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Fern Genome Decoded: Hope for Environmental Sustainability (Esperanza de sostenibilidad ambiental)

Desbloquear la información genética de un helecho podría proporcionarnos soluciones potenciales a múltiples problemas que enfrenta nuestra avión .

In genoma, secuenciación ADN La secuenciación se realiza para determinar el orden de los nucleótidos en cada molécula de ADN específica. Este orden exacto es valioso para poder comprender el tipo de información genética que contiene el ADN. Dado que los genes codifican proteínas que son responsables de la mayoría de las funciones corporales, esta información puede ayudar a comprender el efecto de su función en el cuerpo. Secuenciación completa genoma, de un organismo, es decir, todo su ADN, es una tarea compleja y desafiante y debe realizarse poco a poco, rompiendo el ADN en pedazos más pequeños, secuenciandolos y luego juntándolos todos. Por ejemplo, el ser humano completo. genoma, fue secuenciado en 2003 tomó 13 años y un costo total de 3 mil millones de dólares. Con el avance de la tecnología de sus genomas se puede secuenciar relativamente más rápido y a menor costo utilizando métodos como la secuenciación de Sanger y la secuenciación de próxima generación. Una vez que se secuencia y decodifica un genoma, se abren posibilidades ilimitadas para identificar áreas potenciales de investigación biológica y avanzar hacia el desarrollo de aplicaciones específicas.

Un equipo de 40 investigadores de la Universidad de Cornell y de todo el mundo ha secuenciado el sistema completo genoma, de un agua helecho llamado Azolla filiculoides1,2. Se ve comúnmente que este helecho crece en temperaturas más cálidas y en regiones tropicales del mundo. El proyecto de desentrañar los secretos genómicos del helecho lleva un tiempo en trámite y fue respaldado con fondos de 22,160 dólares de 123 patrocinadores a través de un sitio de financiación colectiva llamado Experiment.com. Finalmente, los investigadores recibieron financiación para llevar a cabo la secuenciación del Instituto de Genómica de Beijing en colaboración con la Universidad de Utrecht. Esta pequeña especie de helecho flotante que cabe sobre la uña de un dedo tiene un tamaño de genoma de 75 gigabases (o mil millones de pares de bases). Se sabe que los helechos tienen grandes de sus genomas, de un tamaño promedio de 12 gigabases, sin embargo, hasta ahora ninguno de los genomas de helechos más grandes ha sido decodificado. Un proyecto tan elaborado tenía como objetivo proporcionar pistas sobre cuál podría ser el potencial de este helecho.

En este estudio se han descubierto muchos aspectos interesantes del helecho Azolla. genoma, estudio de secuenciación publicado en Nature Plants y han proporcionado orientación para futuras investigaciones sobre áreas potenciales en las que este helecho puede ser beneficioso. El helecho Azolla estaba muy extendido y crecía hace casi 50 millones de años en esta zona. avión alrededor del Océano Ártico. Durante ese tiempo, la Tierra también era más cálida en comparación con las condiciones actuales y se pensaba que este helecho desempeñaba un papel importante en el mantenimiento de la temperatura. avión más frío al capturar alrededor de 10 billones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera en el transcurso de 1 millón de años. Aquí vemos un papel potencial para este helecho en la lucha y protección de nuestra avión del calentamiento global resultante del cambio climático.

También se cree que el helecho desempeña un papel importante en la fijación de nitrógeno, un proceso que combina el nitrógeno libre (N2) en la atmósfera (un gas inerte disponible en abundancia en el aire) con otros elementos químicos para crear compuestos a base de nitrógeno más reactivos, como el amoníaco. nitratos, etc., que luego se pueden utilizar en diversas aplicaciones, como fertilizantes para fines agrícolas. Genoma Los datos nos hablan de una relación simbiótica (beneficio mutuo) de este helecho con una cianobacteria llamada Nostoc azollae. La hoja del helecho alberga estas cianobacterias en pequeños agujeros y estas bacterias fijan nitrógeno produciendo así oxígeno que el helecho y las plantas en crecimiento circundantes podrían usar. A su vez, ciano bacterias fotosintéticas Recoge energía a través de la fotosíntesis de la planta cuando el helecho le proporciona combustible. Por lo tanto, este helecho posiblemente podría usarse como fertilizante verde natural y posiblemente eliminar el uso de fertilizantes nitrogenados propagando prácticas agrícolas más sostenibles. Los autores dicen que tener tanto el de sus genomas de las cianobacterias y ahora de los helechos, la investigación puede centrarse en el desarrollo y la adopción de dichas prácticas sostenibles. Curiosamente, los agricultores asiáticos ya han añadido el helecho Azolla a los arrozales como abono verde durante más de 1000 años.

Los investigadores también han identificado un gen importante modificado naturalmente (insecticida) en el helecho que parece tener la capacidad de proporcionar resistencia a los insectos. Este gen, cuando se transfiere a las plantas de algodón, proporciona una protección masiva contra los insectos. Se cree que este gen "insecticida" se transfiere o "regala" de las bacterias al helecho y se considera que es un componente muy específico del linaje del helecho, es decir, se ha transmitido con éxito de generación en generación. El descubrimiento de una protección potencial contra los insectos seguramente tendrá un fuerte impacto en las prácticas agrícolas.

Este estudio muestra que la "ciencia pura" de desentrañar por primera vez información genómica de los helechos es un paso importante hacia el descubrimiento y la comprensión de genes vegetales cruciales. También ayuda a comprender mejor la historia evolutiva de los helechos, es decir, cómo han evolucionado sus características a lo largo de las generaciones. La comprensión de las plantas es fundamental para explorar y comprender cómo la flora y la fauna conviven amigablemente en nuestro planeta. avión y a esa investigación se le debe dar importancia en lugar de etiquetarla como algo que no es lo suficientemente significativo. Después de secuenciar Azolla filiculoides y Salvinia cucullata, más de 10 especies de helechos ya están en proceso de investigación.

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{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

1. Fay-Wei L et al. 2018. Helecho de sus genomas dilucidar la evolución de las plantas terrestres y las simbiosis de cianobacterias. Nature Plants. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8

2. base de helecho https://www.fernbase.org/. [Consultado el 18 de julio de 2018].

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Equipo SCIEU
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