Die ontsluiting van die genetiese inligting van 'n varing kan ons potensiële oplossings bied vir verskeie probleme waarmee ons planeet vandag te kampe het.
In genoomvolgordebepaling word DNS- volgordebepaling gedoen om die volgorde van nukleotiede in elke spesifieke DNS-molekule te bepaal. Hierdie presiese volgorde is van waarde om die tipe genetiese inligting wat in die DNS gedra word, te verstaan. Aangesien gene kodeer vir proteïene wat verantwoordelik is vir die meeste liggaamsfunksies, kan hierdie inligting help om die effek van hul funksie in die liggaam te verstaan. Die volgordebepaling van die volledige genoom van 'n organisme, d.w.s. al sy DNS, is 'n komplekse en uitdagende taak en moet stukkie vir stukkie gedoen word deur DNS in kleiner stukkies op te breek, hulle te volgordebepaal en dan alles saam te voeg. Byvoorbeeld, die volledige menslike genoom is in 2003 georden, wat 13 jaar geneem het en 'n totale koste van USD 3 miljard beloop het. Met vooruitgang in tegnologie kan genome relatief vinniger en teen 'n laer koste georden word deur metodes soos Sanger-volgordebepaling en volgende-generasie-volgordebepaling te gebruik. Sodra 'n genoom georden en gedekodeer is, ontstaan onbeperkte moontlikhede om potensiële areas van biologiese navorsing te identifiseer en vordering te maak met geteikende toepassingsontwikkeling.
'n Span van 40 navorsers van Cornell Universiteit en regoor die wêreld het die volledige genoom van 'n watervaring genaamd Azolla filiculoides 1,2 georden . Hierdie varing word algemeen gesien asof dit in warmer temperature en tropiese streke van die wêreld groei. Die projek om genomiese geheime van die varing te ontrafel, is al 'n rukkie in die pyplyn en is gerugsteun deur fondse van USD 22 160 van 123 ondersteuners deur 'n skarefinansieringswebwerf genaamd Experiment.com. Navorsers het uiteindelik befondsing ontvang om die volgordebepaling uit te voer van die Beijing Genomics Institute in samewerking met die Universiteit Utrecht. Hierdie klein drywende varingspesie wat oor 'n vingernael pas, het 'n genoomgrootte van 0,75 gigabases (of miljard basispare). Varings is bekend daarvoor dat hulle groot genome het , gemiddeld 12 gigabases in grootte, maar geeneen van die groter varinggenome is tot dusver gedekodeer nie. So 'n uitgebreide projek was daarop gemik om leidrade te verskaf oor wat die potensiaal van hierdie varing kan wees.
Baie interessante aspekte van varing Azolla is ontdek in hierdie genoomvolgordebepalingstudie wat in Nature Plants gepubliseer is en het rigting gegee vir toekomstige navorsing oor potensiële gebiede waarin hierdie varing voordelig kan wees. Die varing Azolla was wydverspreid en het byna 50 miljoen jaar gelede op hierdie planeet rondom die Arktiese Oseaan gegroei. Gedurende daardie tyd was die Aarde ook warmer in vergelyking met huidige toestande en daar is gedink dat hierdie varing 'n belangrike rol speel om die planeet koeler te hou deur ongeveer 10 triljoen ton koolstofdioksied uit die atmosfeer oor die verloop van 1 miljoen jaar vas te vang. Hier sien ons 'n potensiële rol vir hierdie varing in die bestryding en beskerming van ons planeet teen aardverwarming as gevolg van klimaatsverandering.
Daar word ook gedink dat die varing 'n belangrike rol speel in stikstofbinding, 'n proses wat vrye stikstof (N2) in die atmosfeer – 'n inerte gas wat volop in die lug beskikbaar is – met ander chemiese elemente kombineer om meer reaktiewe stikstofgebaseerde verbindings, bv. ammoniak, nitrate, ens., te skep, wat dan in verskeie toepassings soos kunsmis vir landboudoeleindes gebruik kan word. Genoomdata vertel ons van 'n simbiotiese verhouding (wedersydse voordeel) van hierdie varing met 'n sianobakterieë genaamd Nostoc azollae. Die varingblaar huisves hierdie sianobakterieë in klein gaatjies en hierdie bakterieë bind stikstof vas, waardeur suurstof geproduseer word wat die varing en omliggende groeiende plante kan gebruik. Op hul beurt versamel sianobakterieë energie deur die plant se fotosintese wanneer die varing dit brandstof verskaf. Daarom kan hierdie varing moontlik as 'n natuurlike groen kunsmis gebruik word en moontlik die gebruik van stikstofkunsmis uitskakel om meer volhoubare landboupraktyke te versprei. Outeurs sê dat met beide die genome van sianobakterieë en nou die varing, navorsing gefokus kan word op die ontwikkeling en aanneming van sulke volhoubare praktyke. Interessant genoeg is varing Azolla reeds vir meer as 1000 jaar deur Asiatiese boere as groen mis in rysvelde bygevoeg.
Navorsers het ook 'n belangrike natuurlik gemodifiseerde (insekdoder) geen in die varing geïdentifiseer wat gesien word dat dit die vermoë het om insekweerstand te bied. Hierdie geen, wanneer dit na katoenplante oorgedra word, bied massiewe beskerming teen insekte. Hierdie 'insekdodende' geen word vermoedelik van bakterieë na die varing oorgedra of 'begaafd' en word gesien as 'n baie spesifieke komponent van die varing se afkoms, maw dit is suksesvol van geslag tot geslag oorgedra. Die ontdekking van potensiële beskerming teen insekte sal beslis 'n sterk impak op landboupraktyke hê.
Hierdie studie toon dat 'suiwer wetenskap' om die eerste genomiese inligting ooit uit varings te ontrafel, 'n belangrike stap is in die rigting van die ontdekking en begrip van belangrike plantgene. Dit help ook met 'n beter begrip van die evolusionêre geskiedenis van varings, d.w.s. hoe hul kenmerke oor die generasies ontwikkel het. Begrip van plante is baie belangrik om te verken en te verstaan hoe flora en fauna vriendskaplik saam op ons planeet bestaan , en sulke navorsing moet belangrikheid geniet eerder as om dit te bestempel as iets wat nie betekenisvol genoeg is nie. Na die volgordebepaling van Azolla filiculoides en Salvinia cucullata, is meer as 10 varingspesies reeds in die pyplyn vir verdere navorsing.
***
Bronne)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Varinggenome verduidelik landplantevolusie en sianobakteriese simbioses. Nature Plants . 4(7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Fernbase https://www.fernbase.org/ . [Besoek op 18 Julie 2018].
***
