mat. En dit lyk soos een van daardie baie fancy nageregte wat jy in 'n hoë-end restaurant sou kry, en jy het al hierdie lae en lae en heel onder het jy hierdie houtskoolgrys laag, wat die sediment is wat daar’s. En dan het jy hierdie lae lemoen.

ALISON : Hierdie oranje lae word oorheers deur twee genera bakterieë, Roseiflexus en Chloroflexus. Volgens Michelle is dit sianobakterieë se "lui vriende", want hulle kry al hul voedingstowwe van die fotosintetiese sianos. Al hierdie verskillende organismes leef saam in 'n mikrobiese gemeenskap.

MICHELLE : En jy kan sien dat daar’s daardie gemeenskapstruktuur…. So dit’s 'n baie aantreklike stelsel om na te kyk.

'n Sny van die matkernmonster. Die boonste groen laag is gebruik vir metagenomiese en enkelselmonsterneming. (Devaki Bhaya)

ASHLEIGH: Jy weet, die monster wat Michelle van die mikrobiese matte geneem het, herinner my soort van 'n nagereg wat my Grammy van Jello gemaak het. Sy sou begin deur een geur te maak, en dan ander geure en kleure bo-op dit in te lê … op die ou end het 'n stuk, met al sy kleurvolle lae, net soos 'n reënboog gelyk!

Maar dit is nie Jello waarvan ons praat. Hierdie mikrobiese matmonsters bestaan ​​uit lewende organismes en waarskynlik nie naastenby so lekker nie.

ALISON : Elke mikrobiese mat-omgewing kan uniek wees, en die voedingstowwe wat daarin uitgeruil word, wissel ook na gelang van wie daar is en wat beskikbaar is. Maar oor die algemeen gebruik die sianobakterieë aan die bokant sonlig en koolstofdioksied om suurstof en vaste koolstof te produseer. Die sianos bind ook stikstof en trek dit uit die lug om dit bruikbaar te maak. Ander lede van die gemeenskap benut hierdie uiteenlopende voedingstowwe .

ASHLEIGH : Nog 'n lid in hierdie mikrobiese mat gemeenskap is sianofage. Faag beteken "om te verslind" in Grieks, en hierdie sianofage prooi op, of besmet, sianobakterieë. Ons sal 'n bietjie later meer oor hulle uitkom, maar vir eers moet jy weet dat hulle deel is van, indien nie noodwendig genooi na, die mikrobiese matpartytjie nie.

ALISON : Nadat Michelle en haar kollegas kernmonsters van die matte versamel het, het hulle dit verpak, met droë ys gevries gehou en dit dan na hul laboratorium by Stanford gestuur. In die laboratorium het Michelle van die monsters geneem en begin werk om sianobakterieë te isoleer en te laat groei. Maar sy het vinnig besef dat sy die uitdagings van die veld verruil het vir nuwes op die bank.

MICHELLE : So een ding om te onthou is dat hierdie organismes waarmee ons’re werk, is net verskeie generasies uit die natuur. Hulle’re basies - hulle’re nie model organismes. Hulle’ve is geneem uit die mat. En ons’re kweek hulle in die laboratorium. Maar hulle’re nog steeds baie 'n onbekende en' n wilde dier.

ASHLEIGH : Dit beteken dat Michelle met nuwe gereedskap en tegnieke moes eksperimenteer. Een voorbeeld het te doen gehad met die isolasie van die wilde sianobakterieë.

MICHELLE : Omdat hierdie sianos die primêre vervaardigers van die gemeenskap is, kan dit skoon wees of weg van heterotrofe wat by hulle wil bly, en eintlik letterlik daarby hou, moeilik . So een van die truuks wat ons gebruik het, was om fototaxis te gebruik.

ASHLEIGH : Heterotrofe is mikrobes wat, anders as die sianobakterieë, nie koolstof kan bind om vir hulself kos te maak nie … en hulle probeer om die sianobakterieë af te moker. Dus, omdat sianos fotosinteties is, het Michelle besef sy kan die monsters skei deur ligte te gebruik om die sianos aan te trek - soort van 'n magneet wat loodvylsels aantrek.

MICHELLE : En hulle sou hul vriende of parasiete agterlaat en na die lig beweeg.

ALISON : Onthou toe ons gesê het ons sal terugkom na die idee van sianofage, of virusse , in die mikrobiese matte? Wel, nou is daardie oomblik. Michelle en Devaki is immers die genetiese inligting wat hulle oor die mikrobiese matgemeenskap kan kry. En nou, dit sluit inligting oor die virusse in. Maar hul ondersoek het nie so begin nie.

