itu Tmesipteris oblanceolata Pakis mencetak rekor baru untuk genom terbesar, yang memengaruhi pertumbuhan tanaman dan wawasan adaptasi.

• Pakis Kaledonia Baru Menggolongkan Dia memenangkan 3 gelar Guinness World Records; Genom tumbuhan terbesar, genom pakis terbesar, dan genom pakis kuantitatif terbesar DNA Di dalam nukleus
• meregang, Tmesipteris oblanceolata Genomnya lebih tinggi dari Big Ben di London
• Penemuan ini menimbulkan pertanyaan baru tentang berapa banyak DNA yang dapat disimpan dalam sel
• Studi ini akan membantu para ilmuwan memahami bagaimana ukuran genom mempengaruhi spesies dalam menghadapi hilangnya keanekaragaman hayati dan perubahan iklim

Genom memecahkan rekor

Sebuah rekor baru telah ditemukan untuk jumlah DNA terbesar yang tersimpan dalam inti organisme hidup di planet ini. Rinciannya disajikan dalam studi baru yang diterbitkan dalam jurnal iSains pada tanggal 31 Mei oleh para peneliti dari Royal Botanic Gardens, Kew, dan Botanical Institute of Barcelona (IBB-CSIC) di Spanyol.

Spesies pakis berduri Kaledonia Baru Tmesipteris oblanceolata, yang mengandung lebih dari 100 meter DNA yang belum dirangkai, ditemukan mengandung DNA 50 kali lebih banyak daripada manusia, dan telah melengserkan spesies tanaman berbunga Jepang Paris japonica, yang mempertahankan rekor ini sejak saat itu. 2010. Selain itu, tanaman ini telah meraih tiga gelar Guinness World Records untuk genom tanaman terbesar, genom terbesar, dan genom pakis terbesar untuk jumlah DNA dalam nukleus.

Tmesipteris oblanceolata memiliki genom terbesar, menawarkan perspektif baru tentang evolusi tanaman dan tantangan yang dihadapinya, sebuah penelitian mengungkapkan. Kredit: Q

Habitat alami tumbuhan paku dan metodologi penelitiannya

T.oblanceolata Ini adalah jenis pakis langka yang ditemukan di pulau Kaledonia Baru, wilayah luar negeri Perancis yang terletak di barat daya Samudra Pasifik, sekitar 750 mil sebelah timur Australia, dan beberapa pulau tetangga seperti Vanuatu. Genus Tmesipteris adalah kelompok tumbuhan yang kurang dipelajari, terdiri dari sekitar 15 spesies, yang sebagian besar ditemukan di berbagai kepulauan Pasifik dan Oseania.

Hingga saat ini, para ilmuwan hanya memperkirakan ukuran genom dua spesies Tmesipteris – T. tanensis Dan T. miring – Keduanya ditemukan memiliki genom raksasa, masing-masing sebesar 73,19 dan 147,29 gigabase pasang.

Pada tahun 2023, penulis utama, Dr Jaume Pellicer dan Dr Orianne Hidalgo, dari IBB dan sebelumnya di RBG Kew, melakukan perjalanan ke Kaledonia Baru untuk mengumpulkan sampel Tmesipteris, yang kemudian dianalisis untuk memperkirakan ukuran genom mereka. Hal ini dilakukan dengan mengisolasi inti dari ribuan sel, mewarnainya dengan pewarna, dan kemudian mengukur jumlah pewarna yang terikat pada DNA di dalam setiap inti. Semakin tinggi jumlah pewarna, semakin besar genomnya.

Hasil dan perbandingan terkemuka

Analisis mengungkapkan tipenya T.oblanceolata Untuk ukuran genom standar sebesar 160,45 Gb, yaitu sekitar tujuh persen lebih besar dari ukuran genom P.japonica (148,89GB).

Jika ditemukan, DNA dari setiap sel pakis ini akan lebih tinggi dari Menara Elizabeth di Westminster, London, yang tingginya 96 meter dan merupakan rumah bagi lonceng Big Ben yang terkenal di dunia. Sebagai perbandingan, genom manusia mengandung sekitar 3,1 gigabyte yang tersebar di 23 kromosom, dan jika direntangkan seperti seutas tali, panjang DNA di setiap sel hanya sekitar 2 meter.

