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

LES SCIENCESLA BIOLOGIEFern Genome Decoded: Espoir pour la durabilité de l'environnement

Déverrouiller les informations génétiques d'une fougère pourrait nous fournir des solutions potentielles aux multiples problèmes auxquels notre planète est confrontée 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 exact est précieux pour comprendre le type d'information génétique contenue dans l'ADN. Étant donné que les gènes codent pour des protéines qui sont responsables de la plupart des fonctions corporelles, ces informations peuvent aider à comprendre l'effet de leur fonction dans le corps. Le séquençage du génome complet d'un organisme, c'est-à-dire de tout son ADN, est une tâche complexe et difficile qui doit être effectuée petit à petit en brisant l'ADN en plus petits morceaux, en les séquençant et en les assemblant ensuite. Par exemple, le séquençage complet du génome humain en 2003 a duré 13 ans et un coût total de 3 milliards de dollars. Avec les progrès technologiques, les génomes peuvent être séquencés relativement plus rapidement et à moindre coût en utilisant des méthodes telles que le séquençage de 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 le génome complet d'une eau fougère appelé Azolla filiculoides1,2. Cette fougère pousse généralement dans des températures plus chaudes et dans les régions tropicales du monde. Le projet de 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 de 75 contributeurs via un site de financement participatif appelé Experiment.com. Les chercheurs ont finalement reçu un financement pour effectuer 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 12 gigabases (ou milliard de paires de bases). Les fougères sont connues pour avoir de grands génomes, d'une taille moyenne de XNUMX gigabases, mais aucun des plus grands génomes de fougères 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 lors de cette étude de séquençage du génome publiée dans Nature Plantes 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 planète autour de l'océan Arctique. Pendant cette période, 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 fraîcheur de la planète en capturant environ 10 1 milliards de tonnes de dioxyde de carbone de l'atmosphère au cours d'un million d'années. Ici, nous voyons un rôle potentiel pour cette fougère dans la lutte et la protection de notre planète contre le 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) dans l'atmosphère - un gaz inerte disponible en abondance dans l'air - avec d'autres éléments chimiques pour créer des composés à base d'azote plus réactifs, par exemple l'ammoniac, nitrates, etc. qui peuvent ensuite être utilisés dans diverses applications comme les engrais à des fins agricoles. Les données du génome nous renseignent sur 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 recueillir 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 en propageant des pratiques agricoles plus durables. Les auteurs disent qu'ayant à la fois les génomes des cyanobactéries et maintenant la fougère, la recherche peut se concentrer sur le développement et l'adoption de telles pratiques durables. Fait intéressant, la fougère Azolla a déjà été 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 démêler les toutes premières informations génomiques des fougères est une étape majeure vers la découverte et la compréhension de gènes végétaux cruciaux. Cela aide également à 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 très cruciale pour explorer et comprendre comment la flore et la faune coexistent à l'amiable sur notre planète et une telle recherche devrait avoir de l'importance plutôt que de la 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 préparation 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. Les génomes des fougères élucident l'évolution des plantes terrestres et les symbioses cyanobactériennes. Nature Plantes. 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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