ASHLEIGH : Virusse het in die prentjie gekom toe die span se aanvanklike volgorde-data iets genaamd CRISPR opduik.

ALISON : CRISPR, wat kort is vir gegroepeerde, gereeld tussenafstande kort palindromiese herhalings, is die bakterieë se aanpasbare immuunstelsel. CRISPR bestaan ​​uit kort reekse van virusse wat die bakterieë in die verlede teëgekom het, sodat hulle volgende keer hierdie virusse kan herken en neutraliseer. 'n Merkwaardige kenmerk van CRISPR is dat die brokkies virale DNA gestoor word - soos boeke in 'n boekrak - in die volgorde waarin hulle teëgekom word. Hulle is soos 'n historiese rekord van infeksies.

ASHLEIGH : CRISPR is die eerste keer ontdek in E. coli in 1987, maar dit het grootliks 'n raaisel gebly tot die middel van die 2000's. Dit was toe dat Devaki en Michelle CRISPR-skikkings in die mikrobiese matbakterieë gevind het. En destyds het die span nie geweet wat die betekenis van die skikkings is of wat om daarmee te doen nie.

DEVAKI : B verlig dit of nie, ons het hierdie eintlik gevind en ons sit dit op die agterste brander omdat ons nie geweet het wat dit was nie. En toe ontplof die wêreld toe die hele CRISPR-storie uitkom. Ons het daarna begin kyk en probeer uitvind, wel, dit vertel ons 'n storie.

ASHLEIGH : Die bakterieë het baie verskillende getalle virale brokkies gehad, genaamd "spacers", wat tussen die CRISPR-stukke geleë is. Hier is Michelle:

MICHELLE : Toe ons na die genome gekyk het … was daar 'n interessante kontras tussen die sianobakterieë en die Roseiflexus en Chloroflexus bakterieë. Hulle het CRISPR-skikkings gehad wat baie, baie lank was soos sommige van die langstes, 700 tot soos 700 iets spasieerders, waar die sianos soos 100 gehad het. So hierdie twee wat langs mekaar geleef het, dit was duidelik dat hulle baie verskillende interaksies met hul fage al het hulle in dieselfde omgewing gewoon.

ALISON : Devaki het gedink dat die CRISPR-virusreekse hulle na leidrade kan lei oor hoe sianos en hul roofdiere interaksie het.

DEVAKI : Dit is 'n bietjie soos 'n vishoek, daardie klein stukkies het jou toegelaat om te sê, as ek dit vind, kan ek soort van uitvind wie die vennootvirus is. Dit het ons dus vinnig in 'n arena gebring waarin ons nie kundiges was nie, naamlik om gasheer- en faagverhoudings te verstaan.

ASHLEIGH : Hulle het dus besluit om die omvang van hul eksperiment uit te brei. Devaki en haar span het 'n reis onderneem om diep te duik in die interaksies van die mikrobiese matgemeenskap, virusse ingesluit.

DEVAKI : Ons sal dit nou nie net vir sianofaag kan doen nie, maar vir die hele gemeenskap, 'n idee kry van wie die virusse is en hoe hulle verander. Dit is soort van 'n wapenwedloop, reg? Die virus is besig om te verander, die gasheer probeer om te verander. En ons kan probeer om dit op 'n baie meer gedetailleerde manier te verstaan. Waar is die virus geneig om te muteer, waar kan dit nie bekostig om te muteer nie. En ek dink dit sal lei tot 'n baie dieper begrip.

ASHLEIGH : Omdat Devaki en Michelle wou leer oor hoe die virusse en sianos interaksie het, het hulle baie data nodig gehad. Normaalweg sal dit 'n beperkende faktor wees. Maar JGI se Gemeenskapswetenskapprogram het gehelp om daardie hindernis te verwyder.

DEVAKI : So daardie Gemeenskapswetenskapprojek het ons in staat gestel om die soort data wat ons wou insamel, werklik uit te brei. En wat fantasties was, was dat daar geen beperking was op waarvoor ons kon vra nie.

ALISON : Nou, hulle soek genetiese leidrade in 'n oënskynlik bodemlose poel van data.

DEVAKI : Nou het ons hopelik oor die volgende drie of vier jaar die vermoë om in baie diepte te gaan en verskillende datastelle te gebruik om vrae te vra. En ek dink, daarom, bring baie meer detail en meer insigte in wat lyk soos 'n eenvoudige gemeenskap, maar dit’s ver van eenvoudig.

ASHLEIGH : Om te probeer verstaan ​​wat op 'n genetiese vlak in hierdie komplekse gemeenskappe gebeur, het Devaki en haar span JGI gevra vir drie verskillende tipes datastelle: metagenome, enkelselvolgordebepaling van mikrobes en virale genome. En die vooruitgang in opeenvolgingtegnologieë was amper te goed om waar te wees, wat gelei het tot baie meer data of "volgorde-lees" as wat hulle verwag het.

DEVAKI : Ons het gevra vir, um, 50 m illion lees, iets in daardie volgorde vir elke monster. En toe ons die volgorde terugkry, het Brian my gebel en hy het gesê, jy weet daar is iets fout hier.

ALISON : Sy verwys na Brian Yu, wat 'n navorsingswetenskaplike by die Chan Zuckerberg Biohub is. Hy is in Devaki se span en het gehelp om die volgordedata wat deur JGI gestuur is, te verwerk. Op die telefoon daardie dag met Devaki, het hy gesê,

DEVAKI : Ons het 400 miljoen leesstukke. Ek’s seker hulle’het iets gedoen, jy weet, hulle’ve deurmekaar ons- iets. Dit blyk nie die geval te wees nie, want dit’s hoeveel lees hulle nou uit standaard hardloop kry. Dit was dus amper agt tot tienvoudig meer as wat ons vra d vir.

ALISON : Dus, Devaki, Michelle en hul kollegas het die 400 miljoen lees van data begin ondersoek - wat tot dusver uit die Yellowstone mikrobiese matmonsters gegenereer is. Tans het hulle metagenomiese data, 'n opname van die totale DNA in die mikrobiese mat. Met al daardie genetiese inligting moes Devaki en Michelle uitvind hoe om alles te organiseer.

DEVAKI : Sodra ons die data gekry het. Ek dink dit het 'n hele klomp uitdagings opgelewer. Sommige is wat, jy weet, regtig hoe werk jy met sulke groot databasisse. Maar die tweede vraag was, hoe begin ons om data te deel, en hoe begin ons as bioloë regtig sin maak hiervan.

Die melkerige kleur van Porcelain Basin-warmwaterbron in Yellowstone Nasionale Park is te danke aan siliceous sinter mineraalafsettings. Let wel: hierdie area is nie deur Devaki en haar span bestudeer nie. (NPS / Jacob W. Frank)

ASHLEIGH : Die navorsers het gesit op wat hulle 'n skatkis van data genoem het, danksy JGI se Gemeenskapswetenskapprogram. Dit blyk dat daar nog 'n DOE-hulpbron is om te help.

DEVAKI : En dit was 'n bietjie serendipity. Ek was by die JGI jaarvergadering en daar was 'n middag, en hulle het gesê, jy weet jy kan aansluit as jy wil kom luister na wat KBase bied.

ASHLEIGH : KBase staan ​​vir Systems Biology Knowledgebase. Dit is 'n Departement van Energie, Kantoor van Wetenskap-befondsde organisasie. KBase is 'n wolk-gebaseerde platform om wetenskaplikes te help om massiewe hoeveelhede volgorde-inligting te ontleed, soos die soort wat jy van JGI sou kry.

ALISON : Die KBase-span het saam met Devaki en Michelle gewerk om 'n 4-uur werkswinkel op te stel om meer te wete te kom oor hul projek en hoe KBase kan help met die ontleding van die massiewe hoeveelhede volgordedata wat JGI gegenereer het.

ELISHA : Ons het vir 'n deel van 'n dag oorgegaan en taamlik intens met haar laboratorium gewerk, spesifiek aan hul data, net om te verstaan ​​wat hul data is, watter soort vrae hulle oor hul data gehad het, en wat die uiteindelike soort wetenskapvraag in was terme van hoe hulle na die ontledings wou kyk.

ASHLEIGH : Dit is Elisha Wood-Charlson, die leier van gebruikersbetrokkenheid by KBase. Sy het 'n PhD in mariene wetenskap en het jare spandeer om mikrobes in mariene omgewings te bestudeer. Sy is op die KBase-span wat Devaki en Michelle help om hul data van JGI te ontleed. Vir die KBase-span was dit pret om in die volgordedata van mikrobiese matte te duik.

DYLAN : Devaki se stelsel is fantasties. Dit’s een van hierdie instellings wat’s dalk verteenwoordigend van vroeë aard toestande, reg? En so dat’s hoekom hierdie warm bronne is so aantreklik as 'n stelsel van studie.

ALISON : Dis Dylan Chivian. Hy is 'n mikrobiese wetenskaplike en koderingsingenieur by KBase. Saam met Elisha is hy deel van die groep wat hulpbronne en gereedskap verskaf om Devaki se span te help om die mikrobiese matdata te ontleed.

DYLAN : Haar fokus op die sianos gee ons regtig 'n blik op hoe daardie toestande kon gewees het vir, jy weet, die chemiese transformasie van die aarde. So dit’s fassinerend net van 'n suiwer ondersoek na die natuur self.

ALISON : En nie net dit nie, maar hierdie sianos is interessant vanuit 'n biotegnologiese perspektief,

DYLAN : As gevolg van hul vermoë om in hierdie uiterste toestande, termofiele toestande en so meer te werk, het hulle uiteindelik baie interessante chemieë.

ALISON : Om by die meganismes agter die chemie van sianobakterieë in die mikrobiese matte in te gaan, het Devaki en Michelle begin met die metagenomiese data van JGI, wat georganiseer of weggegooi is. Hulle het verskillende maniere probeer om die data te herorganiseer om die meeste inligting moontlik te lewer, en uiteindelik het hulle gekom om saamgestelde genome aan sekere organismes toe te ken.

ASHLEIGH : KBase werk soos baie ander wolkgebaseerde nutsgoed - jy meld aan met 'n gebruikersnaam en wagwoord, en word na 'n kontroleskermbladsy geneem. Jy kan begin werk aan 'n nuwe narratief, wat soos 'n stap-vir-stap resep is wat wys hoe jy jou data ontleed het.

ALISON : You can think of KBase like a recipe book — you write down directions to make all of your favorite dishes, record the perfect times and temperatures, jot down the ingredient proportions that you’ve tested out, save different versions, and, then, when you’re ready, share them.

ASHLEIGH : For Devaki and her team, the option to share all of their steps and information with other scientists is really helpful.

DEVAKI : We have collaborations that are across countries. So we have a group in the UK. And the question is, how do we all share this data in an effective way? And KBase, I think, allows that. That’s one of the, what I see as a big advantage. It’s like sharing your notebooks but with data — and big data.

ALISON : That kind of transparency can help accelerate fundamental discoveries, which is good, because as Dylan puts it, with this kind of sequencing…

DYLAN : We’re talking about trying to understand the genetic potential of earth. And we just started scratching the surface of it.

ASHLEIGH : KBase is a platform that accelerates genomic analysis through crowdsourcing. And when researchers are ready to share their work, those analyses can be made available to everyone, in real time.

DYLAN : So that it doesn’t take us, you know, a hundred years to start to have a picture of how the earth really works. It’d be nice to have that a little sooner.

Black Pool, in Yellowstone National Park, once contained cyanobacteria but now is too hot to maintain this life form. Note: this area was not studied by Devaki and her team. (NPS / Jacob W. Frank)

ALISON : The pace of the coevolution, or the arms race, between cyanos and their phages is still a mystery. Now, the virus samples are being sequenced and the team eagerly awaits that data.

DEVAKI : The questions we ask can be much more reflective of the kind of things we care about.

ALISON : In addition to learning about cyanobacteria and their phages, the team is also hoping to explore how the system, the whole microbial community, is evolving.

ASHLEIGH : Fundamental research, like figuring out who’s there and how they’re adapting over time, can lead to unexpected discoveries that determine how these organisms could be harnessed in a lab or used as a model system. One example that the team discovered in phages were genes encoding lysozymes, an enzyme that the virus uses to hack through cyanobacteria cell walls.

MICHELLE : One thi ng that is really hard about cyanos is they are hard to break open. They are super hard to break open. … a viral lysozyme that’s been evolved in order to be able to lyse these types of cells, might be a very good tool that we could use in moving cyanos to be more of a model system, or in using them to create some sort of high value product.

ALISON : One example of a high value product? Biofuels. Because cyanobacteria fix carbon from sunlight, they produce carbohydrates and oily lipid molecules that could be used instead of fossil fuels. Breaking open their cell wall like a piñata would help release those goodies. Admittedly, Devaki may be a little biased, but she thinks cyanobacteria are kind of underappreciated by…

DEVAKI : …the Department of Energy. Cyanobacteria should be on their flagship, actually, because they do so much.

ASHLEIGH : Right now, Michelle is a scientist at the Pacific Northwest National Laboratory. She’s translating what’s been learned about microbial mat communities, to soil. Yep, it turns out that viruses are shaping the lives and genomes of microbes there too.

Understanding tiny little microscopic things, like viruses and microbes, helps us understand so much more about the world around us. But in a general sense, we know so little about viruses — like, how they work, or why they do the things they do. And the COVID-19 pandemic is yet another example of our lack of information. The outcome of Devaki and Michelle’s work takes us one step closer to understanding more.

ALISON : For Devaki, harnessing the resources at JGI and high tech tools like KBase, is opening a future filled with potential for new discoveries about cyanobacteria and their communities.

DEVAKI : I’m just absolutely excited about what the next year or two is going to bring in terms of us putting together all of this information into insights that we really didn’t have before.

ALISON : This episode was directed and produced by me, Alison Takemura and JGI’s intern, Ashleigh Papp, with editorial and technical assistance from Massie Ballon and David Gilbert. Ashleigh was the lead writer on this episode.

ASHLEIGH : Genome Insider is a production of the Joint Genome Institute, a user facility of the US Department of Energy Office of Science. JGI is located at Lawrence Berkeley National Lab in beautiful Berkeley, California.

ALISON : So much thanks to our guests Devaki Bhaya, Michelle Davison, Elisha Wood-Charlson and Dylan Chivian, for sharing their research.

ASHLEIGH : A shout out to the developers of KBase, a team that is spread across multiple labs including: Lawrence Berkeley, Argonne, Brookhaven, and Oak Ridge National Laboratories, as well as Cold Springs Harbor Laboratory, the University of Illinois at Urbana-Champaign, and the University of Tennessee.

ALISON : If you’re interested in trying out KBase, they offer tutorials and webinars, for free! Check ’em out at: k-b-a-s-e dot u-s.

ASHLEIGH : If you enjoyed the podcast and want to help others find us, leave us a review on Apple Podcasts, Google Podcasts, or wherever you like to get your podcasts. If you have a question or want to give us feedback, Tweet us @JGI, or record a voice memo and email us at jgi dash comms at L-B-L.gov. That’s jgi dash c-o-m-m-s at l-b-l dot g-o-v.

ALISON : And because we’re a user facility, if you’re interested in partnering with us, we want to hear from you! We have projects in genome sequencing, synthesis, transcriptomics, metabolomics, and natural products in plants, fungi, algae, and microorganisms. If you want to collaborate, let us know!

ASHLEIGH : Find out more at jgi.doe.gov forward slash user dash programs.

ALISON : And if you want to hear about cutting edge research in secondary metabolites, also known as natural products, then check out JGI’s other podcast, Natural Prodcast. It’s hosted by Dan Udwary and me. That’s it for now. See ya next time!


Phototaxis

Phototaxis is the ability of organisms to move directionally in response to a light source. Many cyanobacteria exhibit phototaxis, both towards and away from a light source. In die omgewing sal die vermoë om in optimale ligtoestande vir fotosintese te beweeg waarskynlik 'n voordeel wees. Ons is veral geïnteresseerd in hoe selle lig van verskillende golflengtes waarneem, die betrokke fotoreseptore en die seintransduksiekaskade betrokke by hierdie proses.

Om die proses van motiliteit en fototaksis in Synechocystis sp. ons het 'n biblioteek van transposon-gemerkte motiliteitsmutante gegenereer. Verskeie van hierdie gemerkte-motiliteit-mutante is gekarteer na chemotaxis-agtige gene by lokusse wat ons die belasting lokusse genoem het. The roles of chemotaxis proteins in signal transduction are fairly well-understood in flagellated enteric bacteria, but much less so in other systems. Synechocystis sp. het drie belasting lokusse, waarvan twee betrokke is by motiliteitsreaksies. Disruption of the tax1 locus (which contains a photoreceptor, TaxD1) produces mutants that are negatively phototactic while tax3 mutants are non-motile and have no pili. Several novel mutants that are aberrant in phototaxis are being characterized using biochemical and genetic approaches. We have developed a preliminary model of phototaxis and are developing a system to analyze phototaxis in thermophilic cyanobacteria isolated from microbial mats.

We have shown that in the model organism Synechocystis. sp. phototaxis is a surface-dependent phenomenon that requires Type IV pili rather than flagella. Many Gram negative bacteria have Type IV pili, which are long multi-functional, proteinaceous surface appendages. Interestingly, Type IV pili are required for diverse functions such as social motility, host-pathogen recognition, the ability to take up exogenous DNA and in biofilm formation.

Tans gebruik ons ​​tydverloop-videomikroskopie en -opsporingsprogramme om enkelselle en populasies te volg om basiese vrae te vra oor die parameters wat beweeglikheid beheer. In collaboration with Doron Levy (Department of Mathematics, University of Maryland) we are modeling social dynamics in surface dependent motility. We have recently also set up collaborations with K.C. Huang’s group (Department of Bioengineering, Stanford) to simulate and control surface dependent motility. It is likely that cells function as groups and dynamics of group communication may be mediated through pili and molecular signals such as cAMP. The role of communication is particularly relevant to microbial mats and other bacterial communities in natural environments.

FLIEKS EN BEELDE: KOM BINNEKORT!

RELEVANT PUBLICATIONS (PDF version available under Publications)


Postdoctoral Fellow on Moss-Cyanobacteria Interactions, Sweden

The position is formally located at the department of Forest Ecology and Management, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), in Umeå Sweden. Die Post-doctoral Fellow will be jointly supervised by Professors Marie-Charlotte Nilsson Hegethorn and Thomas Moritz, both at SLU Umeå as well as Associated Professor Ulla Rasmussen at Stockholm University. The molecular identification work will be performed at the Swedish Metabolomics Centre, located at the research center Umeå Plant Science Centre (UPSC). UPSC is one of the strongest research environments for experimental plant biology in Europe.

The Post-doctoral Fellow will explore whether and when feather mosses release secondary metabolites to attract and repulse cyanobacterial filaments, and if so, to reveal their chemical identity. The Post-doctoral Fellow will work in a cross-disciplinary research group and carry out laboratory experiments using novel model systems with mosses and cyanobacteria as well as utilize advanced chemical instrumentation in order to characterize moss metabolite(s) underpinning the feather moss and cyanobacteria association. This work will provide advanced understanding of the consequences of moss metabolite profiles for moss-associated communities of cyanobacteria and contribute to a better understanding of the N economy of the moss, and C and N cycling processes in boreal forests that feather mosses drive.

The candidate:

  • should have a PhD degree in biology, biochemistry or in a related field.
  • should have a strong interest in research and be capable of developing the project independently and creatively.
  • It is meriting with experience in chemical analysis, especially chromatography – mass spectrometry techniques.
  • Proficiency in English is required.

As postdoctoral appointments are career-developing positions for junior researchers, we are primarily looking for candidates with a doctoral degree that is three years old at the most.

The application should contain the following written in English: 1) a cover letter describing yourself and your match to the above mentioned project 2) your motivation for the application and 3) your cv and publication list


Cycad Growth form

Cycad plants grow as trees and shrubs. They typically have short trunks topped off with a green crown of large compound leaves. In appearance they closely resemble palm trees, however, they are not closely related.

Most species do not grow more than a few meter tall. Hope’s cycad of Australia is one of the tallest species and is known to reach 20 m (65 ft.) in height. More primitive cycads were often much taller than the majority of cycad species that currently exist.

Stems are usually unbranched and fallen leaves of the past leave leaf scars that encircle the stem. Internally, stems are mostly made up of soft storage tissue rather hard than wood.

The roots of cycads look very unusual and are known as coralloid roots because they have a similar shape to coral. Their roots share an important relationship with the blue-green algae, cyanobacteria. The roots provide the cyanobacteria with protection while the cyanobacteria supplies the roots with nitrogen based nutrients.


Phytoplankton

Ons redakteurs sal nagaan wat jy ingedien het en bepaal of die artikel hersien moet word.

Phytoplankton, a flora of freely floating, often minute organisms that drift with water currents. Like land vegetation, phytoplankton uses carbon dioxide, releases oxygen, and converts minerals to a form animals can use. In fresh water, large numbers of green algae often colour lakes and ponds, and cyanobacteria may affect the taste of drinking water.

Oceanic phytoplankton is the primary food source, directly or indirectly, of nearly all sea organisms. Composed of groups with siliceous skeletons, such as diatoms, dinoflagellates, and coccolithophores, phytoplankton varies seasonally in amount, increasing in spring and fall with favourable light, temperature, and minerals.

Phytoplankton populations in the oceans have been shown to rise and fall according to cycles lasting several years to decades. However, scientists examining records of phytoplankton kept from 1899 to 2008 noted that phytoplankton biomass fell by 1 percent per year in 8 of Earth’s 10 ocean basins, resulting in a cumulative loss of roughly 40 percent. Rising sea surface temperatures over the same period are thought to be the primary cause of this decline.

Die Redaksie van Encyclopaedia Britannica Hierdie artikel is mees onlangs hersien en bygewerk deur Adam Augustyn, Besturende Redakteur, Verwysinhoud.


We thank Paul Hardy for critical comments on the manuscript.

Andersson, I., and Backlund, A. (2008). Structure and function of Rubisco. Plant Fisiol. Biochem. 46, 275�. doi: 10.1016/j.plaphy.2008.01.001

Beckmann, J., Lehr, F., Finazzi, G., Hankamer, B., Posten, C., Wobbe, L., et al. (2009). Improvement of light to biomass conversion by de-regulation of light-harvesting protein translation in Chlamydomonas reinhardtii. J. Biotechnol. 142, 70�. doi:10.1016/j.jbiotec.2009.02.015

Bentley, F. K., Zurbriggen, A., and Melis, A. (2014). Heterologous expression of the mevalonic acid pathway in cyanobacteria enhances endogenous carbon partitioning to isoprene. Mol. Plant 7, 71�. doi:10.1093/mp/sst134

Chen, L. M., Li, K. Z., Miwa, T., and Izui, K. (2004). Overexpression of a cyanobacterial phosphoenolpyruvate carboxylase with diminished sensitivity to feedback inhibition in Arabidopsis changes amino acid metabolism. Planta 219, 440�. doi:10.1007/s00425-004-1244-3

Collins, A. M., Liberton, M., Jones, H. D., Garcia, O. F., Pakrasi, H. B., and Timlin, J. A. (2012). Photosynthetic pigment localization and thylakoid membrane morphology are altered in Synechocystis 6803 phycobilisome mutants. Plant Fisiol. 158, 1600�. doi:10.1104/pp.111.192849

Endy, D. (2005). Foundations for engineering biology. Natuur 438, 449�. doi:10.1038/nature04342

Furbank, R. T., Chitty, J. A., Von Caemmerer, S., and Jenkins, C. (1996). Antisense RNA inhibition of RbcS gene expression reduces Rubisco level and photosynthesis in the C4 Plant Flaveria bidentis. Plant Fisiol. 111, 725�.

He, Q., Schlich, T., Paulsen, H., and Vermaas, W. (1999). Expression of a higher plant light-harvesting chlorophyll a/b-binding protein in Synechocystis sp. PCC 6803. EUR. J. Biochem. 263, 561�. doi:10.1046/j.1432-1327.1999.00526.x

Heinhorst, S., Cannon, G. C., and Shively, J. M. (2006). �rboxysomes and carboxysome-like inclusions,” in Complex Intracellular Structures in Prokaryotes, ed. J. M. Shively (Heidelberg: Springer), 141�.

Iwaki, T., Haranoh, K., Inoue, N., Kojima, K., Satoh, R., Nishino, T., et al. (2006). Expression of foreign type I ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (EC 4.1.1.39) stimulates photosynthesis in cyanobacterium Synechococcus PCC7942 cells. Photosyn. Res. 88, 287�. doi:10.1007/s11120-006-9048-x

Kerfeld, C. A., Heinhorst, S., and Cannon, G. C. (2010). Bacterial microcompartments. Annu. Ds Microbiol. 64, 391�. doi:10.1146/annurev.micro.112408.134211

Lassen, L. M., Zygadlo Nielsen, A., Ziersen, B., Gnanasekaran, T., Møller, B. L., and Jensen, P. E. (2014). Redirecting photosynthetic electron flow into light-driven synthesis of alternative products including high-value bioactive natural compounds. ACS Synth. Biol. 3, 1�.

Leister, D. (2012). How can the light reactions of photosynthesis be improved in plants? Voorkant. Plant Sci. 3:199. doi:10.3389/fpls.2012.00199

Lindberg, P., Park, S., and Melis, A. (2010). Engineering a platform for photosynthetic isoprene production in cyanobacteria, using Synechocystis as the model organism. Metab. Eng. 12, 70�. doi:10.1016/j.ymben.2009.10.001

Marcus, Y., Altman-Gueta, H., Wolff, Y., and Gurevitz, M. (2011). Rubisco mutagenesis provides new insight into limitations on photosynthesis and growth in Synechocystis PCC6803. J. Exp. Bot. 62, 4173�. doi:10.1093/jxb/err116

Melis, A. (2013). Carbon partitioning in photosynthesis. Curr. Mening. Chem. Biol. 17, 453�. doi:10.1016/j.cbpa.2013.03.010

Nakahira, Y., Ogawa, A., Asano, H., Oyama, T., and Tozawa, Y. (2013). Theophylline-dependent riboswitch as a novel genetic tool for strict regulation of protein expression in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942. Plant Sel Fisiol. 54, 1724�. doi:10.1093/pcp/pct115

O’Leary, M. H. (1982). Phosphoenolpyruvate carboxylase: an enzymologist’s view. Annu. Rev. Plant Physiol. 33, 297�. doi:10.1146/annurev.pp.33.060182.001501

Page, L. E., Liberton, M., and Pakrasi, H. B. (2012). Reduction of photoautotrophic productivity in the cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803 by phycobilisome antenna truncation. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 78, 6349�. doi:10.1128/AEM.00499-12

Price, G. D., Badger, M. R., Woodger, F. J., and Long, B. M. (2008). Advances in understanding the cyanobacterial CO2-concentrating-mechanism (CCM): functional components, Ci transporters, diversity, genetic regulation and prospects for engineering into plants. J. Exp. Bot. 59, 1441�. doi:10.1093/jxb/erm112

Quick, W. P., Schurr, U., Scheibe, R., Schulze, E. D., Rodermel, S. R., Bogorad, L., et al. (1991). Decreased ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase in transgenic tobacco transformed with 𠇊ntisense” rbcS: I. Impact on photosynthesis in ambient growth conditions. Planta 183, 542�. doi:10.1007/BF00194276

Rosgaard, L., De Porcellinis, A. J., Jacobsen, J. H., Frigaard, N. U., and Sakuragi, Y. (2012). Bioengineering of carbon fixation, biofuels, and biochemicals in cyanobacteria and plants. J. Biotechnol. 162, 134�. doi:10.1016/j.jbiotec.2012.05.006

Roth, A., and Breaker, R. R. (2009). The structural and functional diversity of metabolite-binding riboswitches. Annu. Rev. Biochem. 78, 305�. doi:10.1146/annurev.biochem.78.070507.135656

Stitt, M., Quick, W. P., Schurr, U., Schulze, E. D., Rodermel, S. R., and Bogorad, L. (1991). Decreased ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase in transgenic tobacco transformed with 𠆊ntisense’ rbcS: II. Flux-control coefficients for photosynthesis in varying light, CO2, and air humidity. Planta 183, 555�. doi:10.1007/BF00194277

Tabita, F. R., Satagopan, S., Hanson, T. E., Kreel, N. E., and Scott, S. S. (2008). Distinct form I, II, III, and IV Rubisco proteins from the three kingdoms of life provide clues about Rubisco evolution and structure/function relationships. J. Exp. Bot. 59, 1515�. doi:10.1093/jxb/erm361

Viola, S., Rühle, T., and Leister, D. (2014). A single vector-based strategy for marker-less gene replacement in Synechocystis sp. PCC 6803. Mikrob. Sel Feit. 13, 4. doi:10.1186/1475-2859-13-4

Xu, H., Vavilin, D., and Vermaas, W. (2001). Chlorophyll b can serve as the major pigment in functional photosystem II complexes of cyanobacteria. Proc. Natl. Acad. Wetenskap. U.S.A. 98, 14168�. doi:10.1073/pnas.251530298

Yang, C., Hua, Q., and Shimizu, K. (2002). Metabolic flux analysis in synechocystis using isotope distribution from 13 C-labeled glucose. Metab. Eng. 4, 202�.

Zygadlo Nielsen, A., Ziersen, B.E., Jensen, K., Lassen, L.M., Olsen, C.E., Møller, B.L., et al. (2013). Redirecting photosynthetic reducing power towards bioactive natural product synthesis. ACS Synth. Biol. 2, 308�.

Keywords: carboxysome, chloroplast, genetic engineering, photosynthesis, Synechocystis, synthetic biology

Citation: Jensen PE and Leister D (2014) Cyanobacteria as an experimental platform for modifying bacterial and plant photosynthesis. Voorkant. Bioeng. Biotegnologie. 2:7. doi: 10.3389/fbioe.2014.00007

Received: 23 March 2014 Accepted: 03 April 2014
Published online: 21 April 2014.

Anne M. Ruffing, Sandia National Laboratories, USA

Anne M. Ruffing, Sandia National Laboratories, USA
Aaron M. Collins, Los Alamos National Laboratory, USA

Copyright: © 2014 Jensen and Leister. Hierdie is 'n ooptoegang-artikel wat onder die bepalings van die Creative Commons Attribution License (CC BY) versprei word. Die gebruik, verspreiding of reproduksie in ander forums word toegelaat, mits die oorspronklike outeur(s) of lisensiegewer gekrediteer word en dat die oorspronklike publikasie in hierdie tydskrif aangehaal word, in ooreenstemming met aanvaarde akademiese praktyk. Geen gebruik, verspreiding of reproduksie word toegelaat wat nie aan hierdie bepalings voldoen nie.