Раскрытие генетической информации папоротника может дать нам потенциальные решения множества проблем, с которыми сталкиваются наши планета прямо сейчас
In геном последовательность действий, ДНК секвенирование проводится для определения порядка нуклеотидов в каждой конкретной молекуле ДНК. Этот точный порядок важен для понимания типа генетической информации, содержащейся в ДНК. Поскольку гены кодируют белки, отвечающие за большинство функций организма, эта информация может помочь понять влияние их функций на организм. Секвенирование завершено геном организма, то есть вся его ДНК, представляет собой сложную и трудную задачу, и ее нужно выполнять постепенно, разбивая ДНК на более мелкие фрагменты, секвенируя их и затем соединяя все это вместе. Например, полноценный человек геном секвенирование в 2003 году заняло 13 лет и обошлось в 3 миллиарда долларов США. С развитием технологий геномы можно секвенировать относительно быстрее и с меньшими затратами, используя такие методы, как секвенирование по Сэнгеру и секвенирование следующего поколения. После секвенирования и декодирования генома открываются неограниченные возможности для определения потенциальных областей биологических исследований и достижения прогресса в разработке целевых приложений.
Команда из 40 исследователей из Корнелльского университета и со всего мира полностью секвенировала геном воды папоротник называется Azolla filiculoides1,2. Обычно этот папоротник растет в более теплых и тропических регионах мира. Проект по разгадке геномных тайн папоротника уже некоторое время находится в разработке и был поддержан средствами в размере 22,160 123 долларов США от 75 спонсоров через краудфандинговый сайт Experiment.com. В конечном итоге исследователи получили финансирование на проведение секвенирования от Пекинского института геномики в сотрудничестве с Утрехтским университетом. Этот крошечный вид плавающего папоротника, который умещается на ногте, имеет размер генома XNUMX гигабаз (или миллиард пар оснований). Известно, что папоротники имеют большие геномы, средний размер 12 гигабаз, однако ни один из более крупных геномов папоротников до сих пор не расшифрован. Столь сложный проект был направлен на то, чтобы дать представление о потенциале этого папоротника.
Благодаря этому исследованию было обнаружено множество интересных свойств папоротника Азолла. геном исследование секвенирования, опубликованное в 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.
Считается также, что папоротник играет важную роль в фиксации азота — процессе, который объединяет свободный азот (N2) в атмосфере — инертный газ, который имеется в большом количестве в воздухе — с другими химическими элементами для создания более реакционноспособных соединений на основе азота, например, аммиака. нитраты и т. д., которые затем можно использовать в различных целях, например, в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Геном данные говорят нам о симбиотических отношениях (взаимной выгоде) этого папоротника с цианобактерией Nostoc azollae. В листе папоротника эти цианобактерии обитают в крошечных отверстиях, и эти бактерии фиксируют азот, тем самым производя кислород которые могли использовать папоротник и окружающие его растения. В свою очередь, циано бактерии собирать энергию посредством фотосинтеза растений, когда папоротник обеспечивает ее топливом. Таким образом, этот папоротник можно было бы использовать в качестве натурального зеленого удобрения и, возможно, исключить использование азотных удобрений, распространяя более устойчивые методы ведения сельского хозяйства. Авторы утверждают, что наличие обоих геномы цианобактерий, а теперь и папоротника, исследования могут быть сосредоточены на разработке и внедрении таких устойчивых методов. Интересно, что папоротник Азолла уже более 1000 лет добавляется на рисовые поля в качестве зеленого удобрения азиатскими фермерами.
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.
Источник (ы)
1. Фэй-Вей Л и др. 2018. Папоротник геномы выяснить эволюцию наземных растений и цианобактериальный симбиоз. Природа Растения. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Фернбасе https://www.fernbase.org/. [Проверено 18 июля 2018 г.].
