Какие же бывают маркеры?

План

 

1.Введение

2.Что же такое молекулярно-генетические маркеры?

3.Какие же бывают маркеры?

4.Как и для чего могут использоваться молекулярные маркеры?

5.Заключение

ВВЕДЕНИЕ

 

Со времён зарождения животноводства человек, волей-неволей, получал большое количество пород различных животных. Изначально селекция животных была процессом спонтанным, человек оставлял и разводил тех животных, которые меньше его боялись и давали необходимую ему продукцию. Со временем человек уловил некоторые закономерности в передаче каких-либо признаков от предков к потомкам, и селекция становилась всё продуманней и эффективней. К моменту зарождения генетики человек уже сам мог планировать отбор и подбор по фенотипическим признакам с достаточно большой эффективностью и уже мог целенаправленно выводить новые породы. Появление генетики означало новый виток в разведении животных, понятие глубинны принципов наследования поставило разведение на научный фундамент.

В настоящее время разведение животных это развитая наука, охватывающая широкий спектр задач и методов их решения в животноводстве. Как основные инструменты селекции можно выделить оценку животных, отбор и подбор. Наиболее сложный и важнейший процесс – это оценка животных, от точности оценки во многом зависит дальнейший успех селекционных мероприятий (ключевое слово здесь «во многом»). На данный момент пользуются оценкой животных по экстерьеру и по продуктивным качествам (надой молока за лактацию, скороспелость поросят и т.д.), в обоих случаях пользуются фенотипическими показателями, по этому, для использования этих признаков в расчётах, необходимо знать их коэфициэнт наследуемости, но даже в этом случае мы будем иметь дело с вероятностью генетического обоснования любого признака.

Наука не стоит на месте, а в последние десятилетия её прогресс достигает вообще колоссальной скорости, это не обошло стороной и животноводство. Развитие высоких технологий в оптике, электронике, математике и в других науках открыло огромные возможности в изучении молекулярной биологии, позволило в большой мере изучить глубинные механизмы жизни и наследуемости. Совокупность новых знаний послужила фундаментом для рождения новой науки – селекции при помощи маркеров (Marker Assisted Selection – MAS). У селекционера появилась возможность исключить факторы действия среды на признаки из оценки животного и пользоваться голой генетической составляющей фенотипа.

Что же такое молекулярно-генетические маркеры?

 

Молекулярными маркерами называют такие биохимические особенности обмена веществ и, непосредственно, структурные особенности генома организма животного, растения, бактерии или гриба, которые тесно коррелируют с какими либо физиологическими показателями организма (например, активностью ферментов), связанными с хозяйственно полезными признаками этого существа. Используя молекулярно-генетические маркеры селекционер может, с огромной точностью, выбирать из популяции только животных обладающих определённым аллелем, необходимого ему, гена, такого как, например ген устойчивости к лейкозу у коров, и создавать стада устойчивые к заболеваниям, с животными генетическим здоровыми и высоко продуктивными.

В селекции при помощи маркеров используются только природные комплексы генов, характерные для данного вида животных. Эти комплексы прошли через сито естественного отбора у предков домашних животных, поэтому их присутствие в геноме животных является естественным и безопасным как для самого животного, так и для человека потребляющего продукцию от него.

Используемые маркеры должны обладать определёнными свойствами и отвечать ряду требований, к ним относятся:

1. Фенотипические проявления аллельных вариантов должны быть доступны для идентификации у различных особей;

2. Аллельные замещения в одном локусе должны быть отличимы от аллельных вариантов в других локусах;

3. Существенная часть аллельных замещений в каждом изучаемом локусе должны быть доступна для идентификации;

4. Изучаемые локусы должны представлять случайную выборку генов в отношении их физиологических эффектов и степеней изменчивости;

5. Маркеры должны обладать равномерным распределением по локализации в геноме;

6. Маркеры должны обладать лёгкой выявляемостью и воспроизводимостью;

7. Получаемые данные должны быть сопоставимы в разных лабораториях;

8. Необходима возможность автоматизации их выявления;

9. Маркеры должны обладать относительной нейтральностью.[1]

Очевидно, что не существует такого стандартного набора маркеров, который отвечал бы всем этим требованиям.

 

Какие же бывают маркеры?

 

Впервые идею применения маркеров в селекции теоретически обосновал А.С.Серебровский ещё в 20-х годах, тогда он говорил о морфологических моногенно наследуемых признаках.

На сегодняшний день известно уже немало различных по природе маркеров. Наиболее простые маркеры – это различия в морфологическом строении хромосом. Наличие каких-либо перетяжек на хромосоме, спутников или каких-нибудь других особенностей морфологического строения хромосом, может коррелировать с положением гена в определённой аллели. Идея неплохая, самое главное новая и достаточно достоверная, но проблема заключается в том, что очень незначительное количество признаков коррелирует с такими морфологическими особенностями хромосом, которые можно увидеть на метафазной пластинке через микроскоп. По этой причине морфологическими различиями хромосом, как генетические маркеры, используются мало.

Следующим шагом в MAS стало открытие значительной степени полиморфизма макромолекул в организмах, в основном белков. Т.е. один и тот же белок (имеется в виду отвечающий за одни и те же функции и имеющий одинаковое происхождение) может иметь различную электрофоретическую подвижность у разных животных (а иногда и у одного и того же животного) и обладать различной активностью в метаболической цепи. Такие варианты называются аллельными и происходят из-за аминокислотных замен в полипептидной цепи белка, приводящей к изменению длины или заряда белка, что в свою очередь является следствием нуклеотидной замены (или каких либо других точковых мутаций) в цепи ДНК гена, кодирующего этот белок. Сразу же после открытия высокой полиморфности белков между исследователями началась дискуссия по поводу адаптивного или нейтрального действия аллельных вариантов белков. Эта дискуссия продолжается и сейчас, но большинство исследований свидетельствуют о том, что полиморфные белки могут использоваться в качестве эффективных молекулярно-генетических маркеров в селекции организмов.

Поскольку только некоторые варианты белков отличаются по размеру и/или электрическому заряду, то генетические вариации, которые могут быть выделены такими методами, представляют только 25% от общего количества вариантов на генном уровне.

В качестве молекулярных маркеров животных могут использоваться системы групп крови, существует множество работ по определению влияния групп крови на продуктивность животных и их устойчивость к заболеваниям, но об этом попозже.

Достижения в молекулярной генетике за последние 28 лет позволяют проводить оценку полиморфизма аллельных генов на уровне ДНК. ДНК полиморфизм может быть тестирован различными способами – это и непосредственное определение нуклеотидной последовательности интересующего гена (Сиквенирование, наиболее дорогой, долгий, сложный и точный метод), и составление рестрикционных карт организмов (ПДРФ), и амплификация различных участков ДНК (RAPD-PCR, ISSR-PCR), и гибридизация ДНК (FISH, GISH, блоттинги) и т.д. Эти методы являются наиболее чувствительными и достоверными, они позволяют выявить полиморфизм не только экспресирующих последовательностей, но и регуляторных, и неэкспресирующих (например, комплекс генов «молочности» быка).

Это было вполне научное вступление к моей работе, а теперь я предлагаю приступить к делу.