Papardes ģenētiskās informācijas atbloķēšana varētu sniegt mums potenciālus risinājumus vairākām problēmām, ar kurām saskaramies planēta šodien.
In Genoma secība, DNS sekvencēšana tiek veikta, lai noteiktu nukleotīdu secību katrā konkrētajā DNS molekulā. Šī precīzā secība ir vērtīga, lai varētu saprast DNS pārnestās ģenētiskās informācijas veidu. Tā kā gēni kodē proteīnus, kas ir atbildīgi par lielāko daļu ķermeņa funkciju, šī informācija var palīdzēt izprast to funkciju ietekmi uz ķermeni. Secība ir pabeigta Genoma ti, visa tā DNS, ir sarežģīts un izaicinošs uzdevums, un tas ir jādara pamazām, sadalot DNS mazākos gabaliņos, sakārtojot tos un pēc tam visu saliekot kopā. Piemēram, pilnīgs cilvēks Genoma tika secināts 2003. gadā, tas ilga 13 gadus, un kopējās izmaksas bija 3 miljardi USD. Ar tehnoloģiju attīstību genomi var secēt salīdzinoši ātrāk un par zemākām izmaksām, izmantojot tādas metodes kā Sangera sekvencēšana un nākamās paaudzes sekvencēšana. Kad genoms ir sekvencēts un dekodēts, paveras neierobežotas iespējas identificēt iespējamās bioloģiskās izpētes jomas un virzīties uz mērķtiecīgu lietojumprogrammu izstrādi.
40 pētnieku komanda no Kornela universitātes un visas pasaules ir veikusi pilnu secību Genoma no ūdens papardes sauc par Azolla filiculoides1,2. Parasti tiek uzskatīts, ka šī paparde aug siltākā temperatūrā un tropiskajos pasaules reģionos. Papardes genoma noslēpumu atklāšanas projekts tika gatavots kādu laiku, un to atbalstīja USD 22,160 123 līdzekļi no 75 atbalstītājiem, izmantojot kolektīvās finansēšanas vietni Experiment.com. Pētnieki galu galā saņēma finansējumu, lai veiktu sekvencēšanu no Pekinas Genomikas institūta sadarbībā ar Utrehtas universitāti. Šīs mazās peldošās papardes sugas, kas der virs pirksta naga, genoma izmērs ir XNUMX gigabāzes (jeb miljards bāzes pāru). Ir zināms, ka papardes ir lielas genomi, vidēji 12 gigabāzes, tomēr neviens no lielākajiem papardes genomiem līdz šim nav dekodēts. Šāda izstrādāta projekta mērķis bija sniegt norādes par šīs papardes potenciālu.
Šajā sakarā ir atklāti daudzi interesanti papardes Azolla aspekti Genoma gadā publicētais sekvencēšanas pētījums Dabas augi un ir nodrošinājuši virzienu turpmākiem pētījumiem par iespējamām jomām, kurās šī paparde var būt noderīga. Azolla paparde bija plaši izplatīta un auga gandrīz pirms 50 miljoniem gadu planēta ap Ziemeļu Ledus okeānu. Tajā laikā Zeme bija arī siltāka salīdzinājumā ar pašreizējiem apstākļiem, un tika uzskatīts, ka šai papardei ir nozīmīga loma planēta vēsāks, 10 miljona gadu laikā no atmosfēras uztverot aptuveni 1 triljonus tonnu oglekļa dioksīda. Šeit mēs redzam šīs papardes potenciālo lomu mūsu apkarošanā un aizsardzībā planēta no globālās sasilšanas, ko izraisījušas klimata pārmaiņas.
Tiek uzskatīts, ka papardei ir arī svarīga loma slāpekļa fiksācijā, procesā, kurā atmosfērā brīvais slāpeklis (N2) tiek apvienots – inerta gāze, kas ir bagātīgi pieejama gaisā – ar citiem ķīmiskiem elementiem, lai radītu reaktīvākus savienojumus uz slāpekļa bāzes, piemēram, amonjaku. nitrāti utt., kurus pēc tam var izmantot dažādos pielietojumos, piemēram, mēslojums lauksaimniecībā. Genoms dati liecina par šīs papardes simbiotiskām attiecībām (savstarpēju labumu) ar zilaļģu baktērijām ar nosaukumu Nostoc azollae. Papardes lapās šīs zilaļģes atrodas sīkos caurumos, un šīs baktērijas fiksē slāpekli, tādējādi radot skābeklis ko varētu izmantot paparde un apkārtējie augošie augi. Savukārt ciano baktērijas vāc enerģiju augu fotosintēzes ceļā, kad paparde nodrošina tai degvielu. Tāpēc šo papardi, iespējams, varētu izmantot kā dabisko zaļo mēslojumu un, iespējams, likvidēt slāpekļa mēslošanas līdzekļu izmantošanu, pavairot ilgtspējīgāku lauksaimniecības praksi. Autori saka, ka, kam ir gan genomi cianobaktērijas un tagad arī papardes pētniecība var būt vērsta uz šādas ilgtspējīgas prakses izstrādi un pārņemšanu. Interesanti, ka Āzijas lauksaimnieki jau vairāk nekā 1000 gadu papardes Azolla ir pievienojuši rīsu laukiem kā zaļmēslojumu.
Pētnieki ir arī identificējuši svarīgu dabiski modificētu (insekticīdu) gēnu papardē, kas spēj nodrošināt kukaiņu rezistenci. Šis gēns, pārnests uz kokvilnas augiem, nodrošina milzīgu aizsardzību pret kukaiņiem. Tiek uzskatīts, ka šis "insekticīdais" gēns tiek pārnests vai "apdāvināts" no baktērijām uz papardes, un tiek uzskatīts, ka tas ir ļoti specifiska papardes cilts sastāvdaļa, ti, tas ir veiksmīgi nodots no paaudzes paaudzē. Iespējamās aizsardzības pret kukaiņiem atklāšana noteikti spēcīgi ietekmēs lauksaimniecības praksi.
Šis pētījums parāda, ka “tīrā zinātne” par pirmās genoma informācijas atšķetināšanu no papardes ir nozīmīgs solis ceļā uz būtisku augu gēnu atklāšanu un izpratni. Tas arī palīdz labāk izprast papardes evolūcijas vēsturi, ti, kā to īpašības ir attīstījušās paaudžu gaitā. Izpratne par augiem ir ļoti svarīga, lai izpētītu un saprastu, kā flora un fauna mūsu teritorijā pastāv draudzīgi. planēta un šādiem pētījumiem ir jāpiešķir nozīme, nevis jāmarķē kā kaut kas nepietiekami nozīmīgs. Pēc Azolla filiculoides un Salvinia cucullata sekvencēšanas vairāk nekā 10 paparžu sugas jau ir paredzētas turpmākiem pētījumiem.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Paparde genomi noskaidrot zemes augu evolūciju un zilaļģu simbiozes. Dabas augi. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Papardes bāze https://www.fernbase.org/. [Skatīts 18. gada 2018. jūlijā].
***
