양치류의 유전 정보를 밝혀내면 우리가 직면한 여러 문제에 대한 잠재적인 해결책을 제공할 수 있습니다. 행성 .
In 게놈 시퀀싱, DNA 모든 특정 DNA 분자의 뉴클레오티드 순서를 결정하기 위해 서열 분석이 수행됩니다. 이 정확한 순서는 DNA에 담긴 유전 정보의 유형을 이해하는 데 중요합니다. 유전자는 대부분의 신체 기능을 담당하는 단백질을 암호화하므로 이 정보는 신체 기능이 신체에 미치는 영향을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시퀀싱 완료 게놈 유기체의 모든 DNA는 복잡하고 도전적인 작업이며 DNA를 더 작은 조각으로 나누고 순서를 정한 다음 모두 합쳐서 조금씩 수행해야 합니다. 예를 들어, 완전한 인간 게놈 2003년에 시퀀스를 제작하는데 13년이 걸렸고 총 비용은 3억 달러였습니다. 기술의 발전으로 게놈 Sanger 시퀀싱 및 차세대 시퀀싱과 같은 방법을 사용하면 상대적으로 더 빠르고 저렴한 비용으로 시퀀싱할 수 있습니다. 일단 게놈의 서열이 분석되고 해독되면 생물학적 연구의 잠재적 영역을 식별하고 목표 응용 프로그램 개발을 향한 진전을 이룰 수 있는 무한한 가능성이 열립니다.
코넬대학교와 전 세계의 40명의 연구원으로 구성된 팀이 전체 서열을 분석했습니다. 게놈 물의 양치류 Azolla filiculoides라고 불리는1,2. 이 양치류는 일반적으로 세계의 따뜻한 기온과 열대 지역에서 자라는 것으로 보입니다. 양치류의 게놈 비밀을 밝히는 프로젝트는 오랫동안 진행되어 왔으며 Experiment.com이라는 크라우드 펀딩 사이트를 통해 22,160명의 후원자로부터 123달러의 자금을 지원 받았습니다. 연구원들은 결국 위트레흐트 대학교와 협력하여 베이징 유전체학 연구소로부터 시퀀싱을 수행하기 위한 자금을 받았습니다. 손톱 크기만큼 떠다니는 이 작은 양치류 종의 게놈 크기는 75기가베이스(또는 XNUMX억 염기쌍)입니다. 양치류는 크기가 큰 것으로 알려져 있습니다. 게놈, 크기는 평균 12기가베이스이지만 더 큰 양치류 게놈은 지금까지 해독되지 않았습니다. 이러한 정교한 프로젝트는 이 양치식물의 잠재력에 대한 단서를 제공하는 것을 목표로 했습니다.
이 연구를 통해 Azolla 고사리의 많은 흥미로운 측면이 밝혀졌습니다. 게놈 에 발표된 시퀀싱 연구 자연 식물 그리고 이 양치류가 유익할 수 있는 잠재적인 영역에 대한 향후 연구 방향을 제시했습니다. 양치식물인 아졸라(Azolla)는 거의 50천만년 전에 이 지역에 널리 퍼져 자랐습니다. 행성 북극해 주변. 그 기간 동안 지구는 현재 조건에 비해 따뜻했고 이 양치류는 기후를 유지하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되었습니다. 행성 10만 년 동안 대기에서 약 1조 톤의 이산화탄소를 포집하여 더 시원해졌습니다. 여기에서 우리는 이 양치식물이 우리 식물과 싸우고 보호하는 데 있어 잠재적인 역할을 할 수 있음을 봅니다. 행성 기후변화로 인한 지구온난화 때문이다.
양치류는 또한 대기 중의 유리질소(N2)(공기 중에 풍부하게 존재하는 불활성 기체)를 다른 화학 원소와 결합하여 보다 반응성이 높은 질소 기반 화합물(예: 암모니아, 질산염 등은 농업용 비료와 같은 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 게놈 데이터는 이 양치류와 Nostoc azollae라는 시아노박테리아의 공생 관계(상호 이익)에 대해 알려줍니다. 고사리 잎은 이러한 시아노박테리아를 작은 구멍에 기주하고 있으며 이 박테리아는 질소를 고정하여 다음을 생성합니다. 산소 양치류와 주변에서 자라는 식물이 사용할 수 있는 것. 차례로 시아노 박테리아 양치류가 연료를 공급할 때 식물의 광합성을 통해 에너지를 수집합니다. 따라서 이 양치류는 천연 녹색 비료로 사용될 수 있으며 질소 비료의 사용을 제거하여 더욱 지속 가능한 농업 관행을 전파할 수 있습니다. 저자는 두 가지를 모두 가지고 있다고 말합니다. 게놈 시아노박테리아와 이제 양치류에 대한 연구는 그러한 지속 가능한 관행을 개발하고 채택하는 데 집중될 수 있습니다. 흥미롭게도 고사리 아졸라(Azolla)는 이미 1000년 이상 동안 아시아 농부들에 의해 논에 녹비로 첨가되었습니다.
연구자들은 또한 곤충 저항성을 제공하는 능력이 있는 것으로 보이는 양치류에서 중요한 자연적으로 변형된(살충제) 유전자를 확인했습니다. 이 유전자는 목화 식물로 옮겨지면 곤충으로부터 막대한 보호를 제공합니다. 이 '살충제' 유전자는 박테리아에서 양치류로 전달되거나 '영재'된 것으로 생각되며 양치류 계통의 매우 특정한 구성요소인 것으로 보입니다. 즉, 대대로 성공적으로 전달되었습니다. 곤충으로부터 잠재적인 보호의 발견은 농업 관행에 강한 영향을 미칠 수밖에 없습니다.
이 연구는 양치류로부터 최초로 게놈 정보를 밝혀내는 '순수 과학'이 중요한 식물 유전자를 발견하고 이해하는 방향에서 중요한 단계임을 보여줍니다. 또한 양치류의 진화 역사, 즉 양치류의 특징이 여러 세대에 걸쳐 어떻게 진화했는지 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 식물에 대한 이해는 우리 지구에서 동식물이 어떻게 우호적으로 공존하는지 탐구하고 이해하는 데 매우 중요합니다. 행성 그리고 그러한 연구는 충분히 중요하지 않은 것으로 분류되기보다는 중요성을 부여받아야 합니다. Azolla filiculoides와 Salvinia cucullata의 서열을 분석한 후 이미 10종 이상의 양치류가 추가 연구를 위한 파이프라인에 있습니다.
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출처
1. 페이-웨이 L 외. 2018. 고사리 게놈 육상 식물의 진화와 남세균의 공생을 설명합니다. 자연 식물. 4(7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. 펀베이스 https://www.fernbase.org/. [18년 2018월 XNUMX일에 액세스함].
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