Marker molekularny

Marker molekularny to cząsteczka pobrana z jakiegoś źródła, która dostarcza informacji o swoim źródle. Na przykład DNA jest markerem molekularnym, który dostarcza informacji o organizmie, z którego został pobrany. Dla innego przykładu, niektóre białka mogą być markerami molekularnymi choroby Alzheimera u osoby, od której zostały pobrane. Markery molekularne mogą być niebiologiczne. Markery niebiologiczne są często wykorzystywane w środowiskowych .

Markery genetyczne

W genetyce marker molekularny (identyfikowany jako marker genetyczny ) to fragment DNA , który jest powiązany z określoną lokalizacją w genomie . Markery molekularne są używane w biologii molekularnej i biotechnologii do identyfikacji określonej sekwencji DNA w puli nieznanego DNA.

Rodzaje markerów genetycznych

Istnieje wiele rodzajów markerów genetycznych, z których każdy ma określone ograniczenia i mocne strony. W ramach markerów genetycznych istnieją trzy różne kategorie: „Markery pierwszej generacji”, „Markery drugiej generacji” i „Markery nowej generacji”. Tego typu markery mogą również identyfikować dominację i współdominację w genomie. Identyfikacja dominacji i współdominacji za pomocą markera może pomóc w identyfikacji heterozygot od homozygot w organizmie. Markery współdominujące są bardziej korzystne, ponieważ identyfikują więcej niż jeden allel, umożliwiając w ten sposób komuś śledzenie określonej cechy za pomocą technik mapowania. Markery te pozwalają na amplifikację określonej sekwencji w genomie w celu porównania i analizy.

Markery molekularne są skuteczne, ponieważ identyfikują obfitość powiązań genetycznych między możliwymi do zidentyfikowania lokalizacjami w chromosomie i można je powtórzyć w celu weryfikacji. Potrafią identyfikować niewielkie zmiany w populacji mapującej, umożliwiając rozróżnienie między gatunkami mapującymi, pozwalając na segregację cech i tożsamości. Identyfikują określone miejsca na chromosomie, umożliwiając tworzenie fizycznych map. Na koniec mogą określić, ile alleli organizm ma dla określonej cechy (bi alleliczny lub polialleliczny).

Lista znaczników Akronim
Polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych RFLP
Losowo amplifikowany polimorficzny DNA RAPD
Polimorfizm długości amplifikowanych fragmentów AFLP
Zmienna liczba powtórzeń tandemowych VNTR
Polimorfizm oligonukleotydów OP
Polimorfizm pojedynczego nukleotydu SNP
Startery powiązane specyficzne dla alleli jak najszybciej
Powtórzenia oznaczone odwrotną sekwencją ISTR
Amplifikowany polimorfizm inter-retrotranspozonu IRAP

Jak wspomniano, markery genomowe mają szczególne mocne i słabe strony, dlatego przed użyciem konieczne jest rozważenie i znajomość markerów. Na przykład marker RAPD jest dominujący (identyfikuje tylko jedno pasmo rozróżnienia) i może być wrażliwy na powtarzalne wyniki. Wynika to zazwyczaj z warunków, w jakich został wyprodukowany. RAPD są również używane przy założeniu, że dwie próbki dzielą to samo miejsce, gdy próbka jest produkowana. Różne markery mogą również wymagać różnych ilości DNA. RAPD może potrzebować tylko 0,02 ug DNA, podczas gdy marker RFLP może wymagać wyekstrahowanego z niego 10 ug DNA, aby uzyskać możliwe do zidentyfikowania wyniki. obecnie markery SNP okazały się potencjalnym narzędziem w programach hodowlanych w kilku uprawach.

Mapowanie markerów genetycznych

Mapowanie molekularne pomaga w identyfikacji lokalizacji poszczególnych markerów w genomie. Istnieją dwa rodzaje map, które można tworzyć w celu analizy materiału genetycznego. Po pierwsze, jest to mapa fizyczna, która pomaga zidentyfikować miejsce, w którym się znajdujesz na chromosomie, a także na którym chromosomie się znajdujesz. Po drugie, istnieje mapa powiązań, która identyfikuje, w jaki sposób poszczególne geny są połączone z innymi genami na chromosomie. Ta mapa powiązań może identyfikować odległości od innych genów przy użyciu (cM) centymorganów jako jednostki miary. Współdominujące markery mogą być używane do mapowania w celu identyfikacji określonych miejsc w genomie i mogą reprezentować różnice w fenotypie. Powiązanie markerów może pomóc zidentyfikować określone polimorfizmy w genomie. Te polimorfizmy wskazują na niewielkie zmiany w genomie, które mogą oznaczać substytucje nukleotydów lub rearanżację sekwencji. Podczas opracowywania mapy korzystne jest zidentyfikowanie kilku różnic polimorficznych między dwoma gatunkami, a także zidentyfikowanie podobnych sekwencji między dwoma gatunkami.

Zastosowanie w naukach o roślinach

Używając markerów molekularnych do badania genetyki konkretnej uprawy, należy pamiętać, że markery mają ograniczenia. Należy najpierw ocenić, jaka jest zmienność genetyczna w badanym organizmie. Przeanalizuj, jak można zidentyfikować konkretną sekwencję genomową, w pobliżu genów kandydujących lub w genach kandydujących. Można tworzyć mapy w celu określenia odległości między genami i zróżnicowania między gatunkami.

Markery genetyczne mogą pomóc w opracowaniu nowych, nowatorskich cech, które można wprowadzić do masowej produkcji. Te nowe cechy można zidentyfikować za pomocą markerów i map molekularnych. Poszczególne cechy, takie jak kolor, mogą być kontrolowane przez zaledwie kilka genów. Cechy jakościowe (wymaga mniej niż 2 genów), takie jak kolor, można zidentyfikować za pomocą MAS (dobór wspomagany markerem). Po znalezieniu pożądanego znacznika można go śledzić w różnych pokoleniach synowskich. Możliwy do zidentyfikowania znacznik może pomóc w śledzeniu określonych cech będących przedmiotem zainteresowania podczas krzyżowania różnych rodzajów lub gatunków, z nadzieją na przekazanie określonych cech potomstwu.

Jednym z przykładów wykorzystania markerów molekularnych do identyfikacji określonej cechy w roślinie jest fuzarioza kłosów pszenicy. Fuzarioza kłosów może być wyniszczającą chorobą zbóż, ale niektóre odmiany lub potomstwo lub odmiany mogą być odporne na tę chorobę. Ta odporność jest wywnioskowana na podstawie konkretnego genu, który można śledzić za pomocą MAS (wybór wspomagany markerem) i QTL (ilościowe loci cech). QTL identyfikują określone warianty w obrębie fenotypów lub cech i zazwyczaj identyfikują lokalizację GOI (Gene of Interest). Po wykonaniu krzyżówki można pobrać próbki potomstwa i ocenić je w celu ustalenia, które potomstwo odziedziczyło cechy, a które nie. Ten rodzaj selekcji staje się coraz bardziej korzystny dla hodowców i rolników, ponieważ zmniejsza ilość herbicydów, fungicydów i insektycydów potrzebnych do stosowania na uprawach. Innym sposobem wprowadzenia GOI jest przenoszenie mechaniczne lub bakteryjne. Jest to trudniejsze, ale może zaoszczędzić czas i pieniądze.

Zastosowania markerów w hodowli zbóż

  1. Ocena zmienności różnic genetycznych i cech w obrębie gatunku.
  2. Identyfikacja i pobieranie odcisków palców genotypów.
  3. Szacowanie odległości genetycznych między gatunkami a potomstwem.
  4. Identyfikowanie lokalizacji QTL.
  5. Identyfikacja sekwencji DNA z użytecznych genów kandydujących.

Zastosowania markerów w akwakulturze

  1. Identyfikacja gatunku.
  2. Badanie zmienności genetycznej i struktury populacji w populacjach naturalnych.
  3. Porównanie populacji dzikich i wylęgarni.
  4. Ocena wąskich gardeł demograficznych w populacjach naturalnych.
  5. Hodowla wspomagana markerami.

Markery biochemiczne

Markery biochemiczne są na ogół markerami białkowymi. Opierają się one na zmianie sekwencji aminokwasów w cząsteczce białka. Najważniejszym markerem białkowym jest alloenzym . Alloenzymy to warianty enzymu, które są kodowane przez różne allele w tym samym locus i alloenzymy te różnią się w zależności od gatunku. Dlatego do wykrywania zmienności stosuje się alloenzymy. Te markery są markerami typu i.

Zalety:

  • Współdominujące markery.
  • Niższa cena.

Niedogodności:

  • Wymagaj uprzedniej informacji.
  • Niska moc polimorfizmu.

Aplikacje:

  • Mapowanie powiązań.
  • Badania populacyjne.

Zobacz też