معلومة

كيف يمكنك تسلسل جينوم الشجرة؟

كيف يمكنك تسلسل جينوم الشجرة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أكتب اقتراح منحة ، وسيشمل جزء من البحث تسلسل ومقارنة الحمض النووي من الأشجار في أمريكا واليابان. كيف يحلل المرء جينوم الشجرة ويقارنه بجينوم محدد؟


في مقالات المجلات ، يقومون بإجراء العديد من الدراسات كل عام يصفون أحدث الأدوات والإجراءات لتسلسل الجينوم النباتي.

من خلال البحث لمدة 5 دقائق لديك نتائج من هذا النوع:

http://www.pnas.org/content/95/16/9693.full

تضمنت البروتوكولات مجموعات متاحة تجاريًا (على سبيل المثال ، Qiagen's RNeasy Plant Minikit) ، وبروتوكولات معمل استخراج الحمض النووي الريبي غير التجارية (على سبيل المثال ، CTAB ، حمض الفينول) والطرق الهجينة التي تجمع بين مكونات كل من المجموعات التجارية وبروتوكولات المختبر. البروتوكولات المفصلة المستخدمة لجميع العزلات متاحة على الإنترنت في الملحق S1. http://journals.plos.org/plosone/article؟id=10.1371/journal.pone.0050226

تم أخذ عينات الأنسجة والأعضاء لتحليل اللطخة الشمالية لأنماط التعبير الجيني خلال موسم النمو وتم تجميدها في النيتروجين السائل ، ثم تخزينها عند -80 درجة مئوية. عينات طرف الالتقاط هي الطرف 1-2 سم من الأنسجة الجذعية النضرة المأخوذة من الفروع المطولة والقادة الطرفية. تم حصاد نسيج الخشب غير الناضج باستخدام مقشرة نباتية من سطح السيقان الخشبية بعد إزالة اللحاء ، ويتضمن خلايا ذات جدران خلوية أولية مشتقة من المنطقة المحببة عبر منطقة تمدد الخلايا الشعاعية. كانت رنا الخشب المضغوط والخشب الجانبي غير الناضج هي تلك المستخدمة في تحضير المكتبات ، بينما يشير الخشب العمودي غير الناضج إلى عينات مأخوذة من سيقان أشجار التحكم التي تنمو عموديًا. تم جمع النسيج الموصوف باسم "اللحاء" من السطح الداخلي لحاء السيقان العمودية ويتضمن في الواقع الأدمة المحيطية والأنسجة الأخرى بالإضافة إلى اللحاء النشط. تم جمع الغرسات من سطح السيقان الخشبية العمودية ذات السطح الخشبي بعد حصاد نسيج الخشب غير الناضج ويتضمن الخلايا التي شكلت جدران خلوية ثانوية قوية بما يكفي لمقاومة الحصاد بواسطة مقشرة الخضروات. تم توسيع عينات الإبر بشكل جزئي من إبر الأحداث.

إليك بعض النصوص الأخرى التي يمكنك التحقق منها

http://www.pnas.org/content/106/31/12794.full

https://bmcevolbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2148-7-214

From_field_to_film_Rapid_sequencing_methods_for_field-collection_plant_species

استغرق الأمر مني 5 دقائق للعثور على هذه المعلومات من خلال البحث عن مقالات عن

طرق تسلسل النبات


جينوم لشجرة الزيتون

بصفتي من سكان البحر الأبيض المتوسط ​​الأصليين ، يجب أن أعترف بأنني مدمن على زيت الزيتون. في المنزل ، نحصل على هذا السائل الذهبي واللذيذ بكميات كبيرة ، حيث نستخدمه في كل طبق تقريبًا. لحسن الحظ ، فإن إدماني المعترف به لا يدعو للقلق كثيرًا.

على العكس من ذلك ، فإن الثراء في الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة لزيت الزيتون قد أشادت به العديد من الدراسات الغذائية. من بين العديد من أصناف زيت الزيتون المختلفة ، بيكوال هي واحدة من المفضلة. تعجبني نكهته القوية ، لا سيما عندما يتعلق الأمر ببكر إضافي ، وغير مصفى ، ومعصور على البارد ، من أي من صغار المنتجين الذين لا يزالون يتعاملون مع أشجارهم ومنتجاتهم بوقت ورعاية كافيين.

تاريخ شجرة الزيتون

يمكن أن تشكل أشجار الزيتون نفسها آثارًا حية. غالبًا ما يصل عمر هذه الأشجار إلى أكثر من ألف عام ، فإن جمال هذه الأشجار ليس في حجمها ، وهو متواضع بشكل عام ، ولكن في الأشكال المتقلبة من جذوعها ، وهي شهادة على النمو البطيء في مناخ قاسي.

شجرة زيتون البحر الأبيض المتوسط ​​هي واحدة من أولى المحاصيل المستأنسة ، مع ظهور أول دليل زراعي من أوائل العصر البرونزي. من أقدم مراكز التدجين في بلاد الشام ، انتشر فن زراعة أشجار الزيتون حول حوض البحر الأبيض المتوسط ​​من قبل حضارات متنوعة.

على الرغم من الكثير من البحث ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة المتعلقة بتاريخ تدجين شجرة الزيتون ، ولا نعرف سوى القليل جدًا عن المحددات الجينية لصفات مختارة في الأصناف المختلفة.

في الوقت الحاضر ، يتم إنتاج ما يقرب من 3 ملايين طن من زيت الزيتون سنويًا ، وهناك العديد من أنواع الزيتون المختلفة ، ولكل منها نكهة وملمس خاص. مع النمو البطيء والعقود اللازمة للوصول إلى الإنتاج الكامل ، من اللافت للنظر كيف كانت عملية التدجين واختيار سمات الأشجار الجديدة وأنواع الزيتون مدفوعة عبر الأجيال.

