众筹完成蕨类植物基因组测序

2020-09-08 204蕨类

2014年7月17日,世界决定要学习隐藏在美丽的漂浮小蕨类植物Azolla filiculoides中的基因组秘密。他们不仅想知道,而且他们也花了钱-通过一个名为Experiment.com的众筹网站,从123个支持者那里获得了22,160美元的巨款,众筹完成蕨类植物基因组测序。

四年后,他们付了钱,甚至更多!该项目获得了预算目标的147%的支持,这使研究人员能够测序和分析有史以来的第一个蕨类基因组。有了额外的资金,他们可以测序第二种蕨类植物Salvinia cucullata。他们的结果发表在本月的《自然植物》杂志上。

众筹完成蕨类植物基因组测序

第一作者Fay-Wei Li是纽约伊萨卡州博伊斯汤普森研究所的教授,但他是北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学的研究生研究员,开始寻找Azolla基因组。他的博士生导师是凯瑟琳·普雷尔(Kathleen Pryer),杜克大学教授,论文的最后作者。

Pryer一直试图为该项目筹集资金将近二十年。她说:“我收到了'过于传统'和'不够重要'这样的回应。” Pryer和Li共同领导了一个在线活动,您可以在此处了解更多信息,以获取对该项目的支持。

最终,他们的筹款活动吸引了中国深圳的北京基因组研究所(BGI)的注意,该组织愿意免费提供其所有测序需求。有了这些额外的支持,并与乌得勒支大学的Henriette Schlupmann建立了合作关系,他们开始了为期四年的探索未知蕨类植物基因组空间的旅程。

那么,小蕨菜到底有什么特别之处呢?

李说:“偶氮有很酷的生物学和进化史。” “ Azolla与蓝细菌共生,用于固氮,因此,数百年来,它一直被用作亚洲稻田的绿色肥料。”

研究人员发现,Azolla缺乏水蕨无法建立的更广泛的丛枝菌根和根瘤共生所必需的基因。取而代之的是,蕨类植物包含几个特定的​​基因,这些基因与它们与基因组先前已测序过的蓝藻(Nostoc)相互作用。

Pryer说:“现在我们已经有蕨类和蓝细菌可用的基因组,利用这种天然生物肥料的秘密有很大的希望,这可能有助于导致未来的可持续农业实践。”

对于研究团队来说,一个特别令人兴奋的发现是蕨类中一个重要的杀虫基因的起源,该基因最近被分离并转移到棉株上,在棉花中提供了显着的害虫防护。

研究意义

李说:“走进森林时,发现蕨类植物几乎没有或根本没有昆虫破坏的迹象,通常是非常惊人的。”研究小组发现该杀虫基因是蕨类谱系特有的,这解释了为什么大多数其他植物缺乏这种抗性。此外,他们发现该基因很可能首先通过细菌水平基因转移而出现在蕨类基因组中。

李说:“换句话说,蕨类植物抵御昆虫食草动物的能力很可能归因于细菌的'遗传天赋'。”

研究人员用前两个完整的蕨类基因组触手可及,回答了许多问题,但发现了更多的谜团需要调查。还有什么比保持基因组测序更好的方法来揭秘秘密?

“我们正在努力对更多的肥大基因组进行测序!”李说。 “作为10K植物基因组计划合作的一部分,我们正在与BGI合作,从战略上对蕨类植物的生命树进行采样,以进行基因组测序。目前,我们在测序流程中拥有大约10种蕨类物种。”

有了一点公开的“启动”,他们已经在四年内从0上升到10。

小说作家赖迪亚·马赛尔(Lydia Marcell)说:“知道我的少量财政捐款就能增加人类知识的资金,这让我感到震惊。” “了解这些基因可以为当今我们星球面临的一些巨大问题提供解决方案,我很高兴能成为其中的一部分。”

普赖尔说:“众筹完成蕨类植物基因组测序,公众和媒体对我们的项目具有重要意义的认可和确认对我们来说是一次了不起的推广和学习经历。” “非常肯定地发现人们确实关心纯科学!”

引用

Boyce Thompson Institute. "Fern-tastic! Crowdfunded fern genomes completed: Fern genomes elucidate land plant evolution and cyanobacterial symbioses." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 July 2018. www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180702111204.htm.

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