Het ontsluiten van de genetische informatie van een varen zou ons potentiële oplossingen kunnen bieden voor meerdere problemen waarmee we te maken krijgen vliegtuig <p></p>
In genoom volgorde aanbrengen in, DNA sequencing wordt gedaan om de volgorde van nucleotiden in elk specifiek DNA-molecuul te bepalen. Deze exacte volgorde is van waarde om het type genetische informatie in het DNA te kunnen begrijpen. Omdat genen coderen voor eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de meeste lichaamsfuncties, kan deze informatie helpen het effect van hun functie in het lichaam te begrijpen. Sequentie voltooid genoom van een organisme, dwz al zijn DNA, is een complexe en uitdagende taak en moet beetje bij beetje worden uitgevoerd door het DNA in kleinere stukjes te breken, de sequentie ervan te bepalen en het geheel vervolgens samen te voegen. De complete mens bijvoorbeeld genoom die in 2003 werd uitgevoerd, duurde dertien jaar en kostte in totaal 13 miljard dollar. Met vooruitgang in de technologie genomen kan relatief sneller en tegen lagere kosten worden gesequenced met behulp van methoden als Sanger-sequencing en Next-generation sequencing. Zodra een genoom is gesequenced en gedecodeerd, openen zich onbeperkte mogelijkheden voor het identificeren van potentiële gebieden van biologisch onderzoek en het boeken van vooruitgang in de richting van gerichte toepassingsontwikkeling.
Een team van 40 onderzoekers van Cornell University en over de hele wereld hebben de volledige sequentie bepaald genoom van een watertje varen genaamd Azolla filiculoides1,2. Vaak wordt gezien dat deze varen groeit in warmere temperaturen en tropische gebieden van de wereld. Het project om de genomische geheimen van de varen te ontrafelen zit al een tijdje in de pijplijn en werd ondersteund door een bedrag van 22,160 dollar van 123 donateurs via een crowdfundingsite genaamd Experiment.com. Onderzoekers kregen uiteindelijk financiering om de sequencing uit te voeren van het Beijing Genomics Institute in samenwerking met de Universiteit Utrecht. Deze kleine drijvende varensoort die over een vingernagel past, heeft een genoomgrootte van 75 gigabases (of miljard basenparen). Het is bekend dat varens groot zijn genomen, gemiddeld 12 gigabases groot, maar tot nu toe is geen van de grotere varengenomen gedecodeerd. Zo'n uitgebreid project was bedoeld om aanwijzingen te geven over wat het potentieel van deze varen zou kunnen zijn.
Hierop zijn veel interessante aspecten van varen Azolla ontdekt genoom sequentieonderzoek gepubliceerd in Natuur Planten en hebben richting gegeven voor toekomstig onderzoek naar potentiële gebieden waarin deze varen nuttig kan zijn. De varen Azolla was wijdverspreid en groeide hier bijna 50 miljoen jaar geleden op vliegtuig rond de Noordelijke IJszee. Gedurende die tijd was de aarde ook warmer vergeleken met de huidige omstandigheden en men dacht dat deze varen een belangrijke rol speelde bij het in stand houden van de vliegtuig koeler door in de loop van een miljoen jaar ongeveer 10 biljoen ton kooldioxide uit de atmosfeer op te vangen. Hier zien we een potentiële rol voor deze varen bij het bestrijden en beschermen van onze vliegtuig van de opwarming van de aarde als gevolg van klimaatverandering.
Er wordt ook gedacht dat de varen een belangrijke rol speelt bij de stikstoffixatie, een proces waarbij vrije stikstof (N2) in de atmosfeer – een inert gas dat overvloedig aanwezig is in de lucht – wordt gecombineerd met andere chemische elementen om meer reactieve verbindingen op stikstofbasis te creëren, zoals ammoniak. nitraten enz., die vervolgens kunnen worden gebruikt in verschillende toepassingen, zoals kunstmest voor landbouwdoeleinden. Genoom gegevens vertellen ons over een symbiotische relatie (wederzijds voordeel) van deze varen met een cyanobacteriën genaamd Nostoc azollae. Het varenblad herbergt deze cyanobacteriën in kleine gaatjes en deze bacteriën binden stikstof en produceren daarbij zuurstof die de varen en de omringende planten zouden kunnen gebruiken. Op zijn beurt, cyano bacteriën energie verzamelen via de fotosynthese van de plant wanneer de varen deze brandstof levert. Daarom zou deze varen mogelijk kunnen worden gebruikt als natuurlijke groene meststof en mogelijk het gebruik van stikstofmeststoffen kunnen elimineren, wat duurzamere landbouwpraktijken bevordert. Auteurs zeggen dat het hebben van beide genomen van cyanobacteriën en nu de varen, kan het onderzoek zich richten op het ontwikkelen en toepassen van dergelijke duurzame praktijken. Interessant is dat varen Azolla al meer dan 1000 jaar door Aziatische boeren als groenbemester aan rijstvelden wordt toegevoegd.
Onderzoekers hebben ook een belangrijk natuurlijk gemodificeerd (insecticide) gen in de varen geïdentificeerd dat het vermogen heeft om insectenresistentie te bieden. Wanneer dit gen wordt overgedragen op katoenplanten, biedt het enorme bescherming tegen insecten. Men denkt dat dit 'insecticide'-gen wordt overgedragen of 'begaafd' van bacteriën op de varen en wordt gezien als een zeer specifiek onderdeel van de afstamming van de varen, dwz dat het met succes van generatie op generatie is doorgegeven. De ontdekking van mogelijke bescherming tegen insecten zal ongetwijfeld een sterke impact hebben op de landbouwpraktijken.
Deze studie laat zien dat 'pure wetenschap' van het ontrafelen van de allereerste genomische informatie van varens een grote stap is in de richting van het blootleggen en begrijpen van cruciale plantengenen. Het helpt ook bij een beter begrip van de evolutionaire geschiedenis van varens, dat wil zeggen hoe hun kenmerken zich door de generaties heen hebben ontwikkeld. Het begrijpen van planten is van cruciaal belang om te onderzoeken en te begrijpen hoe flora en fauna op onze planeet in der minne samenleven vliegtuig en aan dergelijk onderzoek moet belang worden gehecht in plaats van het te bestempelen als iets dat niet significant genoeg is. Na het sequencen van Azolla filiculoides en Salvinia cucullata zitten er al meer dan tien varensoorten in de pijplijn voor verder onderzoek.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Varen genomen de evolutie van landplanten en cyanobacteriële symbiose ophelderen. Natuur Planten. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Varenbasis https://www.fernbase.org/. [Toegang tot 18 juli 2018].
***