على الرغم من الكثير من البحث ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة المتعلقة بتاريخ تدجين شجرة الزيتون ، ولا نعرف سوى القليل جدًا عن المحددات الجينية لصفات مختارة في الأصناف المختلفة.

أول جينوم لشجرة الزيتون

تم منع المزيد من التقدم في معرفتنا جزئيًا بسبب عدم وجود جينوم مرجعي لهذا المحصول المهم. لم يعد هذا هو الحال ، حيث تم نشر أول تجميع لجينوم شجرة زيتون البحر الأبيض المتوسط ​​وشروحه في مقالتنا في GigaScience.

تركز المقالة على وصف التجميع والتعليق التوضيحي لجينوم تم الحصول عليه من شجرة عمرها 1300 عام من فارجا تشكيلة. العديد من التحليلات الإضافية جارية وستشكل أجزاء من المنشورات المتتالية.

تعمل إستراتيجية النشر هذه على تسريع إطلاق الجينوم المرجعي للمجتمع العلمي دون أي قيود ، وتتيح لنا تركيز المقالات اللاحقة على أسئلة محددة ذات صلة بيولوجية. يستخدم نهج التجميع الخاص بنا مزيجًا من تسلسلات القراءة القصيرة لمجمعات الفوسميد وبنادق الجينوم الكاملة ، والتي تمكننا من الوصول إلى مستوى عالٍ من الاكتمال مع البيانات.

على الرغم من عدم وجود ذلك في خططنا الأولية ، إلا أن اكتشاف آثار كبيرة للمادة الوراثية & # 8216 تلوث & # 8217 مكننا من تجميع جينوم مجموعة جديدة من الفطريات جزئيًا Aerobasilium pullulans، والتي من المعروف أنها مرتبطة بأشجار الزيتون. بالنسبة للتحليلات الأولى لجينوم شجرة الزيتون ، فإن أكثر الاكتشافات أهمية هو وجود ذخيرة جينية موسعة مقارنة بالنباتات الأخرى ، بما في ذلك زهرة القرد الأصفر (Erythranthe guttata) ، الذي ينتمي إلى نفس الترتيب التصنيفي لشجرة الزيتون (lamiales).

تشير نسبة 2 إلى 1 تقريبًا في عدد الجينات بين شجرة الزيتون والزهرة البرية ، وأنماط التشابه بينهما ، إلى حدوث توسع جيني حديث على نطاق واسع في النسب يؤدي إلى شجرة الزيتون

يمكن أن تنشأ أعداد الجينات المتضخمة أيضًا من مشاكل التجميع في الكائنات ثنائية الصبغيات ، عندما تنتهي الأليلات المتميزة من نفس المنطقة الجينومية في كونتيجات مختلفة. لقد تجاهلنا هذا العامل من خلال التأكيد على أن الجينات المكررة مؤخرًا في شجرة الزيتون لم يكن لديها مستوى أقل بكثير من تغاير الزيجوت ، كما هو متوقع إذا كان ناتجًا عن الأداة التجميعية المذكورة.

تشير نسبة 2 إلى 1 تقريبًا في عدد الجينات بين شجرة الزيتون والزهرة البرية ، وأنماط التشابه بينهما ، إلى حدوث توسع جيني حديث واسع النطاق في السلالة المؤدية إلى شجرة الزيتون. تعد مضاعفات الجينوم الكاملة شائعة في التاريخ التطوري للنباتات ، بما في ذلك المحاصيل الأكثر تحليلاً. إن تحديد متى وكيف وسع جينوم شجرة الزيتون مخزونه الجيني هو جزء كبير من التركيز الحالي لمشروعنا.

تعزيز البحث

إن توفر مجموعة الجينوم المرجعية للأنواع سيعزز البحث في شجرة الزيتون. إعادة تسلسل الجينوم ، وهو أكثر فعالية من حيث التكلفة من من جديد التسلسل ، سيساعدنا في توضيح ماضي شجرة الزيتون (من التاريخ المبكر للتدجين) من خلال مقارنة عدة سلالات فرعية من الأقارب البرية بأصل الأصناف المختلفة ، ودراسة التركيب الجيني وكشف المناطق الخاضعة لانتقاء قوي.

سيساعدنا تحليل التنوع الجيني بين الأصناف المختلفة والأقارب البرية أيضًا على فهم كيفية تحديد السمات المختلفة ، حيث تظل القواعد الجزيئية الأساسية للاختلافات المظهرية بما في ذلك النكهة والحجم ومحتوى الزيت غير مفهومة جيدًا.

إن الدراسات التي تدعم الجينوم مثل تحليل التعبير الجيني لتطوير الواسمات الجينية ستستفيد بالتأكيد من هذا المورد ، وستعزز فهم فسيولوجيا شجرة الزيتون وتفاعلاتها مع مسببات الأمراض والكائنات الحية الأخرى المرتبطة بها. في نهاية المطاف ، ستمهد هذه المعرفة الطريق لتحسين التعامل مع أشجار الزيتون ، وتسريع برامج التربية التي تهدف إلى إنشاء أصناف جديدة. أنا بالفعل أسيل لعابي ، وأشعر بالحاجة إلى خبز محمص مقرمش مغطى بزيت الزيتون وقليل من الملح.


قسم علم الأحياء

تُعرف Daphnia pulex ، المعروفة عمومًا باسم برغوث الماء ، بأنها أول قشريات يتم تسلسل جينومها. على الرغم من أنه بحجم حبة الأرز ، إلا أن كائن المياه العذبة هذا يحتوي على معظم الجينات ، حوالي 31000 ، من أي حيوان تمت دراسته حتى الآن ، بما في ذلك البشر ، الذين لديهم 23000 جين فقط. أعلن علماء من اتحاد جينوم برغوث الماء (DGC) عن النتائج التي توصلوا إليها في عدد 4 فبراير من مجلة Science.

