مشروع الجينوم الزهري:
تعتبر الاختلافات في العمارة الزهرية ذات أهمية تطورية واقتصادية كبيرة، حيث تؤثر على العمليات النباتية المختلفة مثل التلقيح وتدفق الجينات وكذلك إنتاج الفاكهة وتشتت البذور ومع ذلك، على الرغم من الدور المركزي للزهور في تكاثر النبات والزراعة، فإن الأسئلة حول أصل الزهرة وتنويعها تظل مشاكل أساسية في بيولوجيا النبات.
حددت الدراسات الحديثة في علم الوراثة التطورية للنبات وعلم الجينوم عشرات الجينات ذات الأدوار المحددة في نمو الأزهار في نبات الأرابيدوبسيس والكائنات الحية النموذجية الأخرى ومع ذلك، فإن العديد إن لم يكن معظم الجينات ذات الأدوار الحاسمة تظل غير مكتشفة، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى التكرار الوظيفي.
نظرًا لأن معظم الأنواع المهمة اقتصاديًا لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بأنواع النباتات النموذجية، فهناك حاجة إلى مناهج جديدة للبناء على مشاريع الجينوم الحالية ونقل المعرفة إلى الكائنات الحية غير النموذجية.
يعمل مشروع الجينوم الزهري على البحث في أصل العمارة الجينية للزهرة وحفظها وتنوعها، كما ويعمل على تطوير أدوات مفاهيمية وحقيقية لعلم الجينوم الوظيفي التطوري في النباتات، حيث تم اختيار مجموعة من النماذج النباتية بناءً على دراسات علم الوراثة الحديثة لتشمل مجموعات كاسيات البذور القاعدية، حيث يوجد معظم تنوع الزهور بالإضافة إلى سلالات (eudicot) الرئيسية، حيث توجد العديد من أنواع المحاصيل.
يُنشئ مشروع الجينوم الزهري مجموعات بيانات كبيرة من (EST) ويلتقط آلاف التسلسلات من الجينات التي تم التعبير عنها خلال التطور المبكر للزهرة في كل نوع، وسيتم استخدام مناهج جديدة لأخذ العينات لتحسين فرصة الحصول على نسخ نادرة والحصول على مجموعات جينات قابلة للمقارنة من كل نوع.
دراسة تطور الجينات:
يسمح التسلسل النهائي لما يصل إلى 300 جين فريد لكل نوع بدراسة تطور الجينات الرئيسية وعائلات الجينات المعبر عنها في الزهور واختبار الفرضيات الرئيسية حول أصل الزهرة، حيث سيقوم مشروع الجينوم الزهري بفحص موقع وتوقيت التعبير الجيني من أجل تم اكتشاف الجينات الفريدة في كل نوع باستخدام مزيج من تحليل المصفوفات الدقيقة والأساليب الجديدة ذات الإنتاجية العالية في التهجين في الموقع.
كما سيتم تقييم أنماط التعبير لمئات الجينات في كل نوع وتلخيصها في إعادة بناء افتراضية ثلاثية الأبعاد للزهور النامية، إذ سيولد هذا المشروع أول مجموعة بيانات مقارنة لأنماط التعبير لعدد كبير من الجينات عبر كاسيات البذور المتنوعة.
ستولد هذه التجارب مجموعة بيانات هائلة من تسلسل الجينات وتعبيرها في أنواع مختلفة وستتطلب أدوات معلوماتية جديدة للتحليل المقارن لتاريخ الجينات ووظيفة الجينات والتطور الجزيئي، حيث ستشمل جهود المعلوماتية إنشاء برنامج لتحسين اللدغة الخضراء باستخدام الإفيدرا؛ لأن التحليل الوراثي لعائلات الجينات وخط أنابيب البيانات الآلي لتمكين الباحثين من الانتقال بكفاءة من الآثار إلى الأشجار بطريقة استكشافية.
كذلك سيتم إنشاء قاعدة بيانات علم الوراثة مدمجة مع الأدوات المستندة إلى الويب لإجراء تحقيق مرن كمورد عام لربط معلومات التسلسل من دراسات الجينات المعبر عنها في إطار نسبي، وستوفر قاعدة البيانات هذه روابط مشروحة للمعلومات الجينية والوظيفية في نبات الأرابيدوبسيس والأرز والذرة وللدراسات الجينية المعبر عنها في الطماطم والذرة والعديد من أنواع المحاصيل المهمة الأخرى.
يوفر مشروع الجينوم الزهري مورداً رئيسياً لتوليد الفرضيات حول وظائف الجينات الشائعة في النباتات والمصادر المحتملة للتنوع بين الأنواع المتنوعة.
جينومات كاسيات البذور:
تنتمي زنابق الماء إلى ترتيب (nymphaeales) من رتبة كاسيات البذور، حيث تشكل (Amborellales وNymphaeales وAustrobaileyales) معًا ما يسمى بدرجة (ANA) من كاسيات البذور والتي تعد ممثلين حاضرين للأنساب التي تباعدت في أقرب وقت عن السلالة المؤدية إلى ميسانجيوسبيرس الموجودة.
تسلسل جينوم القاعدة 409 ميغا لزنبق الماء الأزرق البتلة (Nymphaea colorata) تدعم تحليلات السلالات النشوية (Amborellales وNymphaeales) باعتبارها سلالات شقيقة متعاقبة لجميع كاسيات البذور الأخرى الموجودة، ويكشف جينوم (N. colorata) و19 نسخة أخرى من زنبق الماء عن حدث تكرار الجينوم الكامل (Nymphaealean) والذي تشاركه (Nymphaeaceae) وربما (Cabombaceae).
من بين الجينات التي تم الاحتفاظ بها من هذا التضاعف الكامل للجينوم متجانسات الجينات التي تنظم انتقال الإزهار وتطور الأزهار، حيث قد يدعم التعبير الواسع عن متماثلات جينات (ABCE) الزهرية في (N. colorata) نموذجًا سلفًا نشطًا على نطاق واسع (ABCE) لتحديد الأعضاء الزهرية في كاسيات البذور المبكرة.
طورت زنابق الماء روائح وألوان زهرية جذابة وهي سمات مشتركة مع ميسانجيوسبيرم، وقد حددت جيناتها الاصطناعية المفترضة في N، إذ تشير المركبات الكيميائية وجينات التخليق الحيوي الكامنة وراء روائح الأزهار إلى أنها تطورت بالتوازي مع تلك الموجودة في ميسانجيوسبيرم، وبسبب موقعه الفريد من نوعه فإن جينوم (N. colorata) يلقي الضوء على التطور المبكر لكاسيات البذور.
