Heterotrophic lineages of stramenopiles exhibit enormous diversity in morphology, lifestyle, and habitat. Among them, the marine stramenopiles (MASTs) represent numerous independent lineages that are only known from environmental sequences retrieved from marine samples. The core energy metabolism characterizing these unicellular eukaryotes is poorly understood. Here, we used single-cell genomics to retrieve, annotate, and compare the genomes of 15 MAST species, obtained by coassembling sequences from 140 individual cells sampled from the marine surface plankton. Functional annotations from their gene repertoires are compatible with all of them being phagocytotic. The unique presence of rhodopsin genes in MAST species, together with their widespread expression in oceanic waters, supports the idea that MASTs may be capable of using sunlight to thrive in the photic ocean. Additional subsets of genes used in phagocytosis, such as proton pumps for vacuole acidification and peptidases for prey digestion, did not reveal particular trends in MAST genomes as compared with nonphagocytotic stramenopiles, except a larger presence and diversity of V-PPase genes. Our analysis reflects the complexity of phagocytosis machinery in microbial eukaryotes, which contrasts with the well-defined set of genes for photosynthesis. These new genomic data provide the essential framework to study ecophysiology of uncultured species and to gain better understanding of the function of rhodopsins and related carotenoids in stramenopiles.

原生藻的异养谱系在形态、生活方式和栖息地方面表现出巨大的多样性。其中，海洋原生藻（MASTs）代表了许多独立的谱系，这些谱系仅从从海洋样本中检索到的环境序列中得知。表征这些单细胞真核生物的核心能量代谢知之甚少。在这里，我们使用单细胞基因组学来检索、注释和比较 15 个 MAST 物种的基因组，这些物种是通过从海洋表面浮游生物中采样的 140 个单个细胞的序列共同组装获得的。来自它们基因库的功能注释与它们都具有吞噬性相兼容。MAST 物种中视紫红质基因的独特存在，以及它们在海洋水域中的广泛表达，支持 MAST 可能能够利用阳光在光亮海洋中茁壮成长的观点。吞噬作用中使用的其他基因子集，例如用于液泡酸化的质子泵和用于消化猎物的肽酶，与非吞噬性原生藻菌相比，没有揭示 MAST 基因组的特定趋势，除了 V-PPase 基因的更大存在和多样性。我们的分析反映了微生物真核生物吞噬机制的复杂性，这与明确定义的光合作用基因组形成鲜明对比。这些新的基因组数据为研究未培养物种的生态生理学和更好地了解原生藻中视紫红质和相关类胡萝卜素的功能提供了基本框架。与非吞噬原生藻菌相比，用于液泡酸化的质子泵和用于消化猎物的肽酶并未揭示 MAST 基因组的特定趋势，除了 V-PPase 基因的更大存在和多样性。我们的分析反映了微生物真核生物吞噬机制的复杂性，这与明确定义的光合作用基因组形成鲜明对比。这些新的基因组数据为研究未培养物种的生态生理学和更好地了解原生藻中视紫红质和相关类胡萝卜素的功能提供了基本框架。与非吞噬原生藻菌相比，用于液泡酸化的质子泵和用于消化猎物的肽酶并未揭示 MAST 基因组的特定趋势，除了 V-PPase 基因的更大存在和多样性。我们的分析反映了微生物真核生物吞噬机制的复杂性，这与明确定义的光合作用基因组形成鲜明对比。这些新的基因组数据为研究未培养物种的生态生理学和更好地了解原生藻中视紫红质和相关类胡萝卜素的功能提供了基本框架。我们的分析反映了微生物真核生物吞噬机制的复杂性，这与明确定义的光合作用基因组形成鲜明对比。这些新的基因组数据为研究未培养物种的生态生理学和更好地了解原生藻中视紫红质和相关类胡萝卜素的功能提供了基本框架。我们的分析反映了微生物真核生物吞噬机制的复杂性，这与明确定义的光合作用基因组形成鲜明对比。这些新的基因组数据为研究未培养物种的生态生理学和更好地了解原生藻中视紫红质和相关类胡萝卜素的功能提供了基本框架。