فروش خدمات باغبانی

فروش نهال آووکادو پرتقال نارنگی ازگیل خرمالو, فروش انواع نهال میوه گل, فروش نهال جهت زیباسازی شهرداری

فروش خدمات باغبانی معلمی
فروش نهال آووکادو پرتقال نارنگی ازگیل خرمالو, فروش انواع نهال میوه گل, فروش نهال جهت زیباسازی شهرداری

انجام نقشه یابی مولکولی و گزینش به کمک مارکر برای بهبود صفات کمی و کیفی گیاهان زراعی

اگرچه، گیاهان زراعی در ابتدا بواسطه نتایج جستجوی غیرهدفمند انسان (برای منابع مناسب غذا) رو به تکامل نهادند امروزه این امر بیشتر از طریق برنامه های اصلاحی مدبرانه حاصل می شود. در حالیکه تغییرات در فعالیتهای زراعی و مکانیزاسیون کشاورزی، تاثیر چشمگیری بر بهره وری زراعی داشته اند، بهبود عملکرد اغلب گیاهان به سبب بهبود ژنتیکی آنها بوده است. علیرغم پیشرفتهای حاصله، بهبود بیشتر عملکرد و کیفیت محصولات، به سبب رشد جمعیت، افزایش قیمت نهاده هایی چون آب، کود و انرژی و ملاحظات مربوط به اثرات کودها و سموم شیمیایی بر زیست بوم و تغییر سریع سلایق مصرف کنندگان، مورد درخواست مستمر قرار دارد.     

اصلاح نباتات، بعنوان فرآیند مورد استفاده در طی قرنها، به میزان زیادی به گزینش صفات مطلوب بستگی دارد. این گزینشها اغلب شامل چرخه های متعدد اصلاحی بمنظور انتقال خصوصیات مطلوب زراعی و کیفی از والدین متفاوت به یک ژنوتیپ منفرد می باشند. پیشرفتهای جدید در بیوتکنولوژی منجر به توسعه ابزارهای بدیعی که نوید بخش اصلاح نباتات سریعتر و دقیق تر می باشند شده است. در این میان، مارکرهای مولکولی نوید بخش ترین ابزارها هستند. مارکرهای مولکولی قطعاتی از DNAگیاه هستند که اصلاحگران برای تشخیص حضور و یا عدم حضور آللهای مورد علاقه در گیاهان مورد آزمایش بکار می برند و بنابراین از آنها بعنوان ابزارهای گزینش بهره می برند. گزینش گیاهان مطلوب برپایه مارکرهای متصله را در اصطلاح گزینش به کمک مارکر(MAS) نامند. با استفاده از مارکرهای مولکولی، اصلاحگران می توانند روشهای گزینش برپایه فنوتیپ، که شامل گیاهان در حال رشد تا گیاهان بالغ است، را کوتاهتر ساخته و خصوصیات فیزیکی آنها را بمنظور آگاهی از ساختار بنیادین ژنتیکی آنها مورد بررسی دقیق قرار دهند. سیستمهای مارکرهای مولکولی مختلف توسعه یافته و برای استفاده تکامل یافته اند.

انواع مارکرهای مولکولی

1-RFLP

پلی مرفیسمهای طولی قطعات برشی (RFLP)، با استفاده از آنزیمهای برشی که مولکولهای DNAژنومی را در توالی های نوکلوتیدی خاصی (محل های برش) برش داده و بنابراین قطعات DNAبا اندازه های مختلف را بوجود می آورند، شناسایی می شوند. شناسایی قطعات DNAژنومی بوسیله ساترن بلات انجام می شود، فرآیندی که بموجب آن قطعات DNAجدا شده بوسیله الکتروفورز، به فیلتر نایلونی یا نیتروسلولز منتقل می شوند. سپس، DNAغیر متحرک در فیلتر اجازه می یابد تا با DNAپروب رادیواکتیویته هیبرید شود.  RFLPیک مارکر همبارز است که پروبها معمولا قطعات DNA کلون شده کوچک (بعنوان مثال cDNA و یا DNA ژنومی) هستند. فیلتر در مقابل فیلم عکاسی قرار می گیرد. جایی که تابش ماده رادیو ایزوتوپ از پروب، سبب تولید باندهای مرئی می شود.

2-RAPD

DNA پلی مورفیسم تکثیر یافته تصادفی (RAPD) یک مارکر غالب بر پایه واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) است. این روش یک پرایمر دیکامر منفرد از توالی تصادفی را بکار می گیرد که با DNA الگو در دمای 37Ċ اتصال برقرار می سازد. تنوع الگوهای بانددهی RAPDبه سبب حضور و یا عدم حضور یک باند حاصله از تنوع در مکانهای باندینگ پرایمر است. محدودیت عمده این روش عدم تکرار پذیری آن به سبب دمای پایین اتصال است. اما، راندمان یک مارکر مطلوب RAPDمی تواند بواسطه توالی یابی پایانه آن و طراحی پرایمرهای بلندتر (بعنوان مثال 24 نوکلوتید) برای تکثیر اختصاصی  مارکرها افزایش یابد. اینچنین نواحی تکثیر یافته با توالی شناخته شده (SCARs) از نظر ساختار و کاربرد، مشابه مکانهای با توالی نشاندار (STS)می باشند.

3- CAPS

توالیهای پلی مورف توسعه یافته منشعب (CAPS)، برپایه تنوع مکان برش آنزیم در قطعات DNA تولید شده بوسیله PCR، می باشند. منبع اطلاعات توالی برای پرایمرها می تواند یک بانک ژن، کلونهای cDNA یا ژنومی یا باندهای RAPD کلون شده بدست آید. این مارکر همبارز است.

4- SSR

تکرارهای توالی ساده یا ریز ماهواره ها (میکروستلایت ها) در یوکاریوتها حاضر هستند. پلی مرفیسم SSR تنوع در تعداد واحدهای تکراری در یک ناحیه مشخص از ژنوم را مشخص می کند. تناوب تکرارهای بزرگتر از 20 bp تخمین زده می شود که هر 33 kb در گیاهان رخ می دهند. توالی نوکلئوتیدی در بر گیرنده تکرار، برای طراحی پرایمرها بمنظور تکثیر تعداد متفاوتی از واحدهای تکراری در واریته های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این پرایمرها برای تعیین سریع و دقیق لوکوس های پلی مورف مطلوب بوده و اطلاعات حاصله می توانند برای توسعه یک نقشه فیزیکی برپایه این تگهای توالی مورد استفاده قرار گیرند. این نوع از پلی مورفیسم بسیار تکرار پذیر است.

5- AFLP

مارکرهای پلی مرفیسم طولی قطعه تکثیر شده (AFLP)، بوسیله تکثیر قطعات DNA حاصله از هضم آنزیم برشی تولید شده اند. DNA با وزن مولکولی بالا بوسیله دو آنزیم برشی هضم می شود: یک شش باز بر (برای مثال EcoRI) و یک چهار باز بر (برای مثال Mse I). مولکولهای آداپتور به انتهای قطعات DNA می چسبند. دو پرایمر دارنده توالی مکمل با آداپتور بعلاوه تعداد کمی نوکلئوتید اضافی تصادفی در انتهای 3¢ آنها، برای تکثیر انتخابی قطعات با استفاده از PCR مورد استفاده قرار می گیرند. محصولات تکثیر شده در ژلهای توالی یابی یا حتی PAGE معمولی جداشده و بوسیله رنگ زدایی نقره قابل مشاهده می باشند. در طرف دیگر، پرایمرها بوسیله رادیوایزوتوپ یا رنگ فلورسانت لیبل گذاری می شوند بنابراین باند AFLP می تواند بوسیله اتورادیوگرافی یا بوسیله استفاده از آنالیز تصویر بدست آید. بالاترین تعداد محصولات تکثیری (50 تا 100) در میان سیستمهای باند دهی DNA، در AFLP تولید می شود.این امر احتمال شناسایی پلی مرفیسم بسیاری از ساختار ها را افزایش می دهد. در حال حاضر این تکنیک طولانی تر و گرانتر از سایر روشهای مبتنی بر PCR است. این روش نیازمند DNA با کیفیت بالا برای اطمینان از هضم کامل بوسیله آنزیمهاست. هضم ناقص DNA موجبب ایجاد تنوع غیرتکرار شونده در باندهای DNA می شود.

6-SNP

مارکرهای مولکولی، وقتی تنوع توالی میان افراد مورد مطالعه مشاهده می شود، پلی مورف هستند. مارکرهای مولکولی بنابراین به سادگی شاخصی از پلی مرفیسم توالی هستند. پلی مورفیسم توالی میان اشخاص می تواند به شکلهای مختلفی رخ دهد، برای مثال، می تواند به سبب ورود یا حذف بازهای چندگانه باشد، یا می تواند به سبب پلی مرفیسم تک نوکلئوتیدی (SNPs) باشد. ورودها، حذفها و SNPs در تعیین تنوع توالی میان اشخاص مهم هستند. SNPs در ژنومهای گیاهی فراوان هستند. آنها برای ژنوتایپینگ جمعیت های انسانی برای بعضی بیماریهای ژنتیکی مورد استفاده قرار گرفته اند. هزینه توسعه SNPs بسیار بالاست، چرا که برای هر لوکوس DNA باید توالی یابی شده و پرایمرهای PCR مناسب طراحی شوند. پرایمرها باید سپس برای تکثیر قطعه متناظر دیگر ژنوتیپ های ممکن مورد استفاده قرار گیرند. این قطعات باید سپس توالی یابی شده و توالی ها برای تعیین SNPs هر هالوتایپ مورد مقایسه قرار گیرند. واژه "هالوتایپ" در مورد SNPs بجای واژه "آلل" بکار برده می شود. روشهای شناسایی SNPs در درون یک لوکوس ژنتیکی  تحت عنوان توالی یابی مستقیم شناخته شده و شامل: پلی مرفیسم تک رشته (SSCP) ، گسستگی شیمیایی جفت شدنهای ناموفق (CCM) و گسستگی جفت شدنهای ناموفق آنزیمی (EMC) می باشند.

نقشه یابی مولکولی ژنهای مهم کشاورزی

در گذشته، تعیین نقشه های لینکاژ ژنتیکی با استفاده از مارکرهای مورفولوژیکی، در اغلب گیاهان زراعی، به سبب عدم تعداد کافی مارکرهای مولکولی، قابل انجام نبود. تعیین نقشه نیازمند نیروی کار بسیار، صرف سالها زمان و جمعیتهای مختلف نقشه یابی بود چرا که همه مارکرهای مورفولوژیکی نمی توانند در یک تلاقی منفرد بدست آیند. این نقشه ها حامل تعداد معدودی از مارکرها بوده و بنابراین نمی توانستند برای نقشه یابی موثر ژنهای هدف بکار برده شوند. با دسترسی به تعداد زیادی مارکرهای مولکولی، مانند RFLP, RAPD, AFLP، میکروساتلایت ها، نقشه یابی کامل ژنومهای گیاهی واقعیت یافت. نقشه های ژنوم مولکولی در تقریبا تمام گیاهان زراعی ایجاد شده اند. تعداد مارکرهای مورد استفاده برای تعیین این نقشه ها و تراکم مارکر تنوع زیادی دارند. بیشتر این نقشه ها برپایه مارکرهایRFLP هستند. کارهای نقشه یابی فعلی عمدتا شامل مارکرهای مبتنی برPCR مانندAFLP, STMS, RAPD, CAPS, SCAR  و STS هستند. درمیان گیاهان زراعی، نقشه ژنوم برنج بیش از همه تکمیل شده است. نقشه گزارش شده توسط Harushima et al. حاوی بیشترین تعداد مارکرهاست (2275). قابل توجه اینکه این نقشه با استفاده از یک جمعیت منفردF2 تهیه شد. اخیرا، این نقشه بوسیله ترکیب آن با نتایج حاصل از مارکرهای اضافیSTS و STMS تکمیل تر شده است. در بیشتر گیاهان زراعی، جمعیت F2 به سبب اینکه می تواند در کوتاهترین زمان ممکن و با کمترین تلاش تولید شود، مورد استفاده قرار می گیرد. اما، برای نقشه یابی ژنها، بخصوص ژنهای صفات کمی، نقشه یابی دائمی جمعیت هایی مانند لاین های اینبرد نوترکیب (RILs) و دابلد هاپلویید ها مورد ترجیح است چرا که آنها می توانند در طی سالها توسط خودگشنی و تکثیر در طی مکانها و فصول مختلف مدیریت شوند.

دسترسی به مارکرهای مولکولی و نقشه های لینکاژی کامل، نقشه یابی ژنهای مسئول صفات کمی و همچنین کیفی را میسر ساخته است. صفات کیفی که بوسیله یک ژن کنترل می شوند الگوی مندلی ساده توارث پذیری تک ژنی مانند ژنهای کنترل کننده استرس های زنده، رنگ میوه درهلو، رنگ دانه در ذرت، رنگ گل در اطلسی را نشان می دهند. نقشه یابی چنین ژنهایی با مارکرهای مولکولی مختلف در جدول یک نشان داده شده اند. صفات کمی مانند عملکرد، تحمل به خشکی و سرما، تراکم چوب که تنوع پیوسته را نشان می دهند بوسیله ژنهای بسیاری کنترل می شوند. ژنهای مشخص کنترل کننده بیان صفات کمی هم اکنون تحت عنوان لوکوس های صفت کمی (QTL) نامیده می شوند. QTL با اثرات نسبی قوی اهداف خوبی برای گزینش به کمک مارکر هستند بخصوص اگر اندازه گیری صفت مشکل است. بسیاری ازQTL اثرات کوچک نسبی دارند. نقشه یابی دقیق این QTL دشوار است بخصوص با توجه به اندازه استاندارد جمعیت درعمده مطالعات نقشه یابی. بنابراین، حالا اندازه جمعیت برای نقشه یابی به حدود 300 الی 500 فرد افزایش یافته است. اما، بمنظور درک دقیق عملکرد ژن و چگونگی برهمکنش آن با دیگر ژنها، آگاهی از محل ژنها در درون ژنوم و آگاهی از ارتباط آن با دیگر ژنهای مورد علاقه مفید است. تعداد QTL کنترل کننده یک ژن از یک تا بیش از ده برای گیاهان زراعی مختلف گزارش شده است. پیشرفتها در امرنقشه یابی ژنهای مهم زراعی در برخی گیاهان عمده، متعاقبا مورد اشاره قرار می گیرد.

1- برنج

تاکنون تعداد زیادی از ژنهای کنترل کننده صفات کمی شامل مقاومت به بیماری، مقاومت به حشره، کیفیت پخت، مقاومت به خشکی و شرایط غرقابی با استفاده از مارکرهای نقشه یابی (مپینگ) شده اند. نقشه یابی ژنهای مقاومت به بیماری، هدف عمده برای تولید پایدار برنج است. مثالهای کمی از نقشه یابی چنین ژنهایی با استفاده از مارکرهای مولکولی در اینجا توضیح داده می شود. برای مثال، مارکرهای RFLP برای نقشه یابی ژن مقاومت به پشه گال زا، Gm2، با استفاده از لاینهای اینبرد نوترکیب حاصل از تلاقی میان Phalguna (واریته مقاوم) و ARC6650 (رقم بومی حساس) قابل ذکر هستند. دیگر ژن مقاومت به پشه گال زا،  Gm4t، که با Gm2غیر آللی است از نظر اعطای مقاومت در مقابل بیوتایپ های 1، 2، 3 و 4 مشهور است و با استفاده از RAPD در ترکیب با آنالیز افتراقی بالک یک جمعیت F3برچسب گذاری شده است. برخی از آنالوگهای ژن مقاومت (RGAs) مقبول، کلون و توالی یابی گردیده و مشخص شده که آنها به میزان زیادی با ژنهای شناخته شده مقاومت به بیماری لینکاژ دارند. نقشه یابی ژنتیکی مقاومت به ویروس تانگروی کروی برنج (RTSV) و زنجره سبز (GLH) در ARC11554 با استفاده از مارکرهای RAPD و RFLP انجام شده است. لوکوس عمده Pi-2(t)برای مقاومت به بلاست ناشی از قارچ Magnaportha grisea، با استفاده از مارکرهای RFLP نقشه یابی شده است. برخی از ژنهای اصلی برای مقاومت به پاتوژن بلایت برگی باکتریایی (BLB)، با مارکرهای RFLP یا RAPD برچسب زنی (نشاندار) شده اند. دو مارکر میکرو ستلایت به شدت پیوسته با BLB در فاصله 2 و 18 cM لوکوس xa5یافت شده اند. برچسب گذاری RFLP یک ژن برای مقاومت به زنجره قهوه ای BPH گزارش شده است.

  با استفاده از مارکرهای RFLP، ژنهای تحمل به شناور بودن، تحمل به نمک، جذب فسفرو تحمل به آلومینیوم تاکنون نقشه یابی شده اند. گزارشهای مختلفی در مورد نقشه یابی ژنهای نرعقیمی و بازگرداننده باروری با استفاده از مارکرهای RFLP در دسترس هستند. مشابها، ژنهای صفاتی چون عطر دانه، قد کشیدن دانه پخته شده با استفاده از مارکرهای RFLP نقشه یابی شده اند. اخیرا، لوکوس های صفت کمی عملکرد با استفاده از مارکرهای  SSR و STS نقشه یابی شده اند.

 

2- گندم

گزارشات مختلف در مورد نقشه یابی ژن‌های مقاومت به حشرات و بیماری‌ها، تنش‌های غیر زنده، کیفیت دانه و دیگر صفات در جدول یک فهرست شده‌اند. زنگ گندم از موضوعات اساسی است که نتایج بسیار موفقیت آمیزی در مورد نقشه یابی ژن آن تاکنون گزارش شده است. یک مارکر جایگاه با توالی نشاندار(STS) پیوسته به Lr28، ژن مقاومت به زنگ برگ، بوسیله آنالیزRAPD لاین های تقریباً ایزوژن (NILs)، در هشت بک‌گراند مختلف شناسایی شده است. از 80 پرایمر تست شده، یک مارکر رپید قادر به تفکیک NILs و والد اهدایی از والد دوره‌ای حساس بود. مقایسات میان NILs و والدین دوره‌ای شان برای شناسایی مارکرهای مولکولی پیوسته با ژنهای نشانگر مقاومت به پاتوژن ها، مفید بود. توسعه مارکرهای تکرار توالی بین ریزماهواره ای ساده (ISSR primers)، برای ژنهای مقاومت به زنگ ساقه(SR39) و زنگ برگ(Lr 35)، انتقال این ژنها به لاینهای الیت گندم را تسهیل کرده است. مارکرهای ریز ماهواره برای شناسایی پلی مورفیسم DNA در مجموعه های مقاوم به زنگ زرد بکار گرفته شده اند. نه مارکر ریز ماهواره پیوسته با ژن مقاومت به زنگ نواری،YrH52، شناسایی شده اند. مارکرهای ریزماهواره برای برچسب زنی ژنهای مختلف یاQTL، شامل ژنهای Rht8،Rht12و Vrn1و QGpc.ccsu.2D.1 یک QTL درصد پروتئین دانه، بکار گرفته شده اند. مشکل جوانه زنی پیش از برداشت، بخصوص در دانه های کهربایی، در عمده مناطق رشد گندم در جهان ، از جمله هند، معمول است. بهبود درصد پروتئین دانه و ترکیب آن در گندم نان کاری مشکل و بعنوان دلمشغولی عمده اصلاحگران نبات باقی مانده است. QTL های تحمل به پیش جوانه زنی و درصد پروتئین دانه با استفاده از مارکرهای مکانهای چندگانه با توالی نشاندار (STMS) و مکانهای با توالی نشاندار(STS)، برچسب زنی شده اند.

3- کلزا

Brassica juncea (خردل هندی یا خردل قهوه ای)، B. rapa (شلغم روغنی) و B. napus (کلزا) عمده Brassica های دانه روغنی هستند. در این گروه از محصولات، مارکرهای مولکولی برای نقشه یابی ژنهای بنیادین برای مقاومت به بیماری و کیفیت روغن و خوراک بکار گرفته می شوند. تلاشهای مختلفی برای شناسایی مارکرهای مقاومت به زنگ سفید، حاصل از قارچ Albugo candid