蕨类植物的基因组测序有助于环境保护

2020-09-08 845蕨类

蕨类植物的基因组测序有助于环境保护,一种微小的蕨类植物——每片叶子都有一只蚊虫那么大——可能会对大气中二氧化碳的沉降、农业固氮以及将讨厌的昆虫赶出农作物产生全球影响。据《自然植物》杂志报道,康奈尔大学和博伊斯·汤普森研究所(BTI)的一位科学家和他在世界各地的同事已经对蕨类植物的全基因组进行了测序。

研究背景

小叶萍是一种水蕨类植物,经常在亚洲的稻田施肥,但它的祖先可以追溯到更远的地方。

“一千五百万年前,地球是一个温暖得多的地方。红萍,这种曾经覆盖北极圈的快速增长的花朵,从我们星球的大气中吸收了10万亿吨二氧化碳,科学家们认为它在地球从一个热房子过渡到今天这个凉爽的地方起了关键作用,”BTI的植物进化生物学家Fay Wei Li说,康奈尔大学生物学副教授,该书的主要作者,“蕨类植物基因组阐明陆地植物进化和蓝藻共生体。”

研究内容

李和杜克大学的资深作家凯瑟琳•M•普赖尔带领来自世界各地的40多名科学家对基因组进行了完整的测序。当研究小组对基因组进行测序时,他们鉴定出了一种蕨类植物特有的基因,显示出了抗虫性。

“一般来说,昆虫不喜欢蕨类植物,科学家们想知道为什么,”李说,他解释说,蕨类植物的一个基因很可能是从一种细菌转移过来的这是一种自然修饰的基因,现在我们发现了它,它可能会对农业产生巨大的影响。”

固氮是植物利用化学元素作为肥料的过程。李说,虽然植物本身不能固定氮,但基因组揭示了与蓝藻的共生关系,蓝藻是一种蓝绿色细菌门,通过光合作用获得能量并产生氧气。红萍叶中的特殊空腔寄主蓝藻固氮,而植物为蓝藻提供含糖燃料。

蕨类植物的基因组测序有助于环境保护

李说:“有了蕨类植物的第一批基因组数据,科学可以为理解植物基因获得至关重要的情报。”我们现在可以研究它作为一种可持续肥料的特性,或许还能从大气中收集二氧化碳。”蕨类植物的基因组测序有助于环境保护。

蕨类植物以拥有庞大的基因组而臭名昭著,有的甚至高达148千兆碱基,相当于1480亿个碱基对的DNA序列。平均来说,蕨类植物的基因组是12千兆碱基——这也是科学家们直到现在还没有测序的原因。红萍是0.75千兆碱基。

引用

Cornell University. "Fern's sequenced genome holds environmental promise." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 July 2018. www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180711122335.htm.

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