stringtranslate.com

Молекулярный маркер

В молекулярной биологии и других областях молекулярный маркер — это молекула , взятая из некоторого источника, которая дает информацию о своем источнике. Например, ДНК — это молекулярный маркер, который дает информацию об организме, из которого она была взята. Для другого примера, некоторые белки могут быть молекулярными маркерами болезни Альцгеймера у человека, у которого они взяты. [1] Молекулярные маркеры могут быть небиологическими. Небиологические маркеры часто используются в исследованиях окружающей среды . [2]

Генетические маркеры

В генетике молекулярный маркер (идентифицируемый как генетический маркер ) представляет собой фрагмент ДНК , который связан с определенным местом в геноме . Молекулярные маркеры используются в молекулярной биологии и биотехнологии для идентификации определенной последовательности ДНК в пуле неизвестной ДНК.

Типы генетических маркеров

Существует много типов генетических маркеров, каждый из которых имеет свои ограничения и сильные стороны. В рамках генетических маркеров существует три различных категории: «Маркеры первого поколения», «Маркеры второго поколения» и «Маркеры нового поколения». [3] Эти типы маркеров также могут определять доминирование и кодоминирование в геноме. [4] Определение доминирования и кодоминирования с помощью маркера может помочь идентифицировать гетерозиготы от гомозигот в организме. Кодоминантные маркеры более полезны, поскольку они определяют более одного аллеля, что позволяет кому-то отслеживать определенный признак с помощью методов картирования. Эти маркеры позволяют амплифицировать определенную последовательность в геноме для сравнения и анализа.

Молекулярные маркеры эффективны, поскольку они идентифицируют обилие генетической связи между идентифицируемыми локациями в хромосоме и могут быть повторены для проверки. Они могут идентифицировать небольшие изменения в картографической популяции, позволяя различать картографические виды, позволяя разделять признаки и идентичность. Они идентифицируют определенные локации в хромосоме, позволяя создавать физические карты. Наконец, они могут определить, сколько аллелей имеет организм для определенного признака (биаллельный или полиаллельный). [5]

Геномные маркеры, как уже упоминалось, имеют определенные сильные и слабые стороны, поэтому перед использованием необходимо рассмотреть и изучить маркеры. Например, маркер RAPD является доминирующим (определяет только одну полосу различия) и может быть чувствителен к воспроизводимым результатам. Обычно это связано с условиями, в которых он был получен. RAPD также используются при предположении, что два образца разделяют один и тот же локус при получении образца. [4] Различные маркеры также могут требовать разного количества ДНК. RAPD может потребоваться всего 0,02 мкг ДНК, в то время как маркер RFLP может потребовать 10 мкг ДНК, извлеченной из него, для получения идентифицируемых результатов. [6] В настоящее время маркеры SNP оказались потенциальным инструментом в программах селекции для нескольких культур. [7]

Картирование генетических маркеров

Молекулярное картирование помогает определить местоположение определенных маркеров в геноме. Существует два типа карт, которые могут быть созданы для анализа генетического материала. Во-первых, это физическая карта, которая помогает определить местоположение, где вы находитесь на хромосоме, а также на какой хромосоме вы находитесь. Во-вторых, есть карта сцепления, которая определяет, как определенные гены связаны с другими генами на хромосоме. Эта карта сцепления может определять расстояния от других генов, используя (cM) сантиморганы в качестве единицы измерения. Кодоминантные маркеры могут использоваться при картировании для определения определенных местоположений в геноме и могут представлять различия в фенотипе. [8] Сцепление маркеров может помочь определить определенные полиморфизмы в геноме. Эти полиморфизмы указывают на небольшие изменения в геноме, которые могут представлять замены нуклеотидов или перестройку последовательности. [9] При разработке карты полезно определить несколько полиморфных различий между двумя видами, а также определить схожие последовательности между двумя видами.

Применение в растениеводстве

При использовании молекулярных маркеров для изучения генетики конкретной культуры следует помнить, что маркеры имеют ограничения. Сначала следует оценить, какова генетическая изменчивость внутри изучаемого организма. Проанализируйте, насколько идентифицируема конкретная геномная последовательность, рядом или в генах-кандидатах. Карты могут быть созданы для определения расстояний между генами и дифференциации между видами. [10]

Генетические маркеры могут помочь в разработке новых новых признаков, которые могут быть запущены в массовое производство. Эти новые признаки могут быть идентифицированы с помощью молекулярных маркеров и карт. Конкретные признаки, такие как цвет, могут контролироваться всего несколькими генами. Качественные признаки (требуется менее 2 генов), такие как цвет, могут быть идентифицированы с помощью MAS (маркер-ассистированный отбор). Как только нужный маркер найден, его можно отслеживать в различных дочерних поколениях. Идентифицируемый маркер может помочь отслеживать определенные интересующие признаки при скрещивании между различными родами или видами, с надеждой на передачу определенных признаков потомству.

