WERBUNG

Entschlüsseltes Ferngenom: Hoffnung auf ökologische Nachhaltigkeit

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEEntschlüsseltes Ferngenom: Hoffnung auf ökologische Nachhaltigkeit

Die Erschließung der genetischen Information eines Farns könnte uns potenzielle Lösungen für mehrere Probleme bieten, mit denen unser Planet heute konfrontiert ist.

In Genom Sequenzierung, DNA Sequenzierung wird durchgeführt, um die Reihenfolge der Nukleotide in jedem spezifischen DNA-Molekül zu bestimmen. Diese genaue Reihenfolge ist wichtig, um die Art der genetischen Information zu verstehen, die in der DNA enthalten ist. Da Gene für Proteine ​​kodieren, die für die meisten Körperfunktionen verantwortlich sind, können diese Informationen helfen, die Wirkung ihrer Funktion im Körper zu verstehen. Die Sequenzierung des kompletten Genoms eines Organismus, dh seiner gesamten DNA, ist eine komplexe und herausfordernde Aufgabe und muss nach und nach erfolgen, indem die DNA in kleinere Stücke zerlegt, sequenziert und dann alles zusammengefügt wird. Die Sequenzierung des kompletten menschlichen Genoms im Jahr 2003 hat beispielsweise 13 Jahre gedauert und insgesamt 3 Milliarden US-Dollar gekostet. Mit dem Fortschritt in der Technologie können Genome mit Methoden wie der Sanger-Sequenzierung und der Next-Generation-Sequenzierung relativ schneller und zu geringeren Kosten sequenziert werden. Ist ein Genom einmal sequenziert und entschlüsselt, eröffnen sich unbegrenzte Möglichkeiten, potenzielle Bereiche der biologischen Forschung zu identifizieren und Fortschritte bei der gezielten Anwendungsentwicklung zu erzielen.

Ein Team von 40 Forschern der Cornell University und der ganzen Welt hat das vollständige Genom eines Wassers sequenziert Farn genannt Azolla filiculoides1,2. Dieser Farn wächst häufig in wärmeren Temperaturen und tropischen Regionen der Welt. Das Projekt, genomische Geheimnisse des Farns zu lüften, ist seit einiger Zeit in der Pipeline und wurde über eine Crowdfunding-Site namens Experiment.com mit Mitteln in Höhe von 22,160 USD von 123 Unterstützern unterstützt. Die Forscher erhielten schließlich Gelder für die Durchführung der Sequenzierung vom Beijing Genomics Institute in Zusammenarbeit mit der Universität Utrecht. Diese winzige schwimmende Farnart, die über einen Fingernagel passt, hat eine Genomgröße von 75 Gigabasen (oder Milliarden Basenpaare). Es ist bekannt, dass Farne große Genome haben, die durchschnittlich 12 Gigabasen groß sind, jedoch wurde bisher keines der größeren Farngenome entschlüsselt. Ein so aufwendiges Projekt sollte Hinweise auf das Potenzial dieses Farns geben.

Viele interessante Aspekte von Farn Azolla wurden in dieser Genomsequenzierungsstudie aufgedeckt, die in . veröffentlicht wurde Natur Pflanzen und haben eine Richtung für zukünftige Forschungen über potenzielle Gebiete gegeben, in denen dieser Farn von Vorteil sein kann. Der Farn Azolla war vor fast 50 Millionen Jahren auf diesem Planeten rund um den Arktischen Ozean weit verbreitet und wuchs. Während dieser Zeit war die Erde im Vergleich zu den heutigen Bedingungen auch wärmer, und es wurde angenommen, dass dieser Farn eine wichtige Rolle dabei spielt, den Planeten kühler zu halten, indem er im Laufe von 10 Million Jahren etwa 1 Billionen Tonnen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auffängt. Hier sehen wir eine potenzielle Rolle für diesen Farn bei der Bekämpfung und dem Schutz unseres Planeten vor der durch den Klimawandel verursachten globalen Erwärmung.

