近日，中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室朱智梅博士为第一作者，隋正红教授为通讯作者在《Harmful Algae》期刊发表题为“Effects of increasing light intensities on the cell growth and the RNA m6A upstream regulatory factors in a strain of Alexandrium pacificum“的科研成果。研究分析了不同光强条件下海洋植物（甲藻类）的生长、光合作用、细胞大小以及m6A修饰变化水平，并探讨了m6A修饰水平与生长指标之间的相关性。此外，研究还鉴定并表征了m6A修饰上游调控因子（包括writers、erasers、readers），并分析了其在不同光强下的基因和蛋白表达动态变化。本研究为从表观转录组学角度研究赤潮甲藻的生长调控提供了新见解。深圳易基因科技为本研究提供亚历山大藻的无参m6A甲基化（MeRIP-seq）和对应的转录组（RNA-seq）技术服务，助力揭示m6A修饰在亚历山大藻生长和光合作用中的调控机制。
（DOI：10.1016/j.hal.2025.102928）
亚历山大藻（Alexandrium pacificum，Alexandrium sp. qd1）是引发有害赤潮的主要甲藻，光强是影响亚历山大藻在赤潮爆发期间光合作用生长的关键因子。N6-甲基腺苷（m6A）RNA修饰作为一种重要的转录后分子调控机制，可能在调控甲藻光合作用生长中发挥重要作用。本研究检测了在逐渐增加的光强梯度（30、100、200、300、400 μmol photons m−2s−1）下亚历山大藻的生长、光合作用和细胞大小。结果表明，30至300 μmol m−2s−1的光强逐渐促进对数生长期藻细胞的生长，而400 μmol m−2s−1的光强则相反。亚历山大藻的生长、光合作用指标和细胞大小均受光强显著影响。与此同时，研究者通过检测促进生长光强范围内的m6A修饰水平，并揭示了其与生长指标的相关性，结果发现，光强增加，m6A修饰水平降低，且与μmax、Fv/Fm、NPQ和细胞大小存在相关性。随后，研究者鉴定并表征了m6A修饰上游关键调控因子成员，涵盖m6A“writers”（MT-A70、WTAP）、“erasers”（ALKBH1/3/5/6/8）和“readers”（YTH、eIF3C/D/G、hnRNPA2B1/C）。同时，研究者检测了多个上述成员的基因和蛋白表达，发现多个m6A修饰调控因子均对光强变化有响应。总之，不同光强条件下的m6A修饰可能对亚历山大藻的生长发挥重要的调控作用。本研究从表观转录组（RNA的转录后修饰）角度为研究赤潮亚历山大藻的生长调控提供了依据和见解。
易小结
本研究从海洋生态学与分子生物学交叉领域出发，深入探究了光强在赤潮甲藻生长的调控机制，具有重要的科学意义，为海洋环境监测与赤潮防控提供了新的分子靶点。
尤其研究者在无参基因组的困难条件下，巧妙地运用了易基因提供的无参MeRIP-seq 等前沿表观转录组学测序技术，为非模式生物的表观研究提供了新思路，且成功解析了 m6A 修饰在赤潮甲藻生长调控中的作用机制。这不仅展示了表观转录组学技术在海洋微生物研究中的巨大潜力，更为未来类似研究提供了一种高效、可行的技术思路。
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研究方法
藻株培养与光处理：使用亚历山大藻（Alexandrium pacificum）标准菌株，在无硅酸盐f/2培养基中培养，设置5个光强梯度（30、100、200、300、400 μmol photons m−2s−1）处理，每个处理设置三个生物学重复，持续9天对数生长期。
生长曲线与生物量测定：每隔两天使用显微镜计数细胞数量，绘制生长曲线，并计算比生长速率（μmax）。
光合作用参数测定：使用FluorCam 800MF叶绿素荧光仪测定Fv/Fm和NPQ参数，评估光合作用效率和光保护能力。
细胞大小检测：使用荧光动力学显微镜（FKM）和流式细胞仪检测细胞大小和复杂性。
m6A甲基化测序（MeRIP-seq）：鉴定m6A writers、erasers、readers，并进行系统发育树、保守结构域和保守基序（motif）分析以鉴定和表征m6A上游调控因子。
