Папоротниктин генетикалык маалыматынын кулпусун ачуу бизге туш болгон бир нече маселелерди чечүү жолдорун камсыздай алат планета Бүгүнкү күндө.
In ген ырааттуулук, ДНК секвенирлөө ар бир белгилүү ДНК молекуласындагы нуклеотиддердин тартибин аныктоо үчүн жүргүзүлөт. Бул так тартип ДНКдагы генетикалык маалыматтын түрүн түшүнүү үчүн абдан маанилүү. Гендер дененин көпчүлүк функцияларына жооп берген белокту коддогондуктан, бул маалымат алардын функциясынын денедеги таасирин түшүнүүгө жардам берет. Кезектештирүү аяктады ген бир организмдин, б.а. анын ДНКсынын бардыгы татаал жана татаал иш жана ДНКны майда бөлүктөргө бөлүп, аларды тизип, анан баарын бириктирүү менен акырындык менен аткарылышы керек. Мисалы, толук адам ген 2003-жылы 13 жылга созулган жана жалпы баасы 3 миллиард долларды түзгөн. Технологиянын өнүгүшү менен геномдор Сэнгер секвенциясы жана Кийинки муундун секвенциясы сыяктуу ыкмаларды колдонуу менен салыштырмалуу ылдамыраак жана арзаныраак баада тизилиши мүмкүн. Геном секвенирленгенден жана декоддон чыгарылгандан кийин, биологиялык изилдөөлөрдүн потенциалдуу багыттарын аныктоо жана максаттуу тиркемелерди иштеп чыгууда прогресске жетишүү үчүн чексиз мүмкүнчүлүктөр ачылат.
Корнелл университетинен жана дүйнө жүзү боюнча 40 изилдөөчүлөр тобу толук тизмектеп чыгышты ген суунун папоротник Azolla filiculoides деп аталат1,2. Бул папоротник, адатта, жылуу температурада жана дүйнөнүн тропикалык аймактарында өсүп жатат. Папоротниктин геномдук сырларын ачуу долбоору бир аз убакыттан бери ишке ашып, Experiment.com деп аталган краудфандинг сайты аркылуу 22,160 колдоочудан 123 75 АКШ доллары өлчөмүндөгү каражаттар менен колдоого алынган. Изилдөөчүлөр акыры Утрехт университети менен биргеликте Пекиндин Геномикалык институтунан секвенирлөө жүргүзүү үчүн каражат алышты. Бармактын тырмагына туура келген бул кичинекей калкып жүрүүчү папоротниктин геномунун өлчөмү .XNUMX гигабазага (же миллиард база жуп) жетет. Папоротниктердин чоң экени белгилүү геномдор, орточо өлчөмү 12 гигабаза, бирок чоңураак папоротник геномдорунун бири да ушул убакка чейин чечмелене элек. Мындай кылдат долбоор бул папоротниктин потенциалы кандай болушу мүмкүн экендиги жөнүндө маалымат берүүгө багытталган.
Папоротник Azolla көптөгөн кызыктуу аспектилери бул боюнча ачылган ген секвенирование изилдөө жарыяланган Табигый өсүмдүктөр жана бул папоротник пайдалуу боло турган потенциалдуу аймактар боюнча келечектеги изилдөөлөргө багыт берди. Азолла папоротниги кеңири таралган жана дээрлик 50 миллион жыл мурун өскөн планета Түндүк муз океанынын айланасында. Ошол убакта Жер азыркы шарттарга салыштырмалуу жылуураак болгон жана бул папоротник абаны сактап калууда маанилүү ролду ойнойт деп ойлошкон. планета 10 миллион жыл ичинде атмосферадан болжол менен 1 триллион тонна көмүр кычкыл газын кармап, муздаткыч. Бул жерде биз бул папоротного каршы күрөшүүдө жана коргоодо потенциалдуу ролун көрөбүз планета климаттын өзгөрүшүнүн натыйжасында глобалдык жылуулуктан.
Папоротник ошондой эле азотту бекитүүдө маанилүү ролду ойнойт деп эсептелет, бул процесс атмосферадагы бош азотту (N2) - абада көп кездешүүчү инерттүү газды - башка химиялык элементтер менен көбүрөөк реактивдүү азот негизиндеги кошулмаларды түзүү үчүн, мисалы, аммиак, нитраттар ж. геному маалыматтар бул папоротниктин Nostoc azollae аттуу цианобактериялар менен симбиоздук байланышы (өз ара пайда) жөнүндө айтып берет. Папоротник жалбырагы бул цианобактерияларды кичинекей тешиктерге жайгаштырышат жана бул бактериялар азотту бекитип, ошону менен кычкылтек папоротниктер жана анын тегерегиндеги өсүмдүктөр колдоно алат. Өз кезегинде, cyano бактерия папоротник отун менен камсыз кылганда өсүмдүк фотосинтези аркылуу энергия чогултат. Ошондуктан, бул папоротникти табигый жашыл жер семирткич катары колдонсо болот жана азоттук жер семирткичтерди колдонууну жокко чыгарса, дагы туруктуу айыл чарба практикасын жайылтса болот. Авторлордун айтымында, экөө тең бар геномдор цианобактериялардын жана азыр папоротниктин изилдөөлөрү ушундай туруктуу практикаларды иштеп чыгууга жана кабыл алууга багытталышы мүмкүн. Кызыгы, азолла папоротнигин 1000 жылдан ашык убакыттан бери азиялык дыйкандар күрүч талааларына жашыл кык катары кошуп келишкен.
Окумуштуулар ошондой эле курт-кумурскаларга туруштук бере ала турган папоротникте табигый түрдө өзгөртүлгөн (инсектицид) генди аныкташкан. Бул ген пахта өсүмдүктөрүнө өткөндө курт-кумурскалардан массалык коргоону камсыз кылат. Бул «инсектициддик» ген бактериялардан папоротникке өткөн же «белектенген» деп эсептелет жана папоротниктин тукумунун өзгөчө бир компоненти болуп саналат, башкача айтканда, ал муундан муунга ийгиликтүү өтүп келет. Курт-кумурскалардан потенциалдуу коргоонун ачылышы айыл чарба практикасына күчтүү таасирин тийгизет.
Бул изилдөө папоротниктерден биринчи геномдук маалыматты ачуу боюнча «таза илим» маанилүү өсүмдүк гендерин ачуу жана түшүнүү багытындагы чоң кадам экенин көрсөтүп турат. Ал ошондой эле папоротниктердин эволюциялык тарыхын жакшыраак түшүнүүгө жардам берет, башкача айтканда, алардын өзгөчөлүктөрү муундан-муунга кандайча эволюцияланган. Өсүмдүктөрдү түшүнүү биздин жерибизде флора менен фауна кандайча ынтымакта жашап жатканын изилдөө жана түшүнүү үчүн абдан маанилүү. планета жана мындай изилдөөлөр аны жетиштүү мааниге ээ эмес нерсе катары белгилөөнүн ордуна маани берүү керек. Azolla filiculoides жана Salvinia cucullata секвенирленгенден кийин, папоротниктин 10дон ашык түрү мындан аркы изилдөөлөр үчүн даярдалууда.
***
Булагы (с)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Папоротник геномдор кургактагы өсүмдүктөрдүн эволюциясын жана цианобактериялык симбиоздорду түшүндүрөт. Табигый өсүмдүктөр. 4(7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Fernbase https://www.fernbase.org/. [18-жылдын 2018-июлунда жеткиликтүү].
***
