ABSTRACT Arthrospira are multicellular cyanobacteria that typically reside in alkaline lakes of (sub)tropical regions and are mass cultivated around the globe in a variety of outdoor facilities and photobioreactors for their high nutritional, pharmaceutical and clinical value. Arthrospira sp. strain PCC 8005 was selected by the European Space Agency as an oxygen producer and nutritional end-product in a bioregenerative life support system for long-haul missions. Being highly resistant to ionizing radiation, it is also an ideal candidate for other space applications such as in situ resource utilization and terraformation. During long-term strain maintenance involving continuous subculturing we noted an irreversible morphological change in PCC 8005 subcultures i.e. from only helical to only straight trichomes. These morphotypes displayed differences in growth rate, buoyancy and resistance to gamma radiation. We also found marked differences in antioxidant capacity, pigment content and trehalose concentration, while whole-genome comparison revealed a difference of 168 SNPs, 48 indels and four large insertions affecting, in total, 41 coding regions across both genomes. Although nine of these regions encoded proteins with a known function, no conclusive genotype-phenotype associations could be determined. Nonetheless, genomic changes within the gvpC gene (encoding a gas vesicle protein) and within the regulatory region of the psbD gene (encoding the D2 protein of PSII) provided some clues for the observed differences in buoyancy and growth.

中文翻译：

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节旋藻属的螺旋和线性形态类型。PCC 8005 显示基因组差异并对 60Co 伽马辐射做出不同反应

摘要节旋藻是一种多细胞蓝藻，通常存在于（亚）热带地区的碱性湖泊中，由于它们的高营养、制药和临床价值，在全球各种户外设施和光生物反应器中大量种植。节旋藻属 PCC 8005 菌株被欧洲航天局选为用于远程任务的生物再生生命支持系统中的氧气生产商和营养最终产品。由于对电离辐射具有很强的抵抗力，它也是其他空间应用（如原位资源利用和地球改造）的理想选择。在涉及连续传代培养的长期菌株维持期间，我们注意到 PCC 8005 传代培养物中出现了不可逆的形态变化，即从只有螺旋毛状体到只有直毛状体。这些形态类型在生长速度、浮力和对伽马辐射的抵抗力方面表现出差异。我们还发现抗氧化能力、色素含量和海藻糖浓度存在显着差异，而全基因组比较揭示了 168 个 SNP、48 个插入缺失和 4 个大插入的差异，总共影响了两个基因组的 41 个编码区。尽管这些区域中有九个编码具有已知功能的蛋白质，但无法确定确定的基因型-表型关联。尽管如此，gvpC 基因（编码气泡蛋白）和 psbD 基因（编码 PSII 的 D2 蛋白）的调控区域内的基因组变化为观察到的浮力和生长差异提供了一些线索。色素含量和海藻糖浓度，而全基因组比较显示差异为 168 个 SNP、48 个插入缺失和 4 个大插入，总共影响两个基因组的 41 个编码区。尽管这些区域中有九个编码具有已知功能的蛋白质，但无法确定确定的基因型-表型关联。尽管如此，gvpC 基因（编码气泡蛋白）和 psbD 基因（编码 PSII 的 D2 蛋白）的调控区域内的基因组变化为观察到的浮力和生长差异提供了一些线索。色素含量和海藻糖浓度，而全基因组比较显示差异为 168 个 SNP、48 个插入缺失和 4 个大插入，总共影响两个基因组的 41 个编码区。尽管这些区域中有九个编码具有已知功能的蛋白质，但无法确定确定的基因型-表型关联。尽管如此，gvpC 基因（编码气泡蛋白）和 psbD 基因（编码 PSII 的 D2 蛋白）的调控区域内的基因组变化为观察到的浮力和生长差异提供了一些线索。无法确定决定性的基因型-表型关联。尽管如此，gvpC 基因（编码气泡蛋白）和 psbD 基因（编码 PSII 的 D2 蛋白）的调控区域内的基因组变化为观察到的浮力和生长差异提供了一些线索。无法确定决定性的基因型-表型关联。尽管如此，gvpC 基因（编码气泡蛋白）和 psbD 基因（编码 PSII 的 D2 蛋白）的调控区域内的基因组变化为观察到的浮力和生长差异提供了一些线索。