科學(xué)家對(duì)整個(gè)組進(jìn)行基因測(cè)序 以便在數(shù)小時(shí)內(nèi)識(shí)別植物物種
在今天發(fā)表在科學(xué)報(bào)告上的一篇論文中,基尤皇家植物園的研究人員首次詳細(xì)介紹了現(xiàn)在可通過(guò)便攜式實(shí)時(shí)DNA測(cè)序獲得植物科學(xué)的機(jī)會(huì)。Kew科學(xué)家和論文的合著者Joe Parker說(shuō); “這項(xiàng)研究證明,我們現(xiàn)在可以快速讀取生物體的DNA序列,用最少的設(shè)備識(shí)別它。隨時(shí)隨地快速閱讀DNA應(yīng)成為許多研究領(lǐng)域的常規(guī)步驟。盡管進(jìn)行了數(shù)百年的分類(lèi)學(xué)研究,通過(guò)觀察植物所屬的物種仍然并不總是很容易找到。很少有人能夠正確識(shí)別自己園中的所有物種。“
在過(guò)去的四十年中,DNA測(cè)序已經(jīng)徹底改變了科學(xué)界,但仍然受到實(shí)驗(yàn)室的限制。使用現(xiàn)有方法,從田野工作到結(jié)果的完整實(shí)驗(yàn)來(lái)識(shí)別物種,可能很容易花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間來(lái)完成。物種識(shí)別本質(zhì)上是
一個(gè)基于現(xiàn)場(chǎng)的追求領(lǐng)域,從而限制了可依賴(lài)于它的發(fā)現(xiàn)和決策的速度。利用新技術(shù)快速和現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別物種對(duì)于科學(xué)研究,生物多樣性保護(hù)和物種犯罪斗爭(zhēng)至關(guān)重要。在這項(xiàng)新的研究中,Kew科學(xué)家
使用便攜式DNA測(cè)序儀,來(lái)自O(shè)xford Nanopore Technologies的MinION來(lái)分析斯諾登尼亞國(guó)家公園的植物物種。這是第一次在田間進(jìn)行植物的基因組測(cè)序。
這項(xiàng)技術(shù)于2015年在商業(yè)上推出,此后在南極洲,受疾病影響的偏遠(yuǎn)地區(qū)以及國(guó)際空間站使用。
本文闡述的成功之一是野外鑒定兩種無(wú)害的白花,擬南芥(Arabidopsis thaliana)和擬南芥(Arabidopsis lyrata ssp)。佩特拉行省。這是通過(guò)對(duì)植物基因組的隨機(jī)部分進(jìn)行測(cè)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的,
避免了針對(duì)特定DNA片段的棘手且耗時(shí)的過(guò)程,這是用于鑒定具有DNA的物種的更傳統(tǒng)的方法。研究人員將他們的新數(shù)據(jù)與免費(fèi)提供的參考基因組序列數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較,以進(jìn)行鑒定。至關(guān)重要的是
,他們?cè)贙ew的Jodrell實(shí)驗(yàn)室用其他DNA測(cè)序方法復(fù)制他們的實(shí)驗(yàn),這使他們能夠設(shè)計(jì)出復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以便首次了解這種新數(shù)據(jù)的有用特性。
Kew科學(xué)家兼論文合著者亞歷山大·帕帕多普洛斯說(shuō):“準(zhǔn)確的物種鑒定對(duì)于進(jìn)化和生態(tài)研究,對(duì)抗野生動(dòng)植物犯罪以及監(jiān)測(cè)稀有和受威脅物種至關(guān)重要。根據(jù)它們的外觀正確識(shí)別物種可能非常棘
手,需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)才能做得好。這尤其如此。對(duì)于沒(méi)有花的植物或加工成產(chǎn)品的植物都是如此。我們的實(shí)驗(yàn)表明,通過(guò)對(duì)田間基因組的隨機(jī)片段進(jìn)行測(cè)序,可以在收集標(biāo)本后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)獲得非
常準(zhǔn)確的物種鑒定。更傳統(tǒng)的方法需要大量的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,并且通常只提供足夠的信息來(lái)識(shí)別屬于該屬的樣本。“
它們的數(shù)據(jù)還有其他有用的屬性。該野外測(cè)序數(shù)據(jù)可用于組裝全基因組序列,作為物種的參考數(shù)據(jù)庫(kù),并有助于了解進(jìn)化關(guān)系。目前,該團(tuán)隊(duì)正在探索快速生成參考序列數(shù)據(jù)庫(kù)的可行性,該數(shù)據(jù)
庫(kù)來(lái)自各種各樣的植物,有助于Kew的生活收集和植物標(biāo)本館以及監(jiān)測(cè)植物健康的應(yīng)用。
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