蓝藻（亦称蓝细菌）的生物固氮对氮元素生物地球化学循环具有重要意义。但目前缺乏对蓝藻固氮酶的多样性、起源及其进化历史的系统性研究，关于蓝藻协调遇氧失活固氮过程和光合产氧过程的适应性机制尚不明晰。

       近期，华南师范大学、中国科学院水生生物研究所、暨南大学的联合研究团队通过对国家水生生物种质资源库淡水藻种库提供的163株库存蓝藻进行基因组测序，结合公共数据库共收集650个蓝藻基因组来评估蓝藻的固氮潜力，发现固氮蓝藻的系统发育分布不均，频繁的固氮性状丢失事件造成了观测到的固氮蓝藻的零散分布。在固氮蓝藻中，存在两种类型的固氮基因簇，一种为祖先型，由固氮蓝藻祖先垂直遗传到各个类群; 另一种为厌氧菌型，拥有这种类型的蓝藻数量稀少，其可能通过水平基因转移从厌氧细菌中获得。研究阐明了蓝藻固氮功能的起源与两个进化事件相吻合，其一是蓝藻多细胞的起源，其二是大量基因家族的获得和扩张事件，该结果揭示了它们是驱动蓝藻从非固氮蓝藻向固氮蓝藻演化的关键因素。此外，研究发现与无氧光合电子传递以及无氧代谢有关基因在固氮蓝藻基因组中富集，部分揭示了固氮蓝藻协调遇氧失活固氮过程与光合产氧过程的适应性进化的分子机制。相关研究结果以“Phylogenomics uncovers evolutionary trajectory of nitrogen fixation in Cyanobacteria”为题发表在《Molecular Biology and Evolution》杂志上。

       论文链接：

       https://doi.org/10.1093/molbev/msac171