Pengaruh ukuran genom pada biologi tanaman

“Tmesipteris adalah genus pakis kecil yang unik dan menakjubkan, yang nenek moyangnya berevolusi sekitar 350 juta tahun yang lalu – jauh sebelum dinosaurus menginjakkan kaki di Bumi – dan pada dasarnya bersifat epifit,” kata Dr Pellicer, seorang ahli biologi evolusi. [it grows mainly on the trunks and branches of trees] Distribusi terbatas di Oseania dan beberapa pulau Pasifik. Untuk waktu yang lama, kami berpikir bahwa memecahkan rekor ukuran japonica Paris sebelumnya adalah tugas yang mustahil, namun sekali lagi, batas-batas biologi telah melampaui harapan kami yang paling optimis.

“Berdasarkan penelitian kami sebelumnya, kami memperkirakan genom raksasa ada di Tmesipteris. Namun, penemuan genom terbesar yang pernah ada bukan sekadar pencapaian eksplorasi ilmiah, namun hasil perjalanan hampir empat belas tahun menuju kompleksitas dan keanekaragaman yang tak terbatas. genom tanaman.”

Hingga saat ini, para ilmuwan di seluruh dunia telah memperkirakan ukuran genom lebih dari 20.000 organisme eukariotik, dan dalam prosesnya terungkap berbagai ukuran genom di seluruh pohon kehidupan. Hal ini ternyata berdampak besar tidak hanya pada anatomi mereka, karena genom yang lebih besar membutuhkan sel yang lebih besar untuk menampungnya dan membutuhkan waktu lebih lama untuk bereproduksi, namun juga pada bagaimana mereka berfungsi dan berkembang serta di mana dan bagaimana mereka hidup.

Pada hewan, beberapa genom terbesar termasuk ikan paru-paru marmer (Protopterus aethiopicus) sebesar 129,90 GB dan River Neuse Waterdog (Necturus lewisi) sebesar 117,47 GB. Sebaliknya, enam genom eukariotik terbesar yang diketahui dimiliki oleh tumbuhan, termasuk mistletoe Eropa berukuran 100,84 Gb (album Viscus).

Anehnya, memiliki genom yang lebih besar biasanya bukan suatu keuntungan. Dalam kasus tumbuhan, spesies dengan jumlah DNA yang besar terbatas pada tanaman keras yang pertumbuhannya lambat, dan kurang efisien dalam memproduksi DNA. Fotosintesis (proses dimana tanaman mengubah energi matahari menjadi gula) dan membutuhkan lebih banyak nutrisi (terutama nitrogen dan fosfat) untuk tumbuh dan berhasil bersaing dengan tanaman tetangga dengan genom yang lebih kecil. Pada gilirannya, dampak-dampak ini dapat mempengaruhi kemampuan tanaman untuk beradaptasi terhadap perubahan iklim dan risiko kepunahannya.

Refleksi keragaman genom dan penelitian masa depan

“Siapa yang mengira bahwa tanaman kecil yang sederhana ini, yang kemungkinan besar akan dilewati oleh kebanyakan orang tanpa peringatan, bisa memegang rekor dunia dalam hal ukuran genom,” kata Dr Elijah Leach, peneliti utama di Departemen Evolusi Kepribadian di RBG Kew. Tumbuhan sangatlah beragam bila dilihat pada tingkat DNA, dan hal ini seharusnya membuat kita berpikir sejenak tentang nilai intrinsiknya dalam gambaran yang lebih luas mengenai keanekaragaman hayati global, kami harap penemuan ini juga menimbulkan banyak pertanyaan baru dan menarik tentang batas atas keanekaragaman hayati , secara biologis mungkin Untuk memecahkan misteri ini suatu hari nanti.

“Keyakinan bahwa pakis yang tampak jinak ini mengandung DNA 50 kali lebih banyak daripada manusia adalah pengingat bahwa masih banyak yang belum kita ketahui tentang dunia tumbuhan, dan bahwa pemegang rekor tidak selalu “Paling mencolok dari luar.”

Referensi: “Genom pakis berduri 160 Gb memecahkan rekor ukuran eukariota” oleh Paul Fernandez, Remy Ames, David Broy, Martin J. M. Christenhuis, dan Elijah J. Leach, dan Andrew L. Leach, Lisa Pokorny, Oriani Hidalgo, dan Jaume Pellicer, 31 Mei 2024, iSains.
doi: 10.1016/j.isci.2024.109889

Penelitian yang menentukan ukuran genom Tmesipteris oblanceolata ini dilakukan oleh tim peneliti internasional dari Royal Botanic Gardens di Kew, Queen Mary University of London, New Caledonian Herbarium, dan Spanish Research Council (CSIC).