GIẢI MÃ TRÌNH TỰ BỘ GEN CÂY DƯƠNG XỈ - MỘT HỨA HẸN TỐT ĐẸP CHO MÔI TRƯỜNG

Ngày đăng: Jul 21, 2018 4:10:28 AM

TS. Chung Anh Dũng lược dịch (21/07/2018)

Một dương xỉ nhỏ - với mỗi chiếc lá có kích thước của một con muỗi nhỏ - có thể tạo ra tác động toàn cầu cho việc hấp thụ khí carbon dioxide trong khí quyển, cố định nitơ trong nông nghiệp và xua đuổi côn trùng phá hại cây trồng.

Bộ gen đầy đủ của dương xỉ đã được giải trình tự bởi một trường đại học Cornell và nhà khoa học Viện Boyce Thompson (BTI) và các đồng nghiệp của ông trên toàn thế giới, như đã được báo cáo trên tạp chí Nature Plants.

Azolla filiculoides là một dương xỉ nước thường được tìm thấy ở các cánh đồng lúa ở châu Á, nhưng tổ tiên của nó đi xa hơn nhiều.

Azolla, nở hoa phát triển nhanh chóng này từng bao phủ Vòng Bắc Cực, đã thu hút 10 nghìn tỷ tấn carbon dioxide từ bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, và các nhà khoa học nghĩ rằng nó đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi Trái đất từ ​​một ngôi nhà nóng đến nơi mát mẻ ngày nay, ”Fay-Wei Li, một nhà sinh học tiến hóa thực vật tại BTI, trợ lý giáo sư sinh học tại Cornell và tác giả chính của công trình, cho biết:“ Fern Genomes Elucidate Land Plant Evolution và Cộng sinh Cyanobacteria."

Li và tác giả cao cấp Kathleen M. Pryer thuộc Đại học Duke đã dẫn đầu một nhóm gồm hơn 40 nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới để giải trình tự hoàn toàn. Khi nhóm giải trình tự bộ gen, họ đã xác định được một gen đặc hiệu của dương xỉ có khả năng kháng côn trùng. "Nói chung, côn trùng không thích dương xỉ, và các nhà khoa học tự hỏi tại sao", ông Li, người giải thích rằng một trong những gen của dương xỉ có khả năng chuyển từ một loại vi khuẩn. "Đó là một gen biến đổi tự nhiên, và bây giờ chúng tôi đã tìm thấy nó, nó có thể có ý nghĩa rất lớn đối với nông nghiệp."

Cố định đạm là quá trình mà thực vật sử dụng nguyên tố hóa học làm phân bón. Trong khi thực vật không thể tự cố định nitơ, Li cho biết, hệ gen của dương xỉ cho thấy có một mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn lam, một loại vi khuẩn xanh lam có năng lượng thông qua quá trình quang hợp và tạo ra oxy. Một lổ hổng đặc biệt trong lá Azolla có chứa vi khuẩn cyanobacteria để cố định nitơ, trong khi cây cung cấp nhiên liệu có đường cho vi khuẩn lam hoạt động.

"Với dữ liệu di truyền đầu tiên từ dương xỉ, các nhà khoa học có thể đạt được những thông tinh quan trọng để hiểu các gen thực vật", Li nói. "Bây giờ chúng ta có thể nghiên cứu tính chất của nó như một loại phân bón bền vững và có lẽ thu thập carbon dioxide từ khí quyển."

Dương xỉ nổi tiếng vì có bộ gen lớn, một số lớn tới 148 gigabases, tương đương 148 tỷ cặp base DNA. Trung bình, bộ gen dương xỉ là 12 gigabases – đây là một trong những lý do tại sao các nhà khoa học đã không giải trình tự toàn bộ bộ gen của chúng cho đến bây giờ. Trong khi đó, bộ gen của Azolla là 0,75 gigabases.

Tài trợ cho nghiên cứu này là từ Quỹ Khoa học Quốc gia, Quỹ Nghiên cứu Đức và Viện Genomics Bắc Kinh. Khoảng 22.000 đô la được cung cấp thông qua huy động vốn từ cộng đồng tại Experiment.com.

Nguồn https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180711122335.htm