基因和蛋白表达分析：基于RNA-seq分析m6A调控因子基因表达模式，并通过Western Blot检测蛋白表达水平。
结果图形
（1）m6A修饰相关蛋白家族成员的鉴定
通过转录组数据分析，鉴定出亚历山大藻中多个与m6A修饰相关的蛋白家族成员，包括Writers、Erasers、Readers。这些家族成员的存在表明m6A修饰在亚历山大藻中具有重要的调控功能。
Writer：1个MT-A70（ApMT-A70.1）、2个WTAP（ApWTAP.1/2），但VIRMA、RBM15等缺失。
Eraser：24个ALKBH成员（如ALKBH1/3/5/6/8），数量远超动植物，提示甲藻m6A去甲基化调控的复杂性。
Reader：1个YTH（ApYTH.1）、5个eIF3C、2个eIF3D等，类型多样但表达量较低。
表1：亚历山大藻（A. pacificum）m6A修饰相关蛋白家族成员的转录组鉴定
（2）Writer蛋白在亚历山大藻中的表征
通过系统发育树、保守结构域和保守基序（motif）分析，发现亚历山大藻中的m6A“writer”ApMT-A70.1与人类的METTL14和拟南芥的MTB具有较高的相似性。WTAP成员与拟南芥FIP37聚类，保守基序分析支持其功能保守性。这表明ApMT-A70.1可能在m6A修饰过程中发挥类似的功能。
图2：m6A“writers”的系统发育与表征分析。
（3）Eraser蛋白在亚历山大藻中的表征
亚历山大藻中鉴定出多个ALKB家族成员，这些成员与人类的ALKBH1/3/5/6/8具有较高的相似性。ALKBH3亚家族成员最多（13个），均含AlkB超家族域。ALKBH5/6分支与人类同源蛋白聚类，保守的2OG-FeⅡ氧酶域表明其去甲基化活性潜在保守。这些“Erasers”可能在m6A修饰的动态调控中发挥重要作用。
图3：m6A“erasers”的系统发育与表征分析。
（4）Reader蛋白在亚历山大藻中的表征
亚历山大藻中鉴定出多个m6A“readers”，包括YTH、eIF3C/D/G、hnRNPA2B1/C。ApYTH.1与拟南芥CPSF30、人类YTHDC2聚类，YTH域位于C端，提示其m6A识别功能。eIF3和hnRNP成员保守域完整，但表达活性普遍较低，可能需特定条件激活。这些“reader”可能通过识别m6A修饰的RNA来调控下游基因表达。
图4：m6A“readers”的系统发育与表征分析。
（5）m6A调控因子基因表达分析
基于RNA-seq数据分析了m6A调控因子在不同光强条件下的基因表达模式。热图显示Writer和Eraser基因在30/200/400 μmol m−2s−1下表达活跃，而Reader基因响应较弱。ALKBH3.5/8和ALKBH5.2在200 μmol m−2s−1下表达下调，提示光强度特异性调控。结果表明，多个m6A调控因子基因的表达对光强度变化有响应，这进一步支持了m6A修饰在光强度调控藻类生长中的作用。
图5：响应不同光强度的m6A修饰相关基因调控热图。
结论和启示
本研究通过实验分析了光强对亚历山大藻生长、光合作用和m6A修饰水平的影响，并揭示了m6A修饰在其中的调控作用。研究结果表明，m6A修饰水平与藻类生长速率、光合作用参数和细胞大小均显著相关，表明m6A修饰可能通过调控RNA稳定性、剪接和翻译等过程来影响藻类的生长和光合作用。此外，研究还额外鉴定、表征了m6A修饰的关键上游调控因子，包括“writers”、“erasers”和“readers”，发现其基因和蛋白表达对光强变化有响应。总之，这些结果不仅为理解赤潮甲藻的生长调控机制提供了新视角，也为开发新的赤潮防控策略提供了理论依据。未来的研究可以支持进一步利用MeRIP-seq技术深入探究m6A修饰在不同环境条件下的调控机制，揭示其在赤潮爆发中的具体作用。
参考文献：
Zhu Z, Zhang Q, Sui Z. Effects of increasing light intensities on the cell growth and the RNA m6A upstream regulatory factors in a strain of Alexandrium pacificum. Harmful Algae. 2025 Nov;149:102928. doi: 10.1016/j.hal.2025.102928.