الاتحاد ، وهو عبارة عن شبكة تضم أكثر من 475 باحثًا في جميع أنحاء العالم ، يقودها مركز IU Bloomington لعلم الجينوم والمعلوماتية الحيوية (CGB) ، وقد تم دعم تسلسل الجينوم من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ومعهد الجينوم المشترك رقم 8217s.

تمت دراسة Daphnia لأكثر من قرن من الزمان ، لكن هذه الحشرات الدقيقة لا تزال قادرة على المفاجأة. تم الإبلاغ عن عشر اكتشافات جديدة مهمة عن Daphnia في المقالة ، & # 8220 The Ecoresponsive Genome of Daphnia pulex ، & # 8221 كتبها قائد المشروع John K. Colbourne ، وآخرون. بالإضافة إلى ذلك ، تم نشر ما يقرب من 40 ورقة مرافقة بناءً على البيانات الموجودة في الدراسة. تشمل النتائج حقيقة أن 35٪ من جيناتها جديدة على العلم ، وغير موثقة حرفيًا في أي كائن حي آخر ، ومن بين جميع جينومات المفصليات المتسلسلة (الحشرات والقشريات وأقاربها) التي تمت دراستها حتى الآن ، فإن Daphnia تشترك في معظم الجينات مع البشر.

& # 8220 تعديل أدوات الجينوم للبحث ، المطبقة على الأسئلة المبنية على البيئة الحيوانية والتركيبات السكانية ، وتحويل Daphnia إلى أنواع نموذجية متعددة الاستخدامات لفهم (1) آليات الوراثة والتنمية ، (2) عملية التأقلم الفسيولوجي والتكيف الجيني مع البيئات المتغيرة و (3) الأساس الجيني والبيئي للسمات المظهرية المعقدة ، & # 8221 تنص على موقع الاتحاد & # 8217s. & # 8220A توثق الأدبيات الغنية كيف تتكيف Daphnia مع المصاعب البيئية ، فمن المعروف أنها من الأنواع الخافرة الحساسة في النظم البيئية للمياه العذبة وتستخدم على نطاق واسع في دراسات السمية البيئية. على نحو متزايد ، يتم استخدام Daphnia كأنواع بديلة لفهم الاستجابات الجينية للضغوط البيئية التي تعد عوامل مهمة في صحة الإنسان ورفاهه. & # 8221

أشاد أستاذ الأحياء بيتر شيرباس ، مدير CGB ، بالمشروع و # 8217 جهود ، قائلاً & # 8220 إن تجميع العديد من الخبراء حول هدف بحث مشترك ليس بالأمر الهين. من الواضح أننا فخورون بالدور التحفيزي لـ CGB & # 8217s. يشير مشروع الجينوم إلى بلوغ Daphnia كأداة بحثية للتحقيق في الأسس الجزيئية للمشاكل البيئية والبيئية الرئيسية. & # 8221

قائد مشروع Daphnia جون كولبورن. مصدر الصورة: J. Colbourne. مدير التسلسل CGB Keithanne Mockaitis هو جزء من مشروع Cacao. الصورة: بإذن من كلية الآداب والعلوم

تم تأليف الورقة الرئيسية التي تصف تسلسل جينوم Daphnia & # 8217s من قبل 20 عالمًا من IU بما في ذلك الأساتذة وزملاء ما بعد الدكتوراه وطلاب الدراسات العليا من كليات الفنون والعلوم والشؤون العامة والبيئية والمعلوماتية والحوسبة ، وقد تم دعمها جزئيًا بواسطة مبادرة METACyt في جامعة إنديانا ، التي تم تمويلها جزئيًا من خلال منحة كبيرة من Lilly Endowment، Inc. ساهم أيضًا الباحثون الرئيسيون وموظفو المختبرات من مختبرات الأحياء التابعة لمايك لينش ومات هان وجوستين أندروز.

مشروع علم الجينوم الكبير الآخر الذي ساهمت فيه CGB بشكل كبير هو تسلسل وتحليل Theobroma cacao ، الشجرة التي تنتج حبوب الكاكاو التي يتم معالجتها إلى شوكولاتة. في سبتمبر من العام الماضي ، أعلنت شركة مارس للحلوى ، راعية المشروع & # 8217s ، ورئيسة مشروع CGB ، Keithanne Mockaitis ، أن جينوم الكاكاو قد تم تسلسله. هذا هو أكبر جينوم قام CGB بترتيب تسلسله حتى الآن ، مع تقدير ما يقرب من 400 مليون زوج أساسي و 35000 جين.

تكتسب أهمية هذا المشروع أهمية كبيرة حيث يستخدم المزارعون والمربون في آسيا وأمريكا الجنوبية وغرب إفريقيا هذه النتائج الجينية لتحسين مخزون زراعتهم. مع إعلان سبتمبر ، تم إصدار البيانات للجمهور باسم قاعدة بيانات جينوم الكاكاو. صرح Keithanne Mockaitis ، مدير التسلسل في CGB ، & # 8220 عندما تحتاج إلى الانتظار لمدة ثلاث سنوات أو أكثر لشجرة تزرعها لتحمل الحبوب التي تبيعها ، فأنت تريد أكبر قدر ممكن من المعلومات حول الشتلات التي تزرعها. إن نشر بيانات الجينوم بشكل عام يمكّن المربين والمزارعين والباحثين في جميع أنحاء العالم من استخدام مجموعة مشتركة من الأدوات ، ومشاركة المعلومات التي ستساعدهم في مكافحة انتشار الأمراض في محاصيلهم. & # 8221 يمكن أن تساعد النتائج أيضًا في الحد من الفقر في هذه البلدان حيث يمكن أن يؤدي وجود بيانات جينوم أكثر موثوقية إلى محاصيل أكثر استدامة.

