Att låsa upp den genetiska informationen hos en ormbunke kan ge oss potentiella lösningar på flera problem som vi står inför planet i dag.
In Genome sekvensering, DNA- sekvensering görs för att bestämma nukleotidernas ordning i varje specifik DNA-molekyl. Denna exakta ordning är av värde för att kunna förstå vilken typ av genetisk information som bärs i DNA:t. Eftersom gener kodar för protein som är ansvariga för de flesta kroppsfunktioner, kan denna information hjälpa till att förstå effekten av deras funktion i kroppen. Sekvenseringen är klar Genome av en organism, dvs allt dess DNA är en komplex och utmanande uppgift och måste göras bit för bit genom att bryta DNA i mindre bitar, sekvensera dem och sedan sätta ihop allt. Till exempel hela människan Genome sekvenserades 2003 tog 13 år och en total kostnad på 3 miljarder USD. Med framsteg inom teknik genomen kan sekvenseras relativt snabbare och till en lägre kostnad med metoder som Sanger-sekvensering och nästa generations sekvensering. När ett genom väl är sekvenserat och avkodat öppnar sig obegränsade möjligheter för att identifiera potentiella områden inom biologisk forskning och göra framsteg mot riktad applikationsutveckling.
Ett team på 40 forskare från Cornell University och runt om i världen har sekvenserat hela Genome av ett vatten fern kallas Azolla filiculoides1,2. Denna ormbunke ses vanligtvis växa i varmare temperaturer och tropiska områden i världen. Projektet att reda ut genomiska hemligheter för ormbunken har varit i pipelinen ett tag och stöddes av medel på 22,160 123 USD från 75 stödjare genom en crowdfunding-sajt som heter Experiment.com. Forskare fick så småningom finansiering för att utföra sekvenseringen från Beijing Genomics Institute i samarbete med Utrecht University. Denna lilla flytande ormbunke som passar över en fingernagel har en genomstorlek på XNUMX gigabaser (eller miljarder baspar). Ormbunkar är kända för att ha stora genomen, i genomsnitt 12 gigabaser i storlek, men inget av de större ormbunkegenomen har avkodats hittills. Ett sådant genomarbetat projekt syftade till att ge ledtrådar om vad som kan vara potentialen hos denna ormbunke.
Många intressanta aspekter av ormbunke Azolla har avslöjats på detta Genome sekvenseringsstudie publicerad i Naturväxter och har gett vägledning för framtida forskning om potentiella områden där denna ormbunke kan vara till nytta. Ormbunken Azolla var utbredd och växte för nästan 50 miljoner år sedan på denna planet runt Ishavet. Under den tiden var jorden också varmare jämfört med nuvarande förhållanden och denna ormbunke ansågs spela en betydande roll för att hålla planet svalare genom att fånga upp cirka 10 biljoner ton koldioxid från atmosfären under loppet av 1 miljon år. Här ser vi en potentiell roll för denna ormbunke i att bekämpa och skydda vår planet från den globala uppvärmningen till följd av klimatförändringarna.
Ormbunken anses också spela en viktig roll i kvävefixering, en process som kombinerar fritt kväve (N2) i atmosfären – en inert gas som finns rikligt tillgänglig i luften – med andra kemiska element för att skapa mer reaktiva kvävebaserade föreningar, t.ex. ammoniak, nitrater etc som sedan kan användas i olika applikationer som gödningsmedel för jordbruksändamål. Genome data berättar om ett symbiotiskt förhållande (ömsesidig nytta) av denna ormbunke med en cyanobakterie som heter Nostoc azollae. Ormbunkebladet är värd för dessa cyanobakterier i små hål och dessa bakterier fixerar kväve och producerar därigenom syre som ormbunken och omgivande växande växter kunde använda. I sin tur cyano bakterie samla energi genom växtens fotosyntes när ormbunken ger den bränsle. Därför skulle denna ormbunke möjligen kunna användas som ett naturligt grönt gödningsmedel och möjligen eliminera användningen av kvävegödselmedel för att sprida mer hållbara jordbruksmetoder. Författare säger att ha både genomen av cyanobakterier och nu ormbunken, kan forskningen fokuseras på att utveckla och anta sådana hållbara metoder. Intressant nog har ormbunke Azolla redan lagts till i risfält som gröngödsel av asiatiska bönder i mer än 1000 år.
Forskare har också identifierat en viktig naturligt modifierad (insekticid) gen i ormbunken som ses ha förmågan att ge insektsresistens. Denna gen när den överförs till bomullsplantor ger ett massivt skydd mot insekter. Denna "insekticida" gen tros överföras eller "begåvad" från bakterier till ormbunken och anses vara en mycket specifik komponent i ormbunkens härstamning, dvs. den har överförts framgångsrikt från generation till generation. Upptäckten av potentiellt skydd mot insekter kommer definitivt att ha en stark inverkan på jordbruket.
Denna studie visar att "ren vetenskap" att reda ut den första genomiska informationen någonsin från ormbunkar är ett stort steg i riktning mot att avslöja och förstå viktiga växtgener. Det hjälper också till en bättre förståelse av ormbunkars evolutionära historia, dvs hur deras egenskaper har utvecklats under generationerna. Förståelse för växter är mycket avgörande för att utforska och förstå hur flora och fauna existerar tillsammans i godo på vår planet och sådan forskning bör ges betydelse snarare än att beteckna den som något som inte är tillräckligt betydande. Efter sekvensering av Azolla filiculoides och Salvinia cucullata är mer än 10 ormbunkearter redan i pipeline för vidare forskning.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Fern genomen belysa landväxternas evolution och cyanobakteriella symbioser. Naturväxter. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Fernbase https://www.fernbase.org/. [Nådd 18 juli 2018].
***
