Biologiya fakulteti genetika kafedrasi fan: genetika va genomika asoslari

Markerlar sifatida donlarning zaxira oqsillari
Qishloq xo'jaligi ekinlarining zaxira oqsillari izoenzimalar bilan birga genetika va selektsiya sohasida amaliy va fundamental tadqiqotlar o'tkazish uchun qulay ob'ekt hisoblanadi. Urug ' ontogenezning sobit bosqichidir. Zaxira urug ' oqsillari yillar davomida o'zgarishsiz qolmoqda.Urug ' oqsillari ikki asrdan ko'proq vaqt davomida jadal o'rganilmoqda. Osborne tomonidan tavsiya etilgan tasnifga ko'ra, don oqsillari quyidagilarga bo'linadi: suvda eriydigan va asosan fermentlar oqsillarini o'z ichiga olgan albuminlar; globulinlar, suyultirilgan tuz eritmalarida eriydi va membrana bilan bog'liq oqsil jismlarida mavjud, ya'ni. bu so'zning qat'iy ma'nosida zaxira oqsillar; suv-spirtli eritmalarda eriydigan va shuningdek, haqiqiy zaxira oqsillardir; ba'zi metabolik vazifalarni bo'lishi mumkin bo'lsa-da, kleykovina, kislotali yoki ishqoriy yechimlari eriydi va, asosan, tarkibiy yoki ehtiyot oqsillar hisoblanadi. Zaxira oqsillarning asosiy qismi endosperm va kotiledonlarda to'planadi va urug'larni urug'lantirish uchun ozuqa manbai bo'lib xizmat qiladi. Bug'doy, arpa, jo'xori, jo'xori, javdar, guruchda zaxira oqsillar asosan prolamin va Gluten bilan ifodalanadi. Bug'doyning prolaminlari gliadinlar, arpa - gordeinlar, makkajo'xori - zeinlar, javdar - sekalin, yulaf - qo'ylar deb ataladi. Yulaf va don ekinlarida zaxira oqsillar asosan globulin va kleykovina, prolamin va glutenli guruch bilan ifodalanadi.Proteinlar yordamida aholi genetikasi tadqiqotlarida haqiqiy yutuq paydo bo'ldi. Shu bilan birga, vaqt o'tishi bilan oqsil markerlarining sezilarli cheklovlari paydo bo'ldi, ularning asosiy qismi oqsillarni tahlil qilish faqat oqsillarni kodlovchi ketma-ketlikdagi o'zgarishlarni, shuningdek, organizmning, to'qimalarning va o'simlik rivojlanish bosqichlarini o'z ichiga olgan atrof-muhit sharoitlariga bog'liqligini sinab ko'rish imkonini beradi.Hozirgi vaqtda DNK texnologiyalarining jadal rivojlanishi bilan bog'liq holda, protein markerlari DNK darajasida polimorfizmni o'rganish orqali aholi genetikasidan deyarli chiqarib yuborildi, bu esa genetik o'zgaruvchanlikni gen ifodasi mahsuloti darajasida emas, balki genom darajasida sinab ko'rish imkonini beradi.DNK markerlari keng tarqalgan tarqalish, yadro DNKlari va onalar uchun Mendeleyev merosining turi - hujayra organellarining DNKlari, allellarning ko'pligi va yuqori heterozigotlik, kodominant ifoda va merosning barqarorligi, selektiv betaraflik, ko'p hollarda testning soddaligi va ishonchliligi, shuningdek, iqtisodiy jihatdan muhim xususiyatlarga nisbatan pleiotrop ta'sirning yo'qligi bilan tavsiflanadi. Bundan tashqari, boshlang'ich material sifatida, bu gen tomonidan kodlangan oqsilning sintezidan qat'i nazar, har qanday to'qima va organlardan foydalanish mumkin. O'simliklardagi oqsil markerlari orasida urug'larning zaxira oqsillari − donning prolaminlari va ikkilamchi globulinlar alohida o'rin tutadi. Filogenetik tahlil uchun qulay bo'lgan yaxshi ifodalangan monomorfik komponentlar mavjud bo'lsa-da, ular juda polimerikdir. Ularning Brendlash sohasi bir necha o'nlab genom genetik lokuslarini o'z ichiga olgan ikki yoki to'rtta xromosomalar bilan cheklangan. Donalar eng ko'p va polimorflarda spirtli ichimliklarni erimaydigan prolaminler – gliadinlar, sekalinlar, gordeinlar mavjud bo'lgan genofond don navlarini aniqlash, ularni ajratish va ro'yxatdan o'tkazish uchun etarli darajada to'liqlik bilan imkon beradi biotiplar, inbred chiziqlar va katta detallar bilan turli xil, gibrid va tabiiy populyatsiyalarni tahlil qilish. Urug'lar, shuningdek, fermentlar, ularning ingibitorlari va ko'plab yadro va sitoplazmik konstitutsiyaviy