مشروع Cacao Genome عبارة عن اتحاد من الشركاء الأكاديميين والحكوميين والصناعيين بقيادة شركة Mars Inc. ووزارة الزراعة الأمريكية ، بما في ذلك جامعة إنديانا وجامعة كليمسون وجامعة ولاية واشنطن والمركز الوطني لموارد الجينوم ومنظمة غير ربحية الملكية الفكرية العامة موارد الزراعة (PIPRA) ، ومعهد HudsonAlpha ، وشركة IBM.

ومن بين المساهمين الآخرين في IU في المشروع شركاء أبحاث CGB جيمس فورد وزاك سميث ، ومحلل البيانات رام بوديشيتي ، ودون جيلبرت ، خبير المعلومات الحيوية في قسم علم الأحياء.


التطوير السريع للموارد الجينومية في أشجار الغابات

تتطور موارد الجينوم بسرعة في أشجار الغابات على الرغم من التحديات المرتبطة بالعمل مع كائنات كبيرة طويلة العمر وأحيانًا جينومات كبيرة جدًا [2]. ومع ذلك ، كان تسلسل الجينوم الكامل بطيئًا في التقدم في أشجار الغابات بسبب قيود التمويل والحجم الكبير لجينومات الصنوبر. خشب قطني أسود (Populus trichocarpa تور. & amp Gray) هو أول جينوم لشجرة الغابات يتم ترتيب تسلسله بواسطة معهد الجينوم المشترك لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE / JGI) [6] (الجدول 1). يحتوي خشب القطن الأسود على جينوم صغير نسبيًا (450 ميجا بايت) وهو من أنواع المواد الأولية المستهدفة لإنتاج الإيثانول السليلوزي ، وبالتالي يلائم أولوية وزارة الطاقة / المعهد الياباني للطاقة لتسلسل أنواع المواد الأولية للطاقة الحيوية. الجنس حور يحتوي على أكثر من 30 نوعًا (الحور الرجراج والقطن) بأحجام جينوم تبلغ حوالي 500 ميجا بايت. يتم ترتيب العديد من الأنواع بواسطة DOE / JGI ، ومجموعات أخرى حول العالم ، ويبدو من المحتمل أن جميع أعضاء الجنس سيكون لديهم قريبًا تسلسل الجينوم (الجدول 1). كانت شجرة الغابة التالية التي تم ترتيب تسلسلها هي اللثة المغمورة (أوكالبتوس غرانديز BRASUZ1 ، وهي عضو في عائلة Myrtaceae) ، مرة أخرى بواسطة DOE / JGI. تعتبر أنواع الأوكالبتوس وأنواعها الهجينة من الأنواع التجارية المهمة التي تزرع في أستراليا الأصلية والعديد من المناطق في جميع أنحاء نصف الكرة الجنوبي. يتم ترتيب العديد من أنواع الأوكالبتوس (الجدول 1) ، ولكل منها جينومات صغيرة نسبيًا (500 ميجا بايت) ، ولكن من المحتمل أن يستغرق الأمر سنوات عديدة قبل اكتمال جميع أعضاء هذا الجنس البالغ عددهم 700 فرد. يتم الآن تسلسل العديد من أفراد عائلة Fagaceae (الجدول 1). يشمل أعضاء هذه المجموعة البلوط والزان والكستناء ، بأحجام جينوم أقل من 1 جيجا بايت.

كانت أشجار غابات عاريات البذور (مثل الصنوبريات) آخر من دخل عالم تسلسل الجينوم. كان هذا بسبب جينوماتها الكبيرة جدًا (10 جيجا بايت وأكثر) لأنها مهمة للغاية اقتصاديًا وبيئيًا ، ومن الناحية التطورية ، فإنها تمثل النسب الشقيقة القديمة لأنواع كاسيات البذور. كانت موارد الجينوم اللازمة لدعم مشروع التسلسل متطورة بشكل معقول ، ولكن لم يتم تتبع تسلسل جينومات الصنوبر إلا بعد إدخال تقنيات تسلسل الجيل التالي (NGS). حاليًا ، هناك ما لا يقل عن عشرة مشاريع لتسلسل الجينوم الصنوبرية (الصنوبرية) قيد التنفيذ (الجدول 1).

بصرف النظر عن تسلسل الجينوم المرجعي في أشجار الغابات ، هناك نشاط كبير في تسلسل النسخ وإعادة التسلسل لاكتشاف تعدد الأشكال (الجدولان 2 و 3). لقد أدرجنا فقط مشاريع النسخ وإعادة التسلسل في الجدول 1 المرتبطة بالأنواع التي لديها مشروع تسلسل الجينوم النشط.


في الخشب الأحمر الحي ، تمامًا كما توجد الفروع الأقدم بالقرب من قاع الشجرة والأصغر بالقرب من القمة ، توجد الطفرات الجينية الأقدم بالقرب من أسفل الشجرة ، وتوجد أحدث الطفرات في الجزء العلوي. يقارنها مور بشجرة تطورية توضح العلاقة بين الأنواع المختلفة. ولكن مع الخشب الأحمر ، يتم تشغيل ذلك على شجرة واحدة.

وقال: "مع نمو الشجرة ، يتم بناء شجرة تطورية حرفياً بواسطة الشجرة الفعلية".

ولكن قبل أن يتمكن من دراسة مقدار الحمض النووي الخاص به الذي يحتوي على طفرات ، كان لا بد من تسلسل جينوم الخشب الأحمر من قبل الفريق في مختبر نيل في جامعة كاليفورنيا في ديفيس ، والذي يضم مور. يتم تمويل العمل من قبل Save the Redwoods League ، وهي منظمة غير ربحية للحفاظ على الخشب الأحمر. إنه مشروع يأتي مع بعض التحديات الفريدة.

على سبيل المثال ، يحتوي جينوم الخشب الأحمر على 32 مليار زوج أساسي من الحمض النووي. قال مور إن هذا يزيد بمقدار عشرة أضعاف عن الجينوم البشري ، وسيكون طوله 65 قدمًا إذا تم وضعه على طاولة. هناك أيضًا ست نسخ من كل كروموسوم ، مقارنةً بالنسختين النموذجيتين في الحمض النووي البشري. لإضافة المزيد من التعقيد ، قام الفريق في جامعة كاليفورنيا في ديفيس بترتيب تسلسل كل جينوم 100 مرة للتأكد من أن لديهم كل قطعة من اللغز.

قال مور: "سيكون هذا أكبر جينوم تم تسلسله على الإطلاق ، وربما سيكون الأكثر تعقيدًا".

تم الانتهاء من عمل التسلسل في جامعة كاليفورنيا في ديفيس هذا العام ، والآن تنتقل العملية إلى جامعة جونز هوبكنز ، حيث سيتم تجميع الجينوم بالترتيب الصحيح. قال مور إن الأمر يشبه في الأساس وضع قطع اللغز معًا ، ويجب أن يستغرق عامًا آخر. بعد ذلك ، يمكنه البدء في البحث عن مكان حدوث الطفرات في الحمض النووي. ولكن حتى ذلك الحين ، كان مور يدرس انقسامات خلايا الخشب الأحمر لتحديد عدد الخلايا التي تنقسم على مدار حياة الشجرة - "ربما عدة ملايين" ، على حد قوله.


تسلسل جينوم الفيروس وراء COVID-19

أمضى كل من Peter Thielen و Tom Mehoke سنوات في تحديد تسلسل جينوم الإنفلونزا. الآن ، مع انتشار سلالة جديدة من فيروس كورونا في جميع أنحاء العالم ، يقوم علماء الأحياء من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز بنقل عملهم لفهم الفيروس الذي يسبب COVID-19 بشكل أفضل.

داخل مختبر التشخيص الجزيئي في مستشفى جونز هوبكنز ، بينما يعمل العاملون في مجال الرعاية الصحية وطاقم المستشفى بلا كلل لمعالجة اختبارات المرضى ، تيلن وميهوك ، أعضاء قسم الأبحاث والتطوير الاستكشافي في APL ومركز جونز هوبكنز للتميز في أبحاث الإنفلونزا ومراقبتها ، هم في انتظار الاختبارات الإيجابية. بالتأكيد ، الاختبارات الإيجابية ليست سببًا للاحتفال ، ولكن بالنسبة إلى Thielen و Mehoke ، فهي مفتاح لمعرفة المزيد عن الفيروس سريع الانتشار.

من خلال مناهج البرامج والبيولوجيا الجزيئية التي تم تطويرها جزئيًا في APL ، يستخدم Thielen و Mehoke أجهزة تسلسل الحمض النووي المحمولة لإجراء تسلسل فوري للجينوم في الموقع لفيروس SARS-CoV-2 & # 8212 الذي يسبب COVID-19.

قال تيلين: "تسمح لنا هذه المعلومات بتتبع تطور الفيروس". "إنه يعطينا إحساسًا بالمكان الذي يمكن أن تكون قد نشأت فيه الحالات الجديدة القادمة إلى بالتيمور ، وإلقاء نظرة ثاقبة على المدة التي ربما حدث فيها انتقال العدوى دون أن يتم اكتشافها. هناك الكثير من الأشياء التي يمكننا استخلاصها من ذلك."

تتصدر هذه القائمة القدرة على معرفة مدى سرعة تحور الفيروس & # 8212 المعلومات المتكاملة لرسم خرائط لانتشاره ، وكذلك تطوير لقاح فعال. الأنفلونزا ، على سبيل المثال ، تتحور باستمرار. لهذا السبب من الضروري التطعيم ضد سلالات الأنفلونزا المختلفة كل عام.

قال تيلين إن الفيروس المسبب لـ COVID-19 لا يبدو أنه يتحور بهذه السرعة.

وأوضح ثيلين: "عندما تم تحديد تسلسل هذا الفيروس لأول مرة في الصين ، كانت هذه المعلومات مفيدة في بدء عملية تطوير لقاح". "يوضح ما نقوم به ما إذا كان الفيروس يتحور بعيدًا عن التسلسل الأصلي أم لا ، ومدى السرعة. استنادًا إلى معدل الطفرات ، تشير البيانات المبكرة إلى أن هذا من المحتمل أن يكون لقاحًا واحدًا بدلاً من اللقاح الذي يحتاج إلى تحديث كل العام ، مثل لقاح الأنفلونزا ".

على المدى القريب ، توضح الطفرات كيفية انتشار الفيروس.

شرح الصورة: يستعرض عالم الأحياء في APL توم ميهوك تحليل تسلسل الحمض النووي لـ SARS-CoV-2 ، الفيروس المسبب لـ COVID-19 ، في مختبر التشخيص الجزيئي في مستشفى جونز هوبكنز.

رصيد الصورة: Johns Hopkins APL / Ed Whitman

مع استمرار الولايات المتحدة في تكثيف قدرات الاختبار والتخفيف ، فإن القدرة على فهم كيفية ارتباط الفاشيات تمنح إدارات الصحة العامة أداة أخرى للتقييم. يمكن للطفرات أن تشرح المدة التي ربما لم يتم اكتشاف الفيروس فيها وافتراض وجود حالات أكثر بكثير من التي تم تشخيصها ، ويمكن أن تقدم المشورة بشأن التدابير التي يجب وضعها (مثل جهود التباعد الاجتماعي وعمليات الإغلاق الجارية على الصعيد الوطني).

يتم إجراء تسلسل جينوم الفيروس من قبل العلماء في جميع أنحاء العالم أثناء عملهم على تتبع مصدر الفاشيات الإقليمية. في شمال كاليفورنيا ، على سبيل المثال ، تشير التقارير الإخبارية إلى أن تسلسل الجينوم قد ربط تفشي منطقة الخليج بسفينة جراند برينسيس السياحية ، والتي ترتبط مرة أخرى بالفيروس الموجود في ولاية واشنطن ، والذي من المحتمل أنه جاء من الصين.

هذا هو نوع البصمة & # 8212a بصمة الحمض النووي ، إذا أردت & # 8212 أن تكتسب Thielen و Mehoke حيث يتم تسلسل المزيد من جينومات الفيروسات من مناطق بالتيمور وواشنطن العاصمة.

لقد أكملوا تحليل العينات الأربعة الأولى من COVID-19 ، مع ما يزيد عن 100 في قائمة الانتظار من منطقة بالتيمور / واشنطن العاصمة ، ويتوقعون المزيد في الأسابيع المقبلة.

جون هوبكنز يستجيب لـ COVID-19

تغطية كيفية تأثير جائحة COVID-19 على العمليات في JHU وكيف يستجيب خبراء وعلماء هوبكنز لتفشي المرض

من خلال التشغيل عن بُعد باستخدام أجهزة التسلسل المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، تطلبت عملية Thielen و Mehoke الانتظار عدة أيام قبل أن يتم نقل النتائج. ولكن ، في نهاية الأسبوع الماضي ، قاموا بالتحقق من صحة عملية جديدة تتيح التسلسل في نفس اليوم & # 8212one الذي يمكن إجراؤه بواسطة موظفي المستشفى الذين يديرون بالفعل الاختبارات التشخيصية.

في الأشهر التسعة الماضية ، عقد Thielen و Mehoke ورشتي عمل مع المعهد الوطني للصحة Fogarty International Centre للمساعدة في تدريب العلماء من البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل على كيفية استخدام أجهزة التسلسل المحمولة باليد للقيام بهذا العمل. عقدت ورشة العمل الأخيرة تقريبًا الأسبوع الماضي ، عندما قاموا بتدريب الباحثين في الولايات المتحدة على القيام بنفس النوع من التسلسل في الموقع في مختبراتهم.

قال تيلين: "كنا نفعل ذلك لإعداد أكبر عدد ممكن من الباحثين ، في حالة حدوث جائحة في المستقبل". "إنه هنا."


شارك عالم الوراثة في ولاية بنسلفانيا في جهد لتسلسل جينوم الشجرة

UNIVERSITY PARK ، Pa. - كان لعالم الوراثة الجزيئية في كلية العلوم الزراعية في ولاية بنسلفانيا دورًا أساسيًا في إنشاء جهد رائد ممول من وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) لتسلسل جينوم شجرة الحور.

يقول جون كارلسون ، الأستاذ المشارك في علم الوراثة الجزيئي في كلية موارد الغابات: "هذا هو الحدث الأكثر إثارة الذي حدث على الإطلاق في مجال علم الوراثة الجزيئية للأشجار".

يقول توبي برادشو ، من جامعة واشنطن ، أحد أبرز علماء الوراثة الجزيئية للأشجار في العالم: "لم أر أبدًا مجتمع علم الوراثة الحرجية أكثر حماسًا".

ساعد برادشو في وضع الأساس للمشروع من خلال اكتشافه لشجرة خشب القطن الأنثوية التي تم اختيارها للتسلسل. تم تسمية الشجرة باسم "Nisqually-1" ، وقد كانت محور دراسات علم الوراثة وعلم وظائف الأعضاء المكثفة ، وهي واحدة من أكثر الأشجار الأم نجاحًا في إنتاج الحور الهجين.

إذن ، ما الذي يميز هذا المشروع البحثي الشجري الذي يبدو غامضًا وغير مقصور على فئة معينة والذي يعتبر مهمًا ومثيرًا للغاية؟ ولماذا شجرة الحور (جنس Populus)؟

يوضح كارلسون: "من المتوقع أن يؤدي تسلسل جينوم Populus trichocarpa (خشب القطن) إلى نمو أسرع للأشجار ينتج المزيد من الكتلة الحيوية للتحويل إلى الوقود والورق". "بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون الأشجار ذات السمات الفريدة مفيدة في المعالجة النباتية ، وهي عملية يمكن من خلالها استخدام أشجار مثل خشب القطن أو أشجار الحور المهجنة لتنظيف مواقع النفايات الخطرة."

وفقًا لكارلسون ، ظهرت أشجار Populus مثل خشب القطن والحور الهجين والحور الرجراج كنموذج كائنات حية في الغابات للأسباب نفسها التي تم فيها اختيار Populus كأول جينوم شجرة يتسلسل - معدل النمو السريع وصغر حجم الجينوم والاستخدام على نطاق واسع في زراعة الغابات. وغيرها من المجالات التي تهم صناعة الغابات ووزارة الطاقة.

كما يمكن لأشجار القطن والحور الهجين والحور أن تلعب دورًا في تحسين البيئة وإزاحة النفط المستورد وخلق فرص عمل محلية. لكن العلماء يحتاجون أولاً إلى فهم بيولوجيا Populus بشكل أفضل ، حيث سيوفر تسلسل الجينوم مخططًا له.

يعتمد هذا المشروع على النجاح الذي حققته وزارة الطاقة في رسم خرائط الجينوم البشري ، وهو جهد استمر عقدًا من المتوقع أن يؤدي إلى العلاج والوقاية من الأمراض لدى البشر. أثناء تسلسل الجينوم البشري استغرق سنوات ، يتوقع الباحثون في معهد الجينوم المشترك في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة في تينيسي والمؤسسات المتعاونة إتاحة المخطط الجيني لبوبولوس في غضون 18 شهرًا. ويتوقعون أن يكون المردود كبيرًا.

قال جيري توسكان ، الباحث الرئيسي في علم الوراثة Populus في قسم العلوم البيئية بمختبر أوك ريدج الوطني: "ستزود هذه الجهود العلماء في هذا البلد وفي الخارج بقائمة أجزاء جزيئية غير مسبوقة لشجرة". "ستزود مثل هذه القائمة المجتمع العلمي بفهرس للجينات ومعرفة بما تفعله هذه الجينات في الأشجار وفرصة مثيرة لفهم كيفية نمو الأشجار بشكل أفضل."

يقول كارلسون: "المعلومات التي نحصل عليها من هذا الجهد ستفتح الأبواب أمام فرص أخرى لا حصر لها لاستخدام النباتات الخشبية في إنتاج منتجات غابات جديدة وتقليدية وحتى في الحفاظ على البيئة". "سيكون تسلسل جينوم الحور بمثابة ثروة للباحثين الذين يسعون إلى فهم كيفية تأثير الجينات الفردية على نمو الأشجار وتكيفها مع البيئة الطبيعية. ويمكن تطبيق هذه المعرفة في النهاية على تربية الأشجار سريعة النمو القادرة على إنتاج الخشب والألياف والطاقة على مساحة أصغر من الأرض ".

ووفقًا لكارلسون ، فإن الدعم للمشروع في جميع أنحاء العالم مرتفع ، حيث أشار أكثر من 100 عالم عبر مسح على شبكة الإنترنت إلى أنهم يعتقدون أن جهد تسلسل جينوم شجرة الحور يجب أن يكون أولوية قصوى لأبحاث الغابات. بالفعل ، يتم استخدام خشب القطن وأشجار الحور الهجينة والحور بطرق متنوعة تتراوح من إنتاج الورق إلى عزل الكربون إلى تطوير الأشجار سريعة النمو كمصدر للمواد الأولية للمنتجات القائمة على الحيوية المتجددة.

يصف كارلسون دوره في المشروع بهذه الطريقة: "بعد أن ألقيت محاضرة في كانون الأول (ديسمبر) 2000 ، اقترح ديفيد لوك ، الرئيس التنفيذي السابق لعملاق صناعة الغابات Westvaco وأحد مواطني Tyrone ، بنسلفانيا ، أن أقوم بإعداد بيان حالة يصف الحاجة إلى تسلسل جينوم الحور وفوائده. لقد فعلت ، وبدأت تلك الوثيقة مناقشة أوسع للمفهوم بين علماء وراثة الغابات ، لكن لم يتخيل أحد منا أنه في غضون بضعة أشهر قد يصبح المشروع حقيقة. تحول زملائي برادشو وتوسكان تمثل الأفكار الواردة في الحالة اقتراحًا رائعًا تبنته وزارة الطاقة بسرعة ".

يعمل كارلسون في لجنة توجيهية لاتحاد جينوم الحور الدولي ، والذي يساعد وزارة الطاقة على رسم مسار لجهود التسلسل وتسهيل الوصول العام إلى البيانات واستخدامها. من بين المشاركين في الكونسورتيوم مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة ، ومعهد الجينوم المشترك التابع لوزارة التعليم ، وجينوم كندا ، ومشروع جينوم Populus السويدي ، وولاية بنسلفانيا ، وولاية أوريغون ، وولاية ميشيغان ، وجامعة واشنطن.


وزارة الطاقة تبدأ جهدًا دوليًا لتحديد تسلسل جينوم الشجرة

لطالما استخدمت الأشجار مثل خشب القطن والحور الهجين والحور الرجراج كنموذج كائنات حية في الغابات ، ويعزى اختيار Populus كأول جينوم للشجرة إلى التسلسل في جزء كبير منه إلى معدل نموها السريع وصغر حجمها الجيني واستخدامها على نطاق واسع في مناطق مصلحة في صناعة الغابات ووزارة الطاقة.

قال جيري توسكان ، الباحث في قسم العلوم البيئية في ORNL: "ستزود هذه الجهود العلماء في هذا البلد وفي الخارج بقائمة أجزاء جزيئية غير مسبوقة لشجرة". "ستزود مثل هذه القائمة المجتمع العلمي بفهرس للجينات ومعرفة بما تفعله هذه الجينات في الأشجار وفرصة مثيرة لفهم كيفية نمو الأشجار بشكل أفضل."

في النهاية ، ستسمح هذه المعلومات للعلماء باستخدام الأشجار بشكل أكثر فاعلية للقيام بوظائف مهمة مثل عزل الكربون وتحسين إنتاج الكتلة الحيوية للوقود والألياف.

يعتمد هذا المشروع على النجاح الذي حققته وزارة الطاقة في رسم خرائط الجينوم البشري ، وهو جهد استمر عقدًا من المتوقع أن يؤدي إلى العلاج والوقاية من الأمراض لدى البشر. أثناء تسلسل الجينوم البشري استغرق سنوات ، يتوقع الباحثون في معهد الجينوم المشترك التابع لوزارة الطاقة ، و ORNL والمؤسسات المتعاونة إتاحة المخطط الجيني لبوبولوس في غضون 18 شهرًا. ويتوقعون أن يكون المردود كبيرًا.

قال ستان ولشليغر من قسم العلوم البيئية في ORNL: "من المتوقع أن يؤدي التسلسل الجيني لبوبولوس إلى نمو الأشجار بشكل أسرع ، والأشجار التي تنتج المزيد من الكتلة الحيوية لتحويلها إلى وقود ، مع عزل الكربون أيضًا من الغلاف الجوي". "بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الأشجار ذات السمات الفريدة في المعالجة النباتية ، وهي عملية يمكن من خلالها استخدام أشجار مثل خشب القطن أو أشجار الحور المهجنة لتنظيف مواقع النفايات الخطرة.

"من الواضح أن المعلومات التي نكتسبها من هذا الجهد ستفيد المشاريع الجارية والمستقبلية داخل وزارة الطاقة وستفتح الأبواب أمام فرص أخرى لا حصر لها لاستخدام النباتات الخشبية في السعي لتحقيق الأهداف المتعلقة بمنتجات الغابات التقليدية وحتى الحفاظ على البيئة."

في جميع أنحاء العالم ، الدعم للمشروع مرتفع ، حيث أشار أكثر من 100 عالم عبر الويب إلى أنهم يعتقدون أن جهد تسلسل جينوم الحور يجب أن يكون أولوية قصوى لأبحاث الغابات. بالفعل ، يتم استخدام خشب القطن ، وأشجار الحور الهجينة والحور بطرق متنوعة تتراوح من إنتاج الورق إلى عزل الكربون إلى تطوير الأشجار سريعة النمو كمصدر للمواد الأولية للمنتجات الحيوية المتجددة.

قال توبي برادشو ، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة واشنطن ، الذي ساعد وزارة الطاقة في وضع الأساس لهذا الجهد: "لم أر أبدًا مجتمع علم الوراثة للغابات أكثر حماسًا". "The sequencing of the poplar genome will be a bonanza for researchers seeking to understand how individual genes influence the growth of trees and their adaptation to the natural environment. This knowledge might eventually be applied to the breeding of fast-growing trees capable of producing wood, fiber and energy sustainably on a small amount of land."

In addition to ORNL, participants in the international project include the Joint Genome Institute, the University of Washington, Genome Canada and the Swedish University of Agricultural Sciences. The Joint Genome Institute sequencing facility will produce half of the sequence this year and another half in 2003.

Other ORNL researchers involved in the project are Frank Larimer of the Life Sciences Division and Lee Gunter and Zamin Yang of the Environmental Sciences Division. The research was funded by DOE's Office of Biological and Environmental Research.

ORNL is a Department of Energy multiprogram research facility managed by UT-Battelle.


Nothing in Biology Makes Sense!

Remember Joshua trees? If you read this blog, you probably do. They’re an ecological keystone species — and a cultural icon — in the Mojave desert, and they have a fascinating, co-evolving relationship with yucca moths. Some contributors to this very blog, have been studying that pollination relationship and its evolutionary consequences for a decade, building on natural history research that goes back to the time of Charles Darwin.

Up to now, though, modern genetic tools have been of limited use for Joshua trees, because no one has assembled the complete DNA sequence of a Joshua tree. Having a “reference genome” would let those of us who study the trees identify specific genes involved in coevolution with yucca moths, compare the evolutionary effects of that pollination mutualism to natural selection exerted by the harsh environments in which the trees grow, and even use genome-scale data to inform Joshua tree conservation planning.

Well, we’ve decided it’s time to do all of that, and we’re asking for help. A team of folks with expertise in Joshua trees’ natural history, Mojave Desert ecology, and genomic data analysis launched the Joshua Tree Genome Project a couple weeks ago, with a crowd-funding campaign on Experiment.com to pay for part of the DNA sequencing we’d need to assemble a reference genome.

We’re approaching 50% of our funding goal, and leading a competition among projects based at undergraduate universities to recruit the most donors, which could win us $2,000 in matching funds — so even if you give as little as $1, you’re providing a big boost to the project. Go check out the Joshua Tree Genome Project website, and then head on over and pledge your support.


Fort Collins roots

Moore said that the skills he learned at CSU have helped him in this project. For example, Moore learned about plant anatomy and morphology techniques from David Steingraeber, an associate professor in the Department of Biology. As Steingraeber’s student, Moore also studied the rare Mimulus gemmiparus, or Rocky Mountain monkeyflower, which reproduces clonally like the redwood. He said it’s one of the reasons he became interested in redwood mutations.

As an undergraduate, Moore was awarded the College of Natural Sciences’ Marilyn and Ron Tuttle Undergraduate Research Scholarship. The scholarship was established by CSU biology and botany alumna Marilyn Tuttle and her husband Ron and provides support to biochemistry and biology undergraduates to conduct research.

Moore credits this scholarship with allowing him to pursue his own research on redwoods, which no one else at CSU was doing. Some of that work was featured in stories by ناشيونال جيوغرافيكو NPR و الواشنطن بوست.

When he graduates from UC Davis, Moore plans to keep studying other long-lived trees, such as the bristlecone pine, which can live for more than 5,000 years. Moore said that he is fascinated by how these trees deal with such a long lifespan.

“The older a tree gets, the more it gets beat up, just smashed by life,” he said. “Yet they can persist through that. I love that about it because it shows life’s resilience.”



تعليقات:

  1. Heathcliff

    أوافق ، هذا الرأي المضحك

  2. Mor

    برافو ، فكرتك الرائعة

  3. Jakob

    شكرا جزيلا للمعلومة. الآن سأعرف ذلك.

  4. Avimelech

    يتفقون معك تماما. في ذلك ، أعتقد أن هناك شيئًا ما هي فكرة ممتازة.



اكتب رسالة