Es wird auch angenommen, dass der Farn eine wichtige Rolle bei der Stickstofffixierung spielt, einem Prozess, der freien Stickstoff (N2) in der Atmosphäre – ein in der Luft reichlich vorhandenes Inertgas – mit anderen chemischen Elementen kombiniert, um reaktivere stickstoffbasierte Verbindungen wie Ammoniak, Nitrate usw., die dann in verschiedenen Anwendungen wie Düngemittel für landwirtschaftliche Zwecke verwendet werden können. Genomdaten sagen uns über eine symbiotische Beziehung (gegenseitiger Nutzen) dieses Farns mit einer Cyanobakterie namens Nostoc azollae. Die Farnblätter beherbergen diese Cyanobakterien in winzigen Löchern und diese Bakterien fixieren Stickstoff und produzieren dabei Sauerstoff die der Farn und die umliegenden wachsenden Pflanzen verwenden könnten. Im Gegenzug Cyano Bakterien sammeln Energie durch die Pflanzenphotosynthese, wenn der Farn ihm Treibstoff liefert. Daher könnte dieser Farn möglicherweise als natürlicher grüner Dünger verwendet werden und möglicherweise die Verwendung von Stickstoffdüngern eliminieren, um nachhaltigere Landwirtschaftspraktiken zu propagieren. Die Autoren sagen, dass sich die Forschung mit den Genomen von Cyanobakterien und jetzt dem Farn darauf konzentrieren kann, solche nachhaltigen Praktiken zu entwickeln und zu übernehmen. Interessanterweise wird Farn Azolla bereits seit mehr als 1000 Jahren von asiatischen Bauern als Gründüngung in Reisfelder eingesetzt.

Forscher haben auch ein wichtiges natürlich modifiziertes (Insektizid) Gen im Farn identifiziert, das die Fähigkeit besitzt, Insektenresistenz zu verleihen. Dieses Gen, wenn es auf Baumwollpflanzen übertragen wird, bietet einen massiven Schutz vor Insekten. Es wird angenommen, dass dieses „insektizide“ Gen von Bakterien auf den Farn übertragen oder „verschenkt“ wurde und als sehr spezifischer Bestandteil der Farnlinie angesehen wird, dh es wurde erfolgreich von Generation zu Generation weitergegeben. Die Entdeckung eines möglichen Schutzes vor Insekten wird einen starken Einfluss auf die landwirtschaftliche Praxis haben.

Diese Studie zeigt, dass die „reine Wissenschaft“ der Entschlüsselung der allerersten genomischen Informationen von Farnen ein wichtiger Schritt in Richtung der Aufdeckung und des Verständnisses wichtiger Pflanzengene ist. Es hilft auch, die Evolutionsgeschichte von Farnen besser zu verstehen, dh wie sich ihre Eigenschaften über die Generationen entwickelt haben. Das Verständnis der Pflanzen ist sehr wichtig, um zu erforschen und zu verstehen, wie Flora und Fauna auf unserem Planeten einvernehmlich zusammenleben, und dieser Forschung sollte Bedeutung beigemessen werden, anstatt sie als etwas zu bezeichnen, das nicht signifikant genug ist. Nach der Sequenzierung von Azolla filiculoides und Salvinia cucullata sind bereits mehr als 10 Farnarten für die weitere Forschung in Vorbereitung.

***

{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

1. Fay-Wei L et al. 2018. Farngenome erklären die Evolution von Landpflanzen und cyanobakterielle Symbiosen. Natur Pflanzen. 4(7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8

2. Fernbasis https://www.fernbase.org/. [Zugriff am 18. Juli 2018].

***

SCIEU-Team
SCIEU-Teamhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Bedeutende Fortschritte in der Wissenschaft. Auswirkungen auf die Menschheit. Inspirierende Köpfe.

ABONNIEREN SIE UNSEREN NEWSLETTER

Aktualisierung mit den neuesten Nachrichten, Angeboten und Sonderankündigungen.

- Werbung -

Beliebteste Artikel

Status des universellen COVID-19-Impfstoffs: Ein Überblick

Die Suche nach einem universellen COVID-19-Impfstoff, der gegen alle...

Schlafmerkmale und Krebs: Neue Hinweise auf das Brustkrebsrisiko

Die Synchronisierung des Schlaf-Wach-Musters mit dem Nacht-Tag-Zyklus ist entscheidend für...

Störungen der inneren Uhr aufgrund einer unregelmäßigen Insulinsekretion in Verbindung mit vorzeitigem Essen erhöht...

Die Nahrungsaufnahme reguliert den Insulin- und IGF-1-Spiegel. Diese Hormone...
- Werbung -
99,738FansLike
69,696VerfolgerFolgen
6,319VerfolgerFolgen
31AbonnentenAbonnieren