Odklepanje genetskih informacij o praproti bi nam lahko ponudilo možne rešitve za številne težave, s katerimi se sooča naš planet danes.
In genoma zaporedje, DNA sekvenciranje se izvaja za določitev vrstnega reda nukleotidov v vsaki specifični molekuli DNA. Ta natančen vrstni red je pomemben za razumevanje vrste genetskih informacij, ki jih vsebuje DNK. Ker geni kodirajo beljakovine, ki so odgovorne za večino telesnih funkcij, lahko te informacije pomagajo razumeti učinek njihovega delovanja v telesu. Zaporedje končano genoma organizma, tj. vsa njegova DNK je zapletena in zahtevna naloga, ki jo je treba opraviti po delih z razbijanjem DNK na manjše koščke, njihovim zaporedjem in nato vse skupaj. Na primer popoln človek genoma je bila sekvencirana leta 2003, trajalo je 13 let in skupaj stalo 3 milijarde USD. Z napredkom tehnologije genomi je mogoče sekvencirati relativno hitreje in po nižji ceni z uporabo metod, kot sta Sangerjevo sekvenciranje in Sekvenciranje naslednje generacije. Ko je genom sekvenciran in dekodiran, se odprejo neomejene možnosti za prepoznavanje potencialnih področij bioloških raziskav in napredek v smeri ciljnega razvoja aplikacij.
Skupina 40 raziskovalcev z univerze Cornell in po vsem svetu je sekvencirala celotno genoma vode praproti imenovano Azolla filiculoides1,2. Ta praprot običajno raste pri višjih temperaturah in v tropskih predelih sveta. Projekt razkrivanja genomskih skrivnosti praproti je bil v pripravi že nekaj časa in je bil podprt s sredstvi v višini 22,160 USD od 123 podpornikov prek spletnega mesta za množično financiranje Experiment.com. Raziskovalci so sčasoma prejeli sredstva za izvedbo sekvenciranja od Inštituta za genomiko v Pekingu v sodelovanju z univerzo Utrecht. Ta majhna lebdeča vrsta praproti, ki se prilega nohtu, ima velikost genoma 75 gigabaz (ali milijarde baznih parov). Znano je, da imajo praproti velike genomi, v povprečju velikosti 12 gigabaz, vendar nobeden od večjih genomov praproti doslej ni bil dekodiran. Namen tako zapletenega projekta je bil zagotoviti namige o tem, kakšen bi lahko bil potencial te praproti.
Pri tem je bilo odkritih veliko zanimivih vidikov praproti Azolla genoma študija sekvenciranja, objavljena v Naravne rastline in so zagotovili usmeritev za prihodnje raziskave potencialnih področij, kjer je lahko ta praprot koristna. Praprot Azolla je bila razširjena in je rasla na tem že pred skoraj 50 milijoni let planet okoli Arktičnega oceana. V tem času je bila Zemlja tudi toplejša v primerjavi s sedanjimi razmerami in mislili so, da ima ta praprot pomembno vlogo pri ohranjanju planet hladnejši z zajemanjem približno 10 trilijonov ton ogljikovega dioksida iz ozračja v enem milijonu let. Tu vidimo potencialno vlogo te praproti v boju proti naši in zaščiti naših planet zaradi globalnega segrevanja, ki je posledica podnebnih sprememb.
Prav tako naj bi imela praprot pomembno vlogo pri fiksaciji dušika, procesu, ki združuje prosti dušik (N2) v ozračju – inertni plin, ki je v zraku na voljo v izobilju – z drugimi kemičnimi elementi, da se ustvarijo bolj reaktivne spojine na osnovi dušika, npr. nitrati itd., ki se nato lahko uporabljajo v različne namene, kot je gnojilo za kmetijske namene. Genom podatki nam govorijo o simbiotskem odnosu (vzajemni koristi) te praproti s cianobakterijo Nostoc azollae. List praproti gosti te cianobakterije v majhnih luknjah in te bakterije vežejo dušik in tako proizvajajo kisik ki bi jo lahko uporabljala praprot in okoliške rastline. Po drugi strani pa ciano bakterije zbirajo energijo s fotosintezo rastline, ko ji praprot zagotavlja gorivo. Zato bi lahko to praprot morda uporabili kot naravno zeleno gnojilo in po možnosti odpravili uporabo dušikovih gnojil s spodbujanjem bolj trajnostnih kmetijskih praks. Avtorji pravijo, da imajo oboje genomi cianobakterij in zdaj praproti, se lahko raziskave osredotočijo na razvoj in sprejetje takšnih trajnostnih praks. Zanimivo je, da azijski kmetje že več kot 1000 let dodajajo praprot Azolla na riževa polja kot zeleno gnojilo.
Raziskovalci so odkrili tudi pomemben naravno spremenjen (insekticid) gen v praproti, za katerega se zdi, da ima sposobnost zagotavljanja odpornosti na žuželke. Ta gen, ko se prenese na rastline bombaža, zagotavlja ogromno zaščito pred žuželkami. Ta "insekticidni" gen naj bi bil prenesen ali "podarjen" iz bakterij na praprot in je videti kot zelo specifična sestavina praprotnega rodu, tj. uspešno se je prenašal iz roda v rod. Odkritje potencialne zaščite pred žuželkami bo zagotovo močno vplivalo na kmetijske prakse.
Ta študija kaže, da je 'čista znanost' o odkrivanju prvih genomskih informacij iz praproti pomemben korak v smeri odkrivanja in razumevanja ključnih rastlinskih genov. Pomaga tudi pri boljšem razumevanju evolucijske zgodovine praproti, tj. kako so se njihove značilnosti razvijale skozi generacije. Razumevanje rastlin je zelo pomembno za raziskovanje in razumevanje, kako rastlinstvo in živalstvo prijateljsko obstajata skupaj na našem planet in takšnim raziskavam je treba dati pomen, namesto da bi jih označili za nekaj, kar ni dovolj pomembno. Po sekvenciranju Azolla filiculoides in Salvinia cucullata je več kot 10 vrst praproti že v pripravi za nadaljnje raziskave.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Praprot genomi razjasniti razvoj kopenskih rastlin in cianobakterijske simbioze. Naravne rastline. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Praprotnica https://www.fernbase.org/. [Dostop 18. julija 2018].
***
