Unlocking the genetic information of a fern could provide us potential solutions to multiple issues faced by our 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 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 Plants and have provided direction for future research on potential areas in which this fern can be beneficial. The fern Azolla was widespread and growing almost 50 million years ago on this planète around the Arctic Ocean. During that time Earth was also warmer compared to current conditions and this fern was thought to play a significant role in keeping the planète cooler by capturing around 10 trillion tons of carbon dioxide from the atmosphere over the course of 1 million years. Here we see a potential role for this fern in combating and protecting our planète from global warming resulted by climate change.
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.
This study shows that ‘pure science’ of unravelling first ever genomic information from ferns is a major step in the direction of uncovering and understanding crucial plant genes. It also helps in a better understanding of the evolutionary history of ferns i.e. how their features have evolved over the generations. Understanding of plants is very crucial to explore and comprehend how flora and fauna exist together amicably on our planète and such research should be given importance rather than labelling it as something which is not significant enough. After sequencing Azolla filiculoides and Salvinia cucullata, more than 10 fern species are already in pipeline for further research.
***
{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 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].
***
