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Fern Genome Decoded: Espoir pour la durabilité de l'environnement

Déverrouiller l'information génétique d'une fougère pourrait nous apporter des solutions potentielles à de multiples problèmes rencontrés par notre planète. planète dès aujourd’hui.

In génome séquençage, L'ADN le séquençage est effectué pour déterminer l’ordre des nucléotides dans chaque molécule d’ADN spécifique. Cet ordre précis est utile pour pouvoir comprendre le type d’informations génétiques contenues dans l’ADN. Étant donné que les gènes codent pour des protéines responsables de la plupart des fonctions corporelles, ces informations peuvent aider à comprendre l’effet de leur fonction dans le corps. Séquençage terminé génome d'un organisme, c'est-à-dire tout son ADN, est une tâche complexe et difficile qui doit être accomplie petit à petit en divisant l'ADN en morceaux plus petits, en les séquençant puis en assemblant le tout. Par exemple, l'humain complet génome a été séquencé en 2003, il a fallu 13 ans et un coût total de 3 milliards de dollars. Avec l'avancée de la technologie génomes peuvent être séquencés relativement plus rapidement et à moindre coût en utilisant des méthodes telles que le séquençage Sanger et le séquençage de nouvelle génération. Une fois qu’un génome est séquencé et décodé, des possibilités illimitées s’ouvrent pour identifier des domaines potentiels de recherche biologique et progresser vers le développement d’applications ciblées.

Une équipe de 40 chercheurs de l'Université Cornell et du monde entier a séquencé l'intégralité de génome d'une eau fougère appelé Azolla filiculoides1,2. On voit généralement que cette fougère pousse dans les températures plus chaudes et dans les régions tropicales du monde. Le projet visant à percer les secrets génomiques de la fougère est en préparation depuis un certain temps et a été soutenu par des fonds de 22,160 123 USD provenant de 75 bailleurs de fonds via un site de financement participatif appelé Experiment.com. Les chercheurs ont finalement reçu un financement pour réaliser le séquençage de l'Institut de génomique de Pékin en collaboration avec l'Université d'Utrecht. Cette petite espèce de fougère flottante qui s'adapte sur un ongle a une taille de génome de XNUMX gigabases (ou milliards de paires de bases). Les fougères sont connues pour avoir de grandes génomes, d'une taille moyenne de 12 gigabases, mais aucun des génomes de fougères les plus grands n'a été décodé jusqu'à présent. Un projet aussi élaboré visait à fournir des indices sur ce que pourrait être le potentiel de cette fougère.

De nombreux aspects intéressants de la fougère Azolla ont été découverts grâce à cette étude. génome étude de séquençage publiée dans Nature Plants et ont fourni une orientation pour les recherches futures sur les domaines potentiels dans lesquels cette fougère peut être bénéfique. La fougère Azolla était répandue et poussait il y a près de 50 millions d'années sur cette terre. planète autour de l’océan Arctique. À cette époque, la Terre était également plus chaude que les conditions actuelles et on pensait que cette fougère jouait un rôle important dans le maintien de la température. planète plus frais en capturant environ 10 1 milliards de tonnes de dioxyde de carbone de l’atmosphère sur une période d’un million d’années. Nous voyons ici un rôle potentiel pour cette fougère dans la lutte et la protection de notre planète du réchauffement climatique résultant du changement climatique.

On pense également que la fougère joue un rôle important dans la fixation de l'azote, un processus qui combine l'azote libre (N2) présent dans l'atmosphère – un gaz inerte disponible en abondance dans l'air – avec d'autres éléments chimiques pour créer des composés azotés plus réactifs, par exemple l'ammoniac, les nitrates, etc. qui peuvent ensuite être utilisés dans diverses applications comme les engrais à des fins agricoles. Génome les données nous parlent d'une relation symbiotique (bénéfice mutuel) de cette fougère avec une cyanobactérie nommée Nostoc azollae. La feuille de fougère héberge ces cyanobactéries dans de minuscules trous et ces bactéries fixent l'azote produisant ainsi oxygène que la fougère et les plantes en croissance environnantes pourraient utiliser. À son tour, cyano les bactéries rassembler de l'énergie grâce à la photosynthèse des plantes lorsque la fougère lui fournit du carburant. Par conséquent, cette fougère pourrait éventuellement être utilisée comme engrais vert naturel et éventuellement éliminer l’utilisation d’engrais azotés propageant des pratiques agricoles plus durables. Les auteurs disent qu'avoir à la fois génomes des cyanobactéries et maintenant des fougères, la recherche peut se concentrer sur le développement et l'adoption de telles pratiques durables. Il est intéressant de noter que la fougère Azolla est déjà ajoutée dans les rizières comme engrais vert par les agriculteurs asiatiques depuis plus de 1000 ans.

Les chercheurs ont également identifié un important gène naturellement modifié (insecticide) dans la fougère qui aurait la capacité de fournir une résistance aux insectes. Ce gène, lorsqu'il est transféré aux plants de coton, offre une protection massive contre les insectes. On pense que ce gène « insecticide » est transféré ou « donné » des bactéries sur la fougère et est considéré comme un composant très spécifique de la lignée de la fougère, c'est-à-dire qu'il a été transmis avec succès de génération en génération. La découverte d'une protection potentielle contre les insectes aura forcément un fort impact sur les pratiques agricoles.

Cette étude montre que la « science pure » consistant à découvrir la toute première information génomique provenant des fougères constitue une étape majeure vers la découverte et la compréhension des gènes végétaux cruciaux. Cela permet également de mieux comprendre l'histoire évolutive des fougères, c'est-à-dire comment leurs caractéristiques ont évolué au fil des générations. La compréhension des plantes est cruciale pour explorer et comprendre comment la flore et la faune cohabitent à l'amiable sur notre planète. planète et il faudrait accorder de l'importance à ces recherches plutôt que de les qualifier de quelque chose qui n'est pas assez important. Après le séquençage d'Azolla filiculoides et de Salvinia cucullata, plus de 10 espèces de fougères sont déjà en cours de recherche pour des recherches plus approfondies.

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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

1. Fay-Wei L et al. 2018. Fougère génomes élucider l’évolution des plantes terrestres et les symbioses cyanobactériennes. Nature Plants. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8

2. Base de fougère https://www.fernbase.org/. [Consulté le 18 juillet 2018].

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Équipe SCIEU
Équipe SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
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