oqsillarni o'z ichiga oladi, bu esa zaxira oqsillarning marker imkoniyatlarini kuchaytiradi va kengaytiradi. Immunokimyoviy yoki elektroforetik tahlil qilish uchun mavjud bo'lgan urug ' oqsillarining butun to'plamini kodlashda genomning barcha xromosomalari ishtirok etadi. Shunga ko'ra, genetik va filogenetik belgilar sifatida urug ' oqsillari genomning katta qismini va ayniqsa, uning donli o'simliklarning unumdorligini belgilovchi va donning yog'i yoki oqsilliligi, kleykovina hosildorligi va xususiyatlari, unning pishirish sifati, shuningdek, hosilning boshqa ozuqaviy yoki em-xashak foydalari. Markerlar sifatida zaxira urug ' oqsillarining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat. 1. Ular morfogenetik bir hil to'qimalarda ( kotiledonlar yoki endospermlar) lokalizatsiya qilingan katta miqdordagi urug ' yoki don tarkibida mavjud bo'lib, ularning natijalari oddiy va aniq bo'lgan immunokimyoviy yoki elektroforetik tahlillarga osonlik bilan kirish mumkin. 2. Pishgan urug'larning oqsillari ontogenezdagi dinamikaning qat'iy belgilangan bosqichini ifodalaydi; morfogenetik ravishda ular bir xildir. 3. Funktsional holatning bir xil bosqichida bo'lgan boshqa urug ' oqsillari zaxira oqsillarning piksellar sonini etarli bo'lmagan hollarda qo'shimcha yoki yordamchi markerlar sifatida ishlatilishi mumkin. Bunday oqsillar fermentlar, ularning oqsil ingibitorlari va yuqori molekulyar og'irlikdagi prolaminlar, ya'ni donli donalarning glutenini subunitsiyalari bo'lishi mumkin. Genlar va genetik tizimlarning keng tarqalgan faol omilini yoki "funktsional yopishish" hodisasini hisobga olgan holda, urug ' oqsillari faqat urug'lar sohasida emas, balki butun o'simlikning genetik va filogenetik o'zgaruvchanligi uchun mas'ul bo'lgan lokuslarni to'liq belgilashni ta'minlashi mumkin. 4. Urug'lar so'nggi uch o'n yillikda band bo'lganimizdan ko'ra, xususiy genetika, selektsiya, xilma-xillik, urug'chilik va qishloq xo'jaligi o'simliklarini urug'lantirish uchun turli xil vazifalarni oqsil belgilari texnikasi bilan shug'ullanish uchun eng qulay va qulay oqsil belgilari manbai va juda muhim ob'ektdir. Shu vaqt ichida biz urug ' oqsillari turlarni va genomlarni identifikatsiyalash, genomik tahlil, o'simliklarning kelib chiqish yo'llarini aniqlash va ularni dikimisorodichlar bilan qarindoshlik darajasini aniqlash kabi muammolarni hal qilishda o'simliklarni biologik tahlil qilish uchun boshqa molekulyar markerlarga qaraganda kamroq va ba'zan samarali va foydali ekanligiga ishonch hosil qildik., allopoliploidiya o'simliklardagi turlarning shakllanishi va morfogenez usullaridan biri sifatida, molekulyar biologik mohiyat va bunday genetik va morfogenetik unga tegishli donalar. Protein markerlarining xususiyatlari va imkoniyatlari quyidagicha umumlashtirilishi mumkin: − genetik tizimlarning asosiy mahsulotlari sifatida oqsillar to'g'ridan − to'g'ri tizimli genlarni belgilaydi, ayni paytda ular tandem va funktsional jihatdan bog'liq genlarni va genetik tizimlarni belgilaydi; - biologik o'ziga xosligi tufayli oqsillar o'simlikning turini, jinsini va boshqalarni aks ettiradi. va shunga mos ravishda "filogenetik markerlar" va funktsional xususiyatlar tufayli ular "metabolik" yoki "morfogenetik markerlar" bo'lishi mumkin”; - proteinlar genomni genetik tizim sifatida aniqlash imkonini beradi, shuning uchun ular "genom belgilari" bo'lishi mumkin; − proteinlar o'simliklarning irsiy o'zgaruvchanligining uchta asosiy toifasini aniqlash (ajratish, ajratish) imkonini beradi: allel, gen va genomik; − kodlash genini "genetik muhit" dan bog'liqligi va genotipdagi boshqa siljishlar ehtimoli tufayli, masalan, qo'shilish, ikkilamchi (post-translasyonal) modifikatsiyalari va boshqalar., protein belgisi genini kodlashdan ko'ra boy