Molekulární marker - Molecular marker
Molekulární marker je molekula obsažená ve vzorku odebraného z organismu ( biologické markery ) nebo jiných látek. Lze jej použít k odhalení určitých charakteristik příslušného zdroje. DNA je například molekulární marker obsahující informace o genetických poruchách a evoluční historii života . Specifické oblasti DNA ( genetické markery ) se používají k diagnostice autozomálně recesivní genetické poruchy cystické fibrózy , taxonomické afinity ( fylogenetika ) a identity ( čárový kód DNA ). Dále je známo, že formy života uvolňují do životního prostředí jedinečné chemikálie, včetně DNA , jako důkaz jejich přítomnosti na konkrétním místě. Jiné biologické markery , jako jsou proteiny , se používají v diagnostických testech na komplexní neurodegenerativní poruchy , jako je Alzheimerova choroba . Nelogické molekulární markery se používají také například v environmentálních studiích.
Genetické markery
V genetice je molekulární marker (identifikovaný jako genetický marker ) fragment DNA, který je spojen s určitým umístěním v genomu . Molekulární markery se používají v molekulární biologii a biotechnologiích k identifikaci konkrétní sekvence DNA v souboru neznámé DNA.
Typy genetických markerů
Existuje mnoho typů genetických markerů, z nichž každý má určitá omezení a silné stránky. V rámci genetických markerů existují tři různé kategorie: „Markery první generace“, „Markery druhé generace“ a „Markery nové generace“. Tyto typy markerů mohou také identifikovat dominanci a ko-dominanci v genomu. Identifikace dominance a společné dominance pomocí markeru může pomoci identifikovat heterozygoty od homozygotů v organismu. Ko-dominantní markery jsou výhodnější, protože identifikují více než jednu alelu, což umožňuje někomu sledovat konkrétní rys pomocí mapovacích technik. Tyto markery umožňují amplifikaci konkrétní sekvence v genomu pro srovnání a analýzu.
Molekulární markery jsou účinné, protože identifikují množství genetických vazeb mezi identifikovatelnými místy v chromozomu a je možné je pro ověření opakovat. Mohou identifikovat malé změny v mapovací populaci, což umožňuje rozlišení mezi mapujícím druhem, což umožňuje segregaci vlastností a identity. Identifikují konkrétní místa na chromozomu, což umožňuje vytvoření fyzických map. Nakonec mohