实验杂交揭示世界性分布硅藻圆筒藻属的交配模式和F1代表型多样化

硅藻的交配活动促成了其极其巨大的表型与遗传多样性，然而，对于遗传背景多样的不同菌株之间硅藻生殖相容性的模式，以及其对子代表型的影响——这些影响可能促进适应性进化、生态位分化或性状改良——目前仍知之甚少。本文对38株北极柱形舟形藻属（Cylindrotheca sp.）分离株进行了两两杂交，以检测交配相容性。在多个谱系中均鉴定到阳性交配模式，其中包括不同亲本rbcL基因型之间的杂交组合。 从三种不同杂交组合中分离得到的F1代显示出表型变异，涉及生长速率、质体性状，以及与蓝光和绿光光化光照相关的光生理响应。后代的滑行速度和行为也存在差异，从而为理解复杂运动性状提供了线索；这些性状将细胞形态、生物能量学和感觉适应与涌现的运动模式联系起来。对F1代表型空间的探索性分析表明，个体水平效应与杂交组合依赖性效应呈现出可变混合的特征，其中包括个体之间生长速率的显著差异，以及不同杂交组合对形态和运动性的强烈影响。实验性硅藻育种可为研究海洋原生生物的进化与表型多样化提供一种独特策略，并可作为对其他生物技术创新的补充，以提高规模化培养中的产量和作物抗逆性。

硅藻的交配活动促成了其巨大的表型和遗传多样性，然而，对于遗传多样性菌株之间硅藻生殖相容性的模式，以及其对子代表型的影响（这些影响可能赋予适应性进化、生态位分化或性状改良）仍知之甚少。本研究将38株北极 Cylindrotheca sp. 分离株组成的面板进行两两杂交，以检测交配相容性。在多个分支中鉴定出阳性交配模式，包括不同亲本 rbcL 基因型之间的杂交。从三种不同杂交组合中分离出的 F1 代在生长速率、质体性状以及与蓝光和绿光光化光响应相关的光生理反应方面表现出表型变异。子代的滑行速度和行为也存在差异，为理解复杂运动性状提供了见解，这些性状将细胞形态、生物能量学和感觉适应与涌现的运动模式联系起来。对 F1 性状景观的探索性分析发现了个体水平效应与杂交组合依赖效应的可变混合，包括个体间生长速率的显著变异，以及不同杂交组合对形态和运动性的强烈影响。实验性硅藻育种可能为研究海洋原生生物进化和表型多样化提供一种独特策略，并可补充其他生物技术创新，以提高大规模培养中的培养产量和作物韧性。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.14.731673v1?rss=1

🏷️ 硅藻杂交 交配相容性 F1代表型多样性 光生理响应 运动行为 适应性进化