Seminar In Zhan’s Lab 微观世界之美 完美的单细胞生物——原生生物 2015 - 01 - 16 赵 研 助理研究员 中国科学院▪生态环境研究中心
Seminar in Zhan’s Lab “原生生物”由来 Whittaker的分类系统, 1969 Monera 原核生物界 Protista 原生生物界 Fungi 真菌界 Plantae 植物界 Animalia 动物界 Part 1
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物较为普遍的共性 p 分布非常广泛，在水、空气、土壤介质，宿主及极端环境中均有分布 p 由原核生物演化而来 p 最原始、最简单的一群真核生物 p 大多数为单细胞生物，少数多细胞但不具有细胞分化 p 在形态、解剖、生态和生活史上差异很大 p 不是单源发生，分散在整个生命树的分支 p 进化出各种各样细胞器用以运动、捕食、防御等 p 一个细胞可以完成几乎所有的生命活动 p 自养型、异养型均有 疟原虫 锥体虫 紫菜 太阳虫 各类单胞藻 鞭毛虫 阿米巴 海带 眼虫 马尾藻 纤毛虫 放射虫 黏菌类 有孔虫 寄生孢子虫 石莼 裙带菜 Part 1
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物的生物多样性 物种多样性 >40, 000种 (Foissner, 2008) >11, 500种 (www. mhhe. com/raven 6 e) 原生生物学家估计的 原生生物物种数目 >1, 600, 000 (Adl, 2005) >10, 266种 (www. marinespecies. org/foraminifera/) >2200种 (en. wikipedia. org/wiki/Dinoflagellate) 部分SAR类群 变形虫界/古虫界/领鞭 毛类/灰藻类/红藻类 ？ Part 2
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物的生物多样性 遗传多样性 p 通过删减或扩张事件大小 6 kb-350 kb不等 泛植物界红藻、灰色藻类群： 如红藻门衣藻等 后鞭毛生物界单细胞类群： 如领鞭毛虫等 p 环状、线性、无规则重排等 p 编码基因数目 5 ->50不等 p 从蛋白编码基因到r. RNA 基因都存在断裂和插入问题 Part 2
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物的生物多样性 生态系统多样性 冰川 湖泊 海洋 温泉 温泉 废水处理厂 空气 土壤 极端环境 煤矿 游泳池 动、植物，真菌（共生、寄生） Part 2
Seminar in Zhan’s Lab Life would not long remain possible in the absence of microbes —Louis Pasteur
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物的生物学“贡献” p 生态学 l 微食物网 l 有害藻爆发 p 演化生物学 l 处于真核细胞进化关键地位： 单细胞生物代表如贾第虫、衣藻、眼虫、领鞭毛虫等原生生物 l 内共生学说 补足修正内共生学说 Part 3
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物的生物学“贡献” 模 式 生 物 p 分子生物学 --- l RNA酶的发现---1989年诺贝尔化学奖 l 端粒酶，端粒的发现---2009年诺贝尔医学和生理学奖 四 膜 虫 l RNA自剪接现象 l 其他终止密码子 （UAA, UAG) p遗传学 l 表观遗传学 l 基因组重排 RNA-guided DNA-deletion pathway Model for RNA-templated genome rearrangements in Oxytricha Part 3
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物的生物学“贡献” p 细胞生物学 l 细胞骨架与细胞运动 l 细胞器形成 l 细胞发生学 腹毛类纤毛虫细胞发生 小眼虫的鞭毛骨架 衣藻鞭毛结构 Part 3
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物研究的困难 Without taxonomy to shape the bricks, and systematics to put them together, the house of biological sciences would be a meaningless jungle. —Robert May 采样 活体观察 银染 Taxonomy Complicated 超微结构 绘图、资料查阅 & 数据统计 Systematics Uncultured Part 4
Seminar in Zhan’s Lab 原生生物生物学研究热点 ü Traditional Taxonomy → Integrative Taxonomy ü Biodiversity: How many unicellular organism in this planet? ü Origin of life: The root of life ü Biogeography: Everything is everywhere vs. Endemic ü Phylogeography: Taxonomy, Evolution, Biogeography and Biodiversity ü Comparative genomics (richness in genetic diversity) ü Epigenetics modification (model organism) ü Genomics & transcriptomics (small size) ü Coevolution (endosymbiosis & parasitosis & mutualism & symbiont) ü Ecology-(eutrophication & microbial food web & adaptive evolution & community succession) …… Part 5
Seminar in Zhan’s Lab 主要参考文献 1. Baldauf S. L. et al. , 2000, A Kingdom-Level Phylogeny of Eukaryotes Based on Combined Protein Data, Science 2. Simpson A. G. B. and Roger A. J. , 2002, Eukaryotic Evolution: Getting to the Root of the Problem, Curr. Biol. 3. Baldauf S. L. , 2003, The Deep Roots of Eukaryotes, Science 4. Simpson A. G. B. and Roger A. J. , 2004, The real ‘kingdoms’ of eukaryotes, Curr. Biol. 5. Gray M. W. et al. , 2004, Mitochondria of protists, Annu. Rev. Genet. 6. Adl S. M. et al. , 2005, New Higher Level Classification of Eukaryotes with Emphasis on the Taxonomy of Protists, J. Eukaryot. Microbiol. 7. Foissner W. , 2008, Diversity and geographic distribution of ciliates (Protista: Ciliophora), Biodivers. Conserv. 8. Nowacki M. & Landweber L. F. , 2009, Epigenetic inheritance in ciliates, Curr. Opin. Microbiol. 9. Adl S. M. et al. , 2012, The Revised Classification of Eukaryotes, J. Eukaryot. Microbiol. 10. Gray M. W. ， 2012, Mitochondrial evolution, CSH Perspect. Biol. 11. Pawlowski, J. , 2012, CBOL Protist Working Group: Barcoding Eukaryotic Richness beyond the Animal, Plant, and Fungal Kingdoms. PLo. S Biol. 12. Sommer U. et al. , 2012, Beyond the Plankton Ecology Group (PEG) model: mechanisms driving plankton succession. Annu. Rev. Ecol. Evol. S. 13. Coelho S. M. et al. , 2013, Ecological and evolutionary genomics of marine photosynthetic organisms, Mol. Ecol. 14. Chalker, D. L. , 2014, Epigenetics: Keeping one's sex, Nature 15. Straile D. , 2015, Zooplankton biomass dynamics in oligotrophic versus eutrophic conditions: a test of the PEG model, Freshwater Biol. Part 6
Seminar in Zhan’s Lab 致 谢 溺水三千，只取一瓢饮 路曼曼其修远兮，吾将上下而求索
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