Marker molekularny - Molecular marker

Marker molekularny jest cząsteczka zawarta w próbce pobranej z organizmu ( markery biologiczne ) lub innych materiałów. Może być wykorzystany do ujawnienia pewnych cech dotyczących odpowiedniego źródła. Na przykład DNA jest markerem molekularnym zawierającym informacje o zaburzeniach genetycznych i ewolucyjnej historii życia . Określone regiony DNA ( markery genetyczne ) są wykorzystywane do diagnozowania autosomalnego recesywnego zaburzenia genetycznego mukowiscydozy , powinowactwa taksonomicznego ( filogenetyka ) i tożsamości ( kod kreskowy DNA ). Ponadto, z formy życia są znane przelana unikatowych substancji chemicznych, w tym DNA , w środowisku za dowód obecności w określonym miejscu. Inne markery biologiczne , takie jak białka , są wykorzystywane w testach diagnostycznych złożonych zaburzeń neurodegeneracyjnych , takich jak choroba Alzheimera . Niebiologiczne markery molekularne są również wykorzystywane na przykład w badaniach środowiskowych .

Markery genetyczne

Główny artykuł: marker genetyczny

W genetyce marker molekularny (zidentyfikowany jako marker genetyczny ) to fragment DNA powiązany z określoną lokalizacją w genomie . Markery molekularne są wykorzystywane 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 obrębie markerów genetycznych istnieją trzy różne kategorie: „Markery pierwszej generacji”, „Markery drugiej generacji” i „Markery nowej generacji”. Tego typu markery mogą również identyfikować dominację i kodominację w obrębie genomu. Identyfikacja dominacji i kodominacji za pomocą markera może pomóc w identyfikacji heterozygot od homozygot w organizmie. Markery kodominujące są bardziej korzystne, ponieważ identyfikują więcej niż jeden allel, umożliwiając tym samym śledzenie określonej cechy poprzez techniki 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 zidentyfikować niewielkie zmiany w populacji mapującej, umożliwiając rozróżnienie między gatunkami mapującymi, umożliwiając segregację cech i tożsamości. Identyfikują określone lokalizacje na chromosomie, umożliwiając tworzenie map fizycznych. Na koniec mogą określić, ile alleli ma organizm dla określonej cechy (bi alleliczny lub poli alleliczny).

Lista znaczników Akronim
Ograniczenie Polimorfizm długości fragmentów RFLP
Losowo amplifikowany polimorficzny DNA RAPD
Polimorfizm długości amplifikowanych fragmentów AFLP
Zmienna liczba powtórzeń tandemowych VNTR
Polimorfizm oligonukleotydów OP
Polimorfizm pojedynczego nukleotydu SNP
Skojarzone startery specyficzne dla alleli jak najszybciej
Powtórzenia oznaczone odwrotną sekwencją ISTR
Wzmocniony polimorfizm między retrotranspozonami 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 jeden prążek różnicy) i może być wrażliwy na powtarzalne wyniki. Wynika to zazwyczaj z warunków, w jakich został wyprodukowany. RAPD stosuje się również przy założeniu, że dwie próbki mają to samo miejsce podczas produkcji próbki. Różne markery mogą również wymagać różnych ilości DNA. RAPD może wymagać tylko 0,02 ug DNA, podczas gdy marker RFLP może wymagać 10 ug wyekstrahowanego z niego DNA, aby uzyskać identyfikowalne 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. Do analizy materiału genetycznego można stworzyć dwa rodzaje map. Po pierwsze, to mapa fizyczna, która pomaga określić położenie, w którym się znajdujesz na chromosomie, a także na którym chromosomie się znajdujesz. Po drugie, istnieje mapa powiązań, która określa, w jaki sposób poszczególne geny są połączone z innymi genami na chromosomie. Ta mapa powiązań może identyfikować odległości od innych genów przy użyciu (cM) centiMorgans jako jednostki miary. Markery kodominujące można stosować w mapowaniu, aby zidentyfikować określone lokalizacje w genomie i mogą reprezentować różnice w fenotypie. Połączenie markerów może pomóc w identyfikacji konkretnych polimorfizmów w genomie. Te polimorfizmy wskazują na niewielkie zmiany w genomie, które mogą wykazywać podstawienia nukleotydów lub rearanżację sekwencji. Przy opracowywaniu mapy warto zidentyfikować kilka różnic polimorficznych między dwoma gatunkami, a także zidentyfikować podobną sekwencję między dwoma gatunkami. To właśnie oznacza termin markery molekularne

Zastosowanie w naukach o roślinach

Używając markerów molekularnych do badania genetyki konkretnej uprawy, należy pamiętać, że markery mają ograniczenia. Najpierw należy ocenić, jaka jest zmienność genetyczna w badanym organizmie. Przeanalizuj, w jaki sposób można zidentyfikować konkretną sekwencję genomową, w pobliżu 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 geny), takie jak kolor, można zidentyfikować za pomocą MAS (selekcja wspomagana markerami). Po znalezieniu pożądanego markera można go śledzić w różnych pokoleniach potomnych. Identyfikowalny marker może pomóc w śledzeniu określonych cech będących przedmiotem zainteresowania podczas krzyżowania między różnymi rodzajami lub gatunkami, z nadzieją na przekazanie określonych cech potomstwu.

Jednym z przykładów wykorzystania markerów molekularnych do identyfikacji konkretnej cechy rośliny jest fuzarioza kłosów pszenicy. Fuzarioza kłosów może być wyniszczającą chorobą upraw zbóż, ale niektóre odmiany lub potomstwo lub odmiany mogą być na nią odporne. Ta oporność jest wywnioskowana przez konkretny gen, który można śledzić za pomocą MAS (selekcja wspomagana markerami) i QTL (loci cech ilościowych). QTL identyfikują poszczególne warianty w obrębie fenotypów lub cech i zazwyczaj identyfikują, gdzie znajduje się GOI (gen będący przedmiotem zainteresowania). Po wykonaniu krzyżówki można pobrać próbki potomstwa i ocenić, które potomstwo odziedziczyło cechy, a które nie. Ten rodzaj selekcji staje się coraz bardziej korzystny dla hodowców i rolników, ponieważ zmniejsza ilość pestycydów, fungicydów i insektycydów. Innym sposobem wprowadzenia GOI jest przeniesienie 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 odciski palców genotypów.
  3. Szacowanie odległości między gatunkami a potomstwem.
  4. Identyfikacja lokalizacji QTL.
  5. Identyfikacja sekwencji DNA z użytecznych genów kandydujących

Podanie

Ma 5 zastosowań w rybołówstwie i akwakulturze:

  1. Identyfikacja gatunku
  2. Badanie zmienności genetycznej i struktury populacji w populacjach naturalnych
  3. Porównanie populacji dzikich i wylęgarni
  4. Ocena wąskiego gardła demograficznego w populacji naturalnej
  5. markery wspomagane hodowlą

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 są wariantami form enzymu, które są kodowane przez różne allele w tym samym locus, a te alloenzymy różnią się w zależności od gatunku. Tak więc do wykrywania zmienności stosuje się alloenzymy. Te markery są markerami typu i.

Zalety:

  • Markery współdominujące.
  • Niższa cena.

Niedogodności:

  • Wymagaj uprzednich informacji.
  • Niska moc polimorfizmu.

Aplikacje:

  • Mapowanie powiązań.
  • Badania ludności.

Zobacz też

Bibliografia