ژنومیک گیاهان: پایگاه داده عظیمی از بیش از 9000 گونه از گیاهان گلدار

کتابخانه عمومی توالی های DNA به گیاه شناسان اجازه می دهد تا تاریخچه تکاملی پیچیده گیاهان گلدار را با جزئیات بی سابقه ردیابی کنند.

توسط چن لی

بیش از 9000 گونه گیاهی بخش هایی از ژنوم خود را به عنوان بخشی از پروژه گیاهان و درختان قارچی برای زندگی (PAFTOL) که توسط باغ گیاه شناسی سلطنتی، کیو در بریتانیا هدایت می شود، تعیین توالی می کنند. این بزرگترین پایگاه داده ژنتیکی گیاهان گلدار است و می تواند به گیاه شناسان در شناسایی و حفظ گونه های در معرض خطر کمک کند.

گیاهان یا گل‌های میوه‌دار را گل نباتی می‌نامند و اکثریت قریب به اتفاق زندگی گیاهی روی زمین را تشکیل می‌دهند، به استثنای گروه‌هایی که شامل مخروطی‌ها، سرخس‌ها و خزه‌ها هستند. آنها نقش حیاتی در سراسر اکوسیستم های زمینی ایفا می کنند و مقادیر زیادی کربن را ذخیره می کنند و مقادیر زیادی اکسیژن تولید می کنند. آنها همچنین بیشتر کالری مصرفی ما را تشکیل می دهند.

در سال 2016، محققان در Kew تلاشی را برای تکمیل درختان زندگی – توصیف روابط تکاملی بین موجودات – از همه جنس‌های گیاهان و قارچ‌ها آغاز کردند. فاز اول این بر روی گیاهان گلدار متمرکز بود که شامل حدود 13600 جنس است.

ویلیام بیکر و همکارانش به جای تعیین توالی کل ژنوم، 353 ژن خاص را که در همه گیاهان سبز یافت می شود، مورد هدف قرار دادند.

بکر می‌گوید: «در نهایت با یک چالش محاسباتی عظیم روبرو می‌شوید.» این تیم مجموعه‌ای از کاوشگرها را طراحی کردند – رشته‌های کوتاهی از DNA که به دنبال توالی‌های مکمل در ژن‌هایی که می‌خواستند هدف قرار دهند، می‌جویند، که به آنها اطلاعات کافی برای ایجاد روابط بین گونه‌ها می‌دهد.

این پروژه اکنون کدهای ژنتیکی را از 9823 نمونه از گیاهان گلدار جمع آوری کرده است. این نمونه ها 99 درصد از تمام خانواده های گیاهان گلدار، و همچنین 55 درصد از همه جنس های گیاهان گلدار را نشان می دهند که بسیاری از آنها قبلاً توالی یابی نشده اند. این نشان دهنده 9404 گونه منحصر به فرد در میان تقریباً 340000 گونه آنژیوسپرم است که گمان می رود وجود دارد.

سپس، تیم با مقایسه شباهت‌ها در توالی‌های ژنی، محل قرارگیری هر جنس و در صورت امکان هر گونه از گیاهان گلدار را بر روی درخت زندگی تعیین کرد.

بیکر می گوید این پروژه نقطه عطفی در گیاه شناسی است. او می‌گوید با پوشش بی‌نظیر تنوع زیستی شناخته‌شده گیاهان، اکنون می‌توانیم تاریخچه تکاملی پیچیده گیاهان گلدار را با جزئیات بی‌سابقه ردیابی کنیم.

او می گوید: «من درخت زندگی را به جدول تناوبی نزدیکتر می دانم. “این نقشه راه اساسی، کتاب قوانین حیات روی زمین است.”

همه داده‌ها از Kew Tree of Life Explorer در دسترس عموم هستند. بیکر می گوید برای کاربردهای آن، آسمان حد است.

دانشمندان در Kew قبلاً شروع به استفاده از داده‌ها برای کشف ژنوم گیاهان برای مولکول‌های دارویی بالقوه و پیش‌بینی حساسیت درختان به آفات جدیدی کرده‌اند که انتظار می‌رود به زودی وارد بریتانیا شوند.

او می‌گوید دانستن روابط تکاملی بین گیاهان می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا پیش‌بینی کنند کدام یک بیشتر در معرض خطر هستند و استراتژی‌های حفاظتی را توسعه دهند.

اشتراک در Wild Wild Life، خبرنامه ماهانه رایگان ما که تنوع و علم حیوانات، گیاهان و دیگر ساکنان عجیب و غریب و شگفت انگیز زمین را جشن می گیرد.