Одним из примеров использования молекулярных маркеров для идентификации определенного признака в растении является фузариоз колоса пшеницы. Фузариоз колоса может быть разрушительным заболеванием зерновых культур, но определенные сорта или потомство или сорта могут быть устойчивы к этому заболеванию. Эта устойчивость выводится из определенного гена, который можно отслеживать с помощью MAS (маркер-ассистированный отбор) и QTL (количественные локусы признаков). [11] QTL идентифицируют определенные варианты в пределах фенотипов или признаков и обычно определяют, где находится GOI (ген интереса). После скрещивания можно взять выборку потомства и оценить ее, чтобы определить, какое потомство унаследовало признаки, а какое нет. Этот тип отбора становится все более выгодным для селекционеров и фермеров, поскольку он снижает количество гербицидов, фунгицидов и инсектицидов, необходимых для использования на посевах. [11] Другой способ введения GOI — механическая или бактериальная передача. Это сложнее, но может сэкономить время и деньги.

Применение маркеров в селекции зерновых культур

  1. Оценка изменчивости генетических различий и характеристик внутри вида.
  2. Идентификация и дактилоскопия генотипов.
  3. Оценка генетических расстояний между видами и потомками.
  4. Определение местоположения QTL.
  5. Идентификация последовательности ДНК из полезных генов-кандидатов. [11]

Применение маркеров в аквакультуре

  1. Видовая идентификация.
  2. Изучение генетической изменчивости и структуры популяций в природных популяциях.
  3. Сравнение диких и инкубаторных популяций.
  4. Оценка демографических узких мест в естественных популяциях.
  5. Разведение с помощью маркеров.

Биохимические маркеры

Биохимические маркеры, как правило, являются белковыми маркерами. Они основаны на изменении последовательности аминокислот в белковой молекуле. Наиболее важным белковым маркером является аллофермент . Аллоферменты представляют собой вариантные формы фермента, которые кодируются различными аллелями в одном и том же локусе, и эти аллоферменты различаются от вида к виду. Поэтому для обнаружения вариации используются аллоферменты. Эти маркеры являются маркерами типа I.

Преимущества:

Недостатки:

Приложения:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Choe, Leila H.; Dutt, Michael J.; Relkin, Norman; Lee, Kelvin H. (23 июля 2002 г.). «Исследования потенциальных молекулярных маркеров спинномозговой жидкости для болезни Альцгеймера». Электрофорез . 23 (14): 2247–2251. doi :10.1002/1522-2683(200207)23:14<2247::aid-elps2247>3.0.co;2-m. PMID  12210229. S2CID  29462550.
  2. ^ Фрейзер, MP; Юэ, ZW; Бузку, B. (май 2003 г.). «Распределение источников мелких твердых частиц в Хьюстоне, штат Техас, с использованием органических молекулярных маркеров». Atmospheric Environment . 37 (15): 2117–2123. Bibcode : 2003AtmEn..37.2117F. doi : 10.1016/S1352-2310(03)00075-X.
  3. ^ Махесваран, М. (2004). «Молекулярные маркеры: история, особенности и применение». Кафедра молекулярной биологии растений и биотехнологии .
  4. ^ ab "Традиционные молекулярные маркеры - eXtension". articles.extension.org . Получено 13.12.2015 .
  5. ^ Махесваран, М. (август 2014 г.). «Молекулярные маркеры: история, особенности и применение». Advanced Biotech .
  6. ^ "Молекулярная селекция и селекция с помощью маркеров". Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений . ISAAA . Получено 12 декабря 2015 г.
  7. ^ Contreras-Soto RI, Mora F, de Oliveira MAR, Higashi W, Scapim CA, Schuster I ( (2017). «Исследование ассоциаций по всему геному для агрономических признаков сои с использованием маркеров SNP и анализа гаплотипов на основе SNP». PLOS ONE . 12 (2): 1–22. Bibcode : 2017PLoSO..1271105C . doi : 10.1371/journal.pone.0171105 . PMC 5289539. PMID  28152092 – через Web of Sciences. {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  8. ^ Гриффитс, Энтони Дж. Ф.; Миллер, Джеффри Х.; Сузуки, Дэвид Т.; Левонтин, Ричард К.; Гелбарт, Уильям М. (2000-01-01). «Картирование с молекулярными маркерами». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  9. ^ "Карты молекулярных связей". forages.oregonstate.edu . Получено 2015-12-13 .
  10. ^ "Молекулярная селекция и селекция с помощью маркеров". Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений . ISAAA . Получено 12 декабря 2015 г.
  11. ^ abc Корзун, Виктор. "Молекулярные маркеры и их применение в селекции злаковых культур" (PDF) . Сессия I: MAS в растениях . Получено 2015-12-12 .