Раскрытие генетической информации папоротника может дать нам потенциальные решения множества проблем, с которыми сталкиваются наши планета прямо сейчас
In геном последовательность действий, ДНК sequencing is done to determine the order of nucleotides in every specific DNA molecule. This exact order is of value to be able to understand the type of genetic information carried in the DNA. Since genes encode for protein which are responsible for most body functions, this information can help to understand the effect of their function in the body. Sequencing complete геном of an organism i.e. all of its DNA is a complex and challenging task and has to be done bit by bit by breaking DNA into smaller pieces, sequencing them and then putting it all together. For example, the complete human геном was sequenced in 2003 took 13 years and a total cost of USD 3 billion. With advancement in technology геномы can be sequenced relatively faster and at a lower cost using methods like Sanger sequencing and Next-generation sequencing. Once a genome is sequenced and decoded, unlimited possibilities open up for identifying potential areas of biological research and making progress towards targeted application development.
A team of 40 researchers from Cornell University and around the world have sequenced the full геном воды папоротник называется Azolla filiculoides1,2. This fern is commonly seen to be growing in warmer temperatures and tropical regions of the world. The project of unravelling genomic secrets of the fern has been in the pipeline for a while and was backed by funds of USD 22,160 from 123 backers through a crowdfunding site called Experiment.com. Researchers eventually received funding to carry out the sequencing from Beijing Genomics Institute in collaboration with Utrecht University. This tiny floating fern species which fits over a finger nail has a genome size of .75 gigabases (or billion base pairs). Ferns are known to have large геномы, average of 12 gigabases in size, however none of the larger fern genomes have been decoded so far. Such an elaborate project was aimed at providing clues on what could be the potential of this fern.
Many interesting aspects of fern Azolla have been uncovered upon this геном sequencing study published in Природа Растения и определили направления для будущих исследований потенциальных областей, в которых этот папоротник может быть полезен. Папоротник Азолла был широко распространен и произрастал на этом месте почти 50 миллионов лет назад. планета вокруг Северного Ледовитого океана. В то время на Земле также было теплее по сравнению с нынешними условиями, и считалось, что этот папоротник играет значительную роль в поддержании температуры. планета холоднее, улавливая около 10 триллионов тонн углекислого газа из атмосферы в течение 1 миллиона лет. Здесь мы видим потенциальную роль этого папоротника в борьбе и защите наших планета глобального потепления, вызванного изменением климата.
The fern is also thought to play an important role in nitrogen fixation, a process which combines free nitrogen (N2) in the atmosphere – an inert gas available abundantly in air – with other chemical elements to create more reactive nitrogen-based compounds e.g. ammonia, nitrates etc which can then be used in various applications like fertilizer for agriculture purposes. Геном data tells us about a symbiotic relationship (mutual benefit) of this fern with a cyanobacteria named Nostoc azollae. The fern leaf host these cyanobacteria in tiny holes and these bacteria fix nitrogen thereby producing кислород которые могли использовать папоротник и окружающие его растения. В свою очередь, циано бактерии gather energy through the plant photosynthesis when the fern provides it fuel. Therefore, this fern could be possibly used as a natural green fertilizer and possibly eliminate usage of nitrogen fertilizers propagating more sustainable agricultures practises. Authors say that having both the геномы of cyanobacteria and now the fern, research can be focused on developing and adopting such sustainable practises. Interestingly, fern Azolla has already been added in rice paddies as green manure by Asian farmers for more than 1000 years.
Исследователи также определили важный природно модифицированный (инсектицидный) ген в папоротнике, который, как считается, обладает способностью обеспечивать устойчивость к насекомым. Этот ген при передаче на хлопчатник обеспечивает надежную защиту от насекомых. Считается, что этот «инсектицидный» ген передается или «дарится» бактериями папоротнику и считается очень специфическим компонентом линии папоротника, т.е. он успешно передается из поколения в поколение. Обнаружение потенциальной защиты от насекомых обязательно окажет сильное влияние на методы ведения сельского хозяйства.
Это исследование показывает, что «чистая наука» по получению первой в истории геномной информации папоротников является важным шагом в направлении раскрытия и понимания важнейших генов растений. Это также помогает лучше понять историю эволюции папоротников, то есть то, как их особенности развивались на протяжении поколений. Понимание растений очень важно для изучения и понимания того, как флора и фауна дружно сосуществуют на нашей планете. планета и таким исследованиям следует придавать значение, а не называть их чем-то недостаточно значимым. После секвенирования Azolla filiculoides и Salvinia cucullata более 10 видов папоротников уже находятся в стадии дальнейшего исследования.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Fern геномы elucidate land plant evolution and cyanobacterial symbioses. Природа Растения. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Фернбасе https://www.fernbase.org/. [Проверено 18 июля 2018 г.].
