REKLÁM

Dekódolt páfránygenom: Remény a környezeti fenntarthatóságért

A páfrány genetikai információinak feltárása potenciális megoldásokat kínálhat a bolygónkat ma tapasztalt számos problémára.

In genom szekvenálás, DNS szekvenálást végeznek, hogy meghatározzák a nukleotidok sorrendjét minden egyes DNS-molekulában. Ez a pontos sorrend értékes ahhoz, hogy megértsük a DNS-ben hordozott genetikai információ típusát. Mivel a gének olyan fehérjéket kódolnak, amelyek a legtöbb testfunkcióért felelősek, ez az információ segíthet megérteni funkciójuk hatását a szervezetben. Egy organizmus teljes genomjának, azaz teljes DNS-ének szekvenálása összetett és kihívásokkal teli feladat, amelyet apránként kell elvégezni úgy, hogy a DNS-t kisebb darabokra bontják, szekvenálják, majd az egészet összeállítják. Például a teljes emberi genom szekvenálása 2003-ban 13 évig tartott, és összesen 3 milliárd dollárba került. A technológia fejlődésével a genomok viszonylag gyorsabban és alacsonyabb költséggel szekvenálhatók olyan módszerekkel, mint a Sanger szekvenálás és a következő generációs szekvenálás. A genom szekvenálása és dekódolása után korlátlan lehetőségek nyílnak meg a lehetséges biológiai kutatási területek azonosítására és a célzott alkalmazásfejlesztés felé való előrelépésre.

A Cornell Egyetem 40 fős kutatócsoportja a világ minden tájáról megszekvenálta egy víz teljes genomját páfrány Azolla filiculoides néven1,2. Ez a páfrány általában melegebb hőmérsékletű és trópusi régiókban nő. A páfrány genomi titkainak megfejtésére irányuló projekt már egy ideje folyamatban van, és 22,160 támogató 123 75 USD összegű támogatásával támogatta az Experiment.com nevű közösségi finanszírozási webhelyen keresztül. A kutatók végül támogatást kaptak a szekvenálás elvégzéséhez a Pekingi Genomikai Intézettől az Utrechti Egyetemmel együttműködve. Ennek az apró lebegő páfrányfajnak, amely egy ujjkörmre illeszkedik, genommérete 12 gigabázis (vagy milliárd bázispár). A páfrányok genomja nagy, átlagosan XNUMX gigabázis méretű, de a nagyobb páfránygenomok egyikét sem sikerült dekódolni. Egy ilyen kidolgozott projekt célja az volt, hogy támpontokat adjon arról, hogy miben rejlik ez a páfrány.

A páfrány Azolla sok érdekes aspektusát tárták fel ebben a genomszekvenálási tanulmányban, amelyet ben publikáltak Természetes növények és irányt adtak a jövőbeli kutatásokhoz azon potenciális területeken, ahol ez a páfrány hasznos lehet. Az Azolla páfrány csaknem 50 millió évvel ezelőtt terjedt el és nőtt ezen a Jeges-tenger körüli bolygón. Abban az időben a Föld is melegebb volt a jelenlegi viszonyokhoz képest, és úgy gondolták, hogy ez a páfrány jelentős szerepet játszik a bolygó hűvösebb tartásában azáltal, hogy 10 millió év alatt körülbelül 1 billió tonna szén-dioxidot fog fel a légkörből. Itt látjuk ennek a páfránynak a lehetséges szerepét az éghajlatváltozás okozta globális felmelegedés elleni küzdelemben és bolygónk védelmében.

A páfrányról azt gondolják, hogy fontos szerepet játszik a nitrogén megkötésében is, amely folyamat a légkörben lévő szabad nitrogént (N2) – a levegőben bőségesen elérhető inert gázt – más kémiai elemekkel kombinálja, hogy reakcióképesebb nitrogénalapú vegyületeket, például ammóniát hozzon létre. nitrátok stb., amelyeket aztán különféle alkalmazásokban, például mezőgazdasági műtrágyákban lehet használni. A genomi adatok ennek a páfránynak a Nostoc azollae nevű cianobaktériummal való szimbiotikus kapcsolatáról (kölcsönös haszonról) árulkodnak. A páfránylevél apró lyukakban tárolja ezeket a cianobaktériumokat, és ezek a baktériumok megkötik a nitrogént, ezáltal oxigén amelyet a páfrány és a környező növekvő növények használhatnak. Viszont cián baktériumok energiát gyűjtenek a növényi fotoszintézis révén, amikor a páfrány táplálja. Ezért ezt a páfrányt természetes zöldtrágyaként lehetne használni, és esetleg megszüntetni a fenntarthatóbb mezőgazdasági gyakorlatokat propagáló nitrogénműtrágyák használatát. A szerzők azt mondják, hogy a cianobaktériumok és most a páfrány genomja birtokában a kutatások az ilyen fenntartható gyakorlatok kidolgozására és elfogadására összpontosíthatnak. Érdekes módon az Azolla páfrányt az ázsiai gazdák már több mint 1000 éve adták zöldtrágyaként rizsföldekre.

A kutatók egy fontos természetesen módosított (rovarölő) gént is azonosítottak a páfrányban, amelyről úgy tűnik, hogy képes rovarellenállást biztosítani. Ez a gén a gyapotnövényekre átkerülve hatalmas védelmet nyújt a rovarok ellen. Úgy gondolják, hogy ez a „rovarölő” gén a baktériumoktól a páfrányra kerül vagy „ajándékba” kerül, és a páfrány leszármazási vonalának egy nagyon specifikus összetevője, azaz sikeresen öröklődik nemzedékről nemzedékre. A rovarok elleni potenciális védelem felfedezése minden bizonnyal erős hatással lesz a mezőgazdasági gyakorlatra.

Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a páfrányokból származó első genomi információ feltárásának „tiszta tudománya” nagy lépést jelent a kulcsfontosságú növényi gének feltárása és megértése felé. Segít abban is, hogy jobban megértsük a páfrányok evolúciós történetét, azaz hogyan alakultak tulajdonságaik a generációk során. A növények megértése nagyon fontos annak feltárásához és megértéséhez, hogy a növény- és állatvilág miként létezik békésen együtt bolygónkon, és az ilyen kutatásoknak nagyobb jelentőséget kell tulajdonítani, ahelyett, hogy nem elég jelentősnek minősítenék. Az Azolla filiculoides és Salvinia cucullata szekvenálása után már több mint 10 páfrányfajt terveznek további kutatásra.

***

{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}

Forrás (ok)

1. Fay-Wei L et al. 2018. A páfránygenomok megvilágítják a szárazföldi növények evolúcióját és a cianobaktériumok szimbiózisait. Természetes növények. 4. (7) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8

2. Páfránybázis https://www.fernbase.org/. [Hozzáférés: 18. július 2018.].

***

SCIEU csapat
SCIEU csapathttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Jelentős előrelépések a tudományban. Hatás az emberiségre. Inspiráló elmék.

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

A 3D Bioprinting először állít össze funkcionális emberi agyszövetet  

A tudósok kifejlesztettek egy 3D bionyomtatási platformot, amely összeállítja...

Egy lépéssel közelebb a kvantumszámítógéphez

Áttörések sorozata a kvantumszámításban Egy közönséges számítógép, amely...

Új kombinált terápia az Alzheimer-kór kezelésére: az állatkísérletek biztató eredményeket mutatnak

A tanulmány egy új kombinációs terápiát mutat be két növényi eredetű...
- Reklám -
94,882VentilátorokMint
47,768KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás