Uniwersalny znacznik DNA dla roślin
Paweł Szablewski | 2008-02-25
Genetyczne znaczniki (ang. genetic barcodes) zwierząt i roślin często wykorzystywane są do rozpoznawania ich przynależności gatunkowej jak i pochodzenie na podstawie niewielkich próbek. Większość z nich jest dobrze opracowana dla świata zwierząt, natomiast niewiele jest znanych dla roślin. Opracowanie takiego znacznika da możliwość identyfikowanie roślin z rozdrobnionych fragmentów.
Takie podejście ma znaczenie nie tylko dla naukowców ale i dla przemysłu medycznego, spożywczego czy kosmetycznego. Metody te nieocenione są także przy kontroli handlu gatunkami chronionymi i ginącymi (CITES). Taka kontrola jest szczególnie trudna w tradycyjnej medycynie ludowej np. chińskiej. Innym pomysłem jest wykorzystanie znaczników genetycznych do wyszukiwani i identyfikacji nowych gatunków np., w lasach deszczowych.
Jak podają badania prowadzone przez Vincent Savolainen z Imperial College London*s Department of Life Sciences i Royal Botanic Gardens w współpracy z Universities of Johannesburg i Costa Rica, identyfikacja nowych gatunków może być bardzo prosta. Identyfikacja ta mogłoby odbywać się na podstawie jednego genu. Łącznie sprawdzono osiem potencjalnych znaczników, jednak największe nadzieje wiąże się z genem matK. Zlokalizowany jest on w chloroplastach roślin. Już wcześniej okazało się, że te organelle roślinne zawierają własne, pozajądrowe DNA i są bardzo korzystnym miejscem do wyszukiwania znaczników genetycznych roślin. Gen matK ma tę niezwykła właściwość, że pozostaje prawie niezmienny w obrębie gatunku za to różni się budową u poszczególnych gatunków roślin. Potwierdzenie tych doniesień na szerszą skalę umożliwiłoby szybką identyfikację nowych gatunków nie różniących się między sobą na pierwszy rzut oka.
Prace prowadzone były na wielu gatunkach roślin: orchidei (storczyków) oraz drzew i krzewów. Wykazały one, że w przypadkach gdy są one blisko z sobą spokrewnione zazwyczaj różnią się genem matK. Opierając się na tym jednym genie wykryto różnice u 1000 gatunków orchidei w tropikalnych lasach Kostaryki. Gatunki te gdy nie kwitną są bardzo trudne do identyfikacji. W niektórych przypadkach okazało się, iż uważane dotychczas za jeden gatunek są dwoma osobnymi. Dokładniejsze badania wykryły również różnice w dostosowaniu ich formy do zapylających je owadów. Podobne prace prowadzone na terenie Kruger National Park (Afryka, RPA), występuje tam około 600 gatunków krzewów i drzew.
Dalszym zamierzeniem naukowców jest budowa wielkiej bazy znaczników dla genu matK dla różnych gatunków roślin. Po porównaniu jej z innymi znanymi znacznikami DNA w świecie rośliny można by ustalić na ile gen matK może pełnić rolę uniwersalnego identyfikatora, a kiedy lepiej oprzeć się na innych cechach. Na razie przypuszcza się, iż gen ten będzie charakterystyczny dla kilku grup roślin. Wydaje się raczej mało prawdopodobne aby był on użytecznym znacznikiem dla całego świata roślin. Jednak każde ułatwienie identyfikacji gatunków w takich miejscach jak porty, lotniska, składy celne jest szczególnie cenne zwłaszcza gdy mamy do czynienia z materiałem silnie rozdrobnionym czy przetworzonym.
Należy pamiętać, że wiele roślin, zwłaszcza blisko spokrewnionych dość łatwo i szybko się krzyżuje między sobą. W naszym kraju są to np. topole: biała, szara i czarna. Przypuszcza się, że w formie czystej poza specjalnie kontrolowanymi nasadzeniami nie występują. W takim przypadku wykorzystanie znaczników DNA jest bardzo ograniczone i może dawać mylne informacje. W sytuacjach dyskusyjnych pewnym rozwiązaniem może być opieranie się na kilku znacznikach DNA jednocześnie. Według przedstawionych badań powinno być to wystarczalne do identyfikacji 90% roślin kwiatowych.
Źródło:
- pnas.org: R.Lahaye, DNA barcoding the floras of biodiversity hotspots. 07.02.2008
- bbc.com: DNA *barcode* revealed in plants. 06.02.2008