Разблакіроўка генетычнай інфармацыі папараці можа даць нам патэнцыйныя рашэнні шматлікіх праблем, з якімі сутыкаецца наш планета сёння.
In геном паслядоўнасць, ДНК секвенирование праводзіцца для вызначэння парадку нуклеатыдаў у кожнай канкрэтнай малекуле ДНК. Гэты дакладны парадак важны для таго, каб зразумець тып генетычнай інфармацыі, якая змяшчаецца ў ДНК. Паколькі гены кадуюць бялок, які адказвае за большасць функцый арганізма, гэтая інфармацыя можа дапамагчы зразумець уплыў іх функцыі на арганізм. Секвеніраванне завершана геном арганізма, г.зн. уся яго ДНК - гэта складаная і складаная задача, якую трэба вырашаць па крупінках, разбіваючы ДНК на больш дробныя кавалкі, секвенируя іх і затым збіраючы ўсё разам. Напрыклад, поўны чалавек геном была секвеніравана ў 2003 годзе, заняло 13 гадоў і агульны кошт склаў 3 мільярды долараў. З развіццём тэхналогій геномы можна секвенировать адносна хутчэй і па меншай цане з дапамогай такіх метадаў, як секвенирование Сэнгера і секвенирование наступнага пакалення. Пасля секвенирования і расшыфроўкі геному адкрываюцца неабмежаваныя магчымасці для вызначэння патэнцыйных абласцей біялагічных даследаванняў і дасягнення прагрэсу ў мэтавай распрацоўцы прыкладанняў.
Каманда з 40 даследчыкаў з Карнельскага ўніверсітэта і ўсяго свету правяла поўную секвенцыю геном вады папараць называецца Azolla filiculoides1,2. Звычайна бачаць, што гэтая папараць расце ў больш высокіх тэмпературах і ў трапічных рэгіёнах свету. Праект раскрыцця геномных сакрэтаў папараці быў у стадыі распрацоўкі некаторы час і быў падтрыманы сродкамі ў памеры 22,160 123 долараў ЗША ад 75 падтрымоўвальнікаў праз сайт краўдфандынгу пад назвай Experiment.com. Даследчыкі ў рэшце рэшт атрымалі фінансаванне для правядзення секвенирования ад Пекінскага інстытута геномікі ў супрацоўніцтве з Утрэхцкім універсітэтам. Гэты малюсенькі плаваючы выгляд папараці, які змяшчаецца на пазногаць, мае памер геному XNUMX гігабаз (або мільярд пар асноў). Папараць, як вядома, мае буйн геномы, у сярэднім 12 гігабаз у памеры, аднак ні адзін з вялікіх геномаў папараці да гэтага часу не расшыфраваны. Такі складаны праект быў накіраваны на тое, каб даць падказкі пра патэнцыял гэтай папараці.
Шмат цікавых аспектаў папараці Azolla было выяўлена на гэтым геном даследаванне паслядоўнасці, апублікаванае ў Прырода Расліны і далі кірунак для будучых даследаванняў патэнцыйных абласцей, у якіх гэтая папараць можа быць карыснай. Папараць Азолла была шырока распаўсюджаная і расла на гэтым месцы амаль 50 мільёнаў гадоў таму планета вакол Паўночнага Ледавітага акіяна. У той час на Зямлі таксама было цяплей у параўнанні з цяперашнімі ўмовамі, і лічылася, што гэтая папараць адыгрывае значную ролю ў захаванні планета халадней, захопліваючы каля 10 трыльёнаў тон вуглякіслага газу з атмасферы на працягу 1 мільёна гадоў. Тут мы бачым патэнцыйную ролю гэтай папараці ў барацьбе і абароне нашай планета ад глабальнага пацяплення ў выніку змены клімату.
Таксама лічыцца, што папараць адыгрывае важную ролю ў фіксацыі азоту, працэсе, які аб'ядноўвае свабодны азот (N2) у атмасферы - інэртны газ, які ў вялікай колькасці прысутнічае ў паветры - з іншымі хімічнымі элементамі для стварэння больш рэактыўных злучэнняў на аснове азоту, напрыклад аміяку, нітраты і г.д., якія затым могуць быць выкарыстаны ў розных мэтах, напрыклад, угнаенне для сельскай гаспадаркі. Геном дадзеныя кажуць нам пра сімбіятычныя адносіны (узаемная выгада) гэтай папараці з цыянабактэрыямі пад назвай Nostoc azollae. Лісце папараці ўтрымліваюць гэтыя цыянабактэрыі ў малюсенькіх адтулінах, і гэтыя бактэрыі фіксуюць азот, вырабляючы такім чынам кісларод якія маглі выкарыстоўваць папараць і навакольныя расліны. У сваю чаргу ціано бактэрыі збіраць энергію праз фотасінтэз раслін, калі папараць забяспечвае іх палівам. Такім чынам, гэтую папараць можна было б выкарыстоўваць як натуральнае зялёнае ўгнаенне і, магчыма, выключыць выкарыстанне азотных угнаенняў, распаўсюджваючы больш устойлівыя метады вядзення сельскай гаспадаркі. Аўтары кажуць, што маючы абодва геномы цыянабактэрый, а цяпер і папараці, даследаванні можна засяродзіць на распрацоўцы і прыняцці такіх устойлівых практык. Цікава, што папараць Azolla ўжо больш за 1000 гадоў дадаецца на рысавыя палі ў якасці зялёнага ўгнаення азіяцкімі фермерамі.
Даследчыкі таксама выявілі ў папараці важны натуральны мадыфікаваны (інсектыцыд) ген, які, як відаць, валодае здольнасцю забяспечваць устойлівасць да насякомых. Гэты ген пры пераносе на расліны бавоўны забяспечвае масіўную абарону ад насякомых. Лічыцца, што гэты «інсектыцыдны» ген перадаецца або «падараецца» ад бактэрый на папараць і лічыцца вельмі спецыфічным кампанентам радаводу папараці, г.зн. ён паспяхова перадаваўся з пакалення ў пакаленне. Адкрыццё патэнцыйнай абароны ад насякомых абавязкова акажа моцны ўплыў на практыку вядзення сельскай гаспадаркі.
Гэта даследаванне паказвае, што «чыстая навука» аб выяўленні першай у гісторыі геномнай інфармацыі папараці з'яўляецца важным крокам у напрамку выяўлення і разумення найважнейшых генаў раслін. Гэта таксама дапамагае лепш зразумець эвалюцыйную гісторыю папараці, т. е. тое, як іх асаблівасці змяняліся на працягу пакаленняў. Разуменне раслін вельмі важна для вывучэння і разумення таго, як флора і фауна дружна існуюць разам на нашым планета і такім даследаванням трэба надаваць важнае значэнне, а не маркіраваць іх як нешта недастаткова значнае. Пасля секвенирования Azolla filiculoides і Salvinia cucullata больш за 10 відаў папараці ўжо знаходзяцца ў стадыі далейшага даследавання.
***
Крыніца (я)
1. Fay-Wei L і інш. 2018. Папараць геномы высвятляць эвалюцыю наземных раслін і сімбіёз цыянабактэрый. Прырода Расліны. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Папарацьбаза https://www.fernbase.org/. [Прагледжана 18 ліпеня 2018 г.].
***