genetik; - genetik axborotning asosiy oqimida protein metabolizm va morfogenezning boshlanishi va asosidir, shuning uchun uning markalash genining funktsional ahamiyatini baholashda eng ishonchli mezondir. Katta foyda tamoyillari va oqsil ma'lumoti usullari bilan DNK ma'lumoti usullari birlashmasidan kutilmoqda bo'lishi kerak. Genetik tizimlar va o'simliklar molekulyar-biologik tahlil aniqlash omillar sifatida yuqorida sanab xususiyatlari va oqsillar imkoniyatlari bizga amaliy botanika, genetika va ko'paytirish eng muhim muammolarni hal qilish imkonini berdi. Biyokimyasal va molekulyar biologik tahlilning boshqa usullari bilan birgalikda oqsil elektroforezi allopoliploidiya, heterozis va o'simliklarning murakkab belgilari kabi muammolarni rivojlantirishda katta rol o'ynadi. Ayniqsa, bu usulning turli xil variantlari o'simliklarning amaliy muammolarini hal qilishda muhim rol o'ynadi. Ma'lum bo'lishicha, genetika va naslchilik muammolarining ko'pgina muammolari faqat oqsil belgilarini jalb qilish bilan muvaffaqiyatli hal qilinishi mumkin. Misol uchun, faqat polimorfik oqsillarning elektroforetik spektrlarida morfologik jihatdan bir xil populyatsiyalarni tahlil qilish mumkin. Faqat protein ma'lumoti urug'chilik birinchi bosqichlarida heterozigot o'simliklar istisno va yangi rayonlangan va taqchil navlarini ishlab chiqarishga tez joriy etish uchun elita yetishtirish jadal usuli bilan, ayniqsa, muhim ahamiyatga ega aholi morfologik, ko'rinmas genotip nisbati turli xossalarni saqlab qolish uchun imkon beradi. Polimorfik DNK sekanslari genlarni, xromosomalar, genomlarni, shaxslarni, populyatsiyalarni va turlarni turli vazifalarni, shu jumladan, selektsiya uchun belgilash uchun ishlatiladi.Ulardan quyidagilarni ajratib ko'rsatish mumkin: genetik xaritalash; genetik polimorfizmni baholash (aholining heterozigotliligi, mikroevrim); filogeniya va taksonomiya; genotiplash (fingerprinting - daktiloskopiya) shaxslar, chiziqlar, oilalar, populyatsiyalar, turlar; selektsiyada foydalanish (MAS, marker assistant selection - markerlar yordamida tanlov); irsiy kasalliklarning rivojlanishi uchun mas'ul bo'lgan nuqsonli genlarni aniqlash;
DNK markerlarining turlari. DNK polimorfizmi turli usullar bilan sinovdan o'tkaziladi, shu jumladan, qiziqish bo'yicha tadqiqotchi uchastkaning nukleotid ketma-ketligini to'g'ridan-to'g'ri aniqlash (tartiblash).
DNK marker texnologiyalari shartli ravishda ikkita asosiy guruhga bo'linishi mumkin: polimeraza zanjirli reaksiya (PCR) va undan foydalanmasdan.
Strikt fragmentlarining uzunligi polimorfizmidan foydalanish (cheklov uzunligi polymorphism-RFLP) PCR dan foydalanmasdan molekulyar markalashning asosiy usuli hisoblanadi. O'simlik DNK to'qimalarining ajratilgan polimorfizm tahlil qilish uchun" kesilgan " maxsus bakterial fermentlarni - cheklash DNK saytlar [7] qisqa xos ketliklar xizmat maqsadi bo'lgan cheklash. Cheklash mahsulotlari agaroznom gel elektroforez ajratish.Elektroforetik ajratilgandan so'ng, ular agaroz jeldan neylon membranaga Sauzern-Blotting orqali ko'chiriladi, radioaktiv probalar bilan hibridizatsiya orqali" namoyon bo'ladi " -DNK fragmentlari va keyin radioavtograflarda [8] pozitsiyasiga ko'ra tahlil qilinadi.Problar tasodifiy genomik DNKni cheklash mahsulotlari sifatida xizmat qilishi mumkin, ammo ko'pincha genomlarning molekulyar xaritalarini va genlarni jismoniy xaritalashni yaratish uchun ishlatiladigan noyob va kamdan-kam takrorlanadigan DNK ketma-ketliklarining klonlari ishlatiladi .Morfologik markerlardan farqli o'laroq, RFLP markerlari kodominant bo'lib, Homo va heterozigotlarni ajratish imkonini beradi. Ushbu marker tizimidan foydalanib, ko'plab o'simlik turlari uchun genetik xaritalar yaratilgan. Guruch, masalan, 3500-4000 RFLP markerlarini karlatdi.