Crowdfunded蕨類基因組發(fā)表
2014年7月17日,世界決定想要了解隱藏在漂亮的小浮蕨(Azolla filiculoides)中的基因組秘密。他們不僅想知道,而且還通過名為Experiment.com的眾籌網(wǎng)站從123名支持者那里支付了高達22,160美元的費用。
四年后,他們得到了他們付出的代價,甚至更多!該項目得到了預(yù)算目標的147%的支持,這使研究人員能夠?qū)Φ谝粋€蕨類植物基因組進行測序和分析。通過額外的資金,他們可以測序第二種蕨類植物Salvinia cucullata。他們的研究結(jié)果在本月出現(xiàn)在雜志自然植物。
第一作者,F(xiàn)ay-Wei Li,紐約州伊薩卡市Boyce Thompson研究所的教授,但他開始尋找Azolla基因組作為北卡羅來納州杜克大學(xué)杜克大學(xué)的研究生研究員。他的博士學(xué)位顧問是Kathleen Pryer,杜克大學(xué)教授和論文的最后一位作者。
Pryer一直試圖讓這個項目資助近二十年。她說:“我遇到了'過于非傳統(tǒng)'和'不夠重要'的回應(yīng)。”Pryer和Li一起領(lǐng)導(dǎo)了一個在線活動,您可以在這里閱讀更多信息,以獲得對該項目的支持。
最終,他們的籌款活動引起了中國深圳北京基因組學(xué)研究所(BGI)的注意,他們提出免費提供所有測序需求。通過這項額外的支持,以及與烏特勒支大學(xué)Henriette Schlupmann的合作,他們開始了為期四年的探索未知蕨類植物基因組空間的旅程。
那么有點蕨類植物有什么特別之處呢?
“Azolla有著非常酷的生物學(xué)和進化史,”李說。“Azolla與藍藻共生,用于固氮,因此它已被用作亞洲稻田的綠肥數(shù)百年。”
研究人員發(fā)現(xiàn),Azolla缺乏更廣泛的叢枝菌根和根瘤共生所必需的基因,水蕨不能建立。相反,蕨類植物含有幾種特異于它們與念珠藻(Nostoc)相互作用的基因,念珠藻的基因組先前已被測序。
“現(xiàn)在我們已經(jīng)擁有了蕨類植物和藍藻的基因組,很有希望利用這種天然生物肥料的秘密,這可能有助于未來的可持續(xù)農(nóng)業(yè)實踐,”Pryer說。
研究小組的一個特別令人興奮的發(fā)現(xiàn)是蕨類植物中一種重要的殺蟲基因的起源,這種基因最近被分離并轉(zhuǎn)移到棉花植物中,在那里它可以提供對害蟲的顯著保護。
“當你走進一片森林時,發(fā)現(xiàn)蕨類植物幾乎沒有任何昆蟲損害的跡象,通常會非常引人注目,”李說。該團隊發(fā)現(xiàn)殺蟲基因是蕨類植物譜系特異性的,這解釋了為什么大多數(shù)其他植物缺乏這種抗性。此外,他們發(fā)現(xiàn)該基因可能首先通過細菌的水平基因轉(zhuǎn)移出現(xiàn)在蕨類基因組中。
“換句話說,蕨類植物抵御昆蟲食草動物的能力很可能是由于細菌的'基因禮物',”李說。
隨著前兩個完整的蕨類植物基因組觸手可及,研究人員回答了許多問題,但發(fā)現(xiàn)了更多的謎團需要研究。除了保持基因組測序之外,解開秘密的更好方法是什么?
“我們正在開發(fā)蕨類植物以對更多的蕨類植物基因組進行測序!”李說。“作為10K植物基因組項目合作的一部分,我們正在與BGI合作,對基因組測序的生命蕨樹進行戰(zhàn)略性采樣。目前我們在測序管道中有大約10種蕨類植物。”
只有一點點公開的“kickstart”,他們在四年內(nèi)從0變?yōu)?0。
“知道我的小額財務(wù)貢獻能夠增加人類知識基金讓我震驚,”通過Experiment.com支持該項目的小說作家Lydia Marcell說。“理解這些基因可以為我們這個星球今天所面臨的一些巨大問題提供解決方案,我很高興參與其中。”
“公眾和媒體對我們的項目具有重要意義的認可和確認對我們來說是一次極好的外展和學(xué)習(xí)經(jīng)歷,”Pryer說。“我非常重申能夠直接發(fā)現(xiàn)人們對純科學(xué)的關(guān)注!”
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