Paparčio genetinės informacijos atrakinimas gali suteikti mums galimų daugelio problemų, su kuriomis susiduriame, sprendimus planeta šiandien.
In genomas seka, DNR Sekvenavimas atliekamas siekiant nustatyti nukleotidų tvarką kiekvienoje konkrečioje DNR molekulėje. Ši tiksli tvarka yra vertinga norint suprasti genetinės informacijos, esančios DNR, tipą. Kadangi genai koduoja baltymus, kurie yra atsakingi už daugumą kūno funkcijų, ši informacija gali padėti suprasti jų funkcijos poveikį organizmui. Seka baigta genomas organizmo, ty visa jo DNR, yra sudėtinga ir sudėtinga užduotis, kurią reikia atlikti po truputį skaidant DNR į mažesnes dalis, nustatant jų seką ir viską sujungiant. Pavyzdžiui, visiškas žmogus genomas 2003 m. užtruko 13 metų, o bendra kaina siekė 3 mlrd. USD. Su technologijų pažanga genomai galima sekvenuoti santykinai greičiau ir mažesnėmis sąnaudomis naudojant tokius metodus kaip Sanger sekos ir naujos kartos sekos nustatymas. Kai genomas yra sekvenuotas ir dekoduotas, atsiveria neribotos galimybės nustatyti galimas biologinių tyrimų sritis ir daryti pažangą kryptingo pritaikymo kūrimo link.
40 mokslininkų komanda iš Kornelio universiteto ir viso pasaulio sudarė visą seką genomas vandens papartis vadinamas Azolla filiculoides1,2. Šis papartis paprastai auga šiltesnėse temperatūrose ir tropiniuose pasaulio regionuose. Paparčio genominių paslapčių išaiškinimo projektas buvo ruošiamas kurį laiką ir buvo paremtas 22,160 123 USD lėšomis iš 75 rėmėjų per sutelktinio finansavimo svetainę Experiment.com. Galiausiai mokslininkai gavo finansavimą sekvenavimui atlikti iš Pekino genomikos instituto, bendradarbiaujant su Utrechto universitetu. Šios mažos plaukiojančios paparčio rūšys, kurios telpa ant piršto nago, turi XNUMX gigabazės (arba milijardo bazinių porų) genomo dydį. Žinoma, kad paparčiai yra dideli genomai, vidutiniškai 12 gigabazių dydžio, tačiau iki šiol nebuvo iššifruotas nė vienas iš didesnių paparčio genomų. Tokiu sudėtingu projektu buvo siekiama pateikti užuominų apie šio paparčio potencialą.
Dėl to buvo atskleista daug įdomių paparčio Azolla aspektų genomas paskelbtas sekos tyrimas Gamtos augalai ir suteikė kryptį būsimiems tyrimams apie galimas sritis, kuriose šis papartis gali būti naudingas. Azolla papartis buvo plačiai paplitęs ir augo beveik prieš 50 milijonų metų planeta aplink Arkties vandenyną. Tuo metu Žemė taip pat buvo šiltesnė, palyginti su dabartinėmis sąlygomis, ir buvo manoma, kad šis papartis vaidino svarbų vaidmenį išlaikant planeta aušintuvas, per 10 milijoną metų iš atmosferos surinkdamas apie 1 trilijonų tonų anglies dioksido. Čia matome galimą šio paparčio vaidmenį kovojant ir saugant mūsų planeta dėl visuotinio atšilimo, kurį sukėlė klimato kaita.
Manoma, kad papartis taip pat vaidina svarbų vaidmenį fiksuojant azotą – procesą, kurio metu atmosferoje esantis laisvasis azotas (N2) – inertinės dujos, kurių gausu ore – sujungiami su kitais cheminiais elementais, kad susidarytų reaktyvesni azoto junginiai, pvz., amoniakas. nitratai ir tt, kurie vėliau gali būti naudojami įvairiems tikslams, pavyzdžiui, trąšoms žemės ūkyje. Genomas duomenys byloja apie šio paparčio simbiotinį ryšį (abipusę naudą) su cianobakterija, pavadinta Nostoc azollae. Paparčio lape šios cianobakterijos yra mažose skylutėse ir šios bakterijos fiksuoja azotą ir taip gamina deguonis kurį galėtų panaudoti papartis ir aplinkiniai augantys augalai. Savo ruožtu ciano bakterijos surenka energiją per augalų fotosintezę, kai papartis tiekia jai kuro. Todėl šį papartį galima būtų panaudoti kaip natūralią žaliąją trąšą ir galbūt panaikinti azoto trąšų naudojimą, propaguojant tvaresnę žemės ūkio praktiką. Autoriai teigia, kad turint tiek genomai cianobakterijų ir dabar paparčio, moksliniai tyrimai gali būti sutelkti į tokios tvarios praktikos kūrimą ir pritaikymą. Įdomu tai, kad Azolla papartis jau daugiau nei 1000 metų buvo dedamas į ryžių laukų žaliąją trąšą Azijos ūkininkų.
Tyrėjai taip pat nustatė svarbų natūraliai modifikuotą (insekticidinį) paparčio geną, kuris, kaip manoma, gali užtikrinti atsparumą vabzdžiams. Šis genas, perkeltas į medvilnės augalus, suteikia didžiulę apsaugą nuo vabzdžių. Manoma, kad šis „insekticidinis“ genas yra perkeltas arba „padovanotas“ iš bakterijų ant paparčio ir yra labai specifinis paparčio kilmės komponentas, ty jis sėkmingai perduodamas iš kartos į kartą. Galimos apsaugos nuo vabzdžių atradimas neabejotinai turės didelį poveikį žemės ūkio praktikai.
Šis tyrimas rodo, kad „grynas mokslas“, kaip atskleisti pirmąją genominę informaciją iš paparčių, yra svarbus žingsnis siekiant atskleisti ir suprasti svarbiausius augalų genus. Tai taip pat padeda geriau suprasti paparčių evoliucijos istoriją, ty kaip jų savybės keitėsi kartoms. Augalų supratimas yra labai svarbus norint ištirti ir suprasti, kaip mūsų flora ir fauna draugiškai egzistuoja kartu. planeta ir tokiems tyrimams turėtų būti teikiama svarba, o ne įvardijama kaip kažkas, kas nėra pakankamai reikšminga. Nustačius Azolla filiculoides ir Salvinia cucullata sekvenciją, daugiau nei 10 paparčių rūšių jau ruošiamasi atlikti tolesnius tyrimus.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
1. Fay-Wei L ir kt. 2018. Papartis genomai išsiaiškinti sausumos augalų evoliuciją ir cianobakterijų simbiozes. Gamtos augalai. 4 straipsnio 7 dalį. https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Paparčio bazė https://www.fernbase.org/. [Žiūrėta 18 m. liepos 2018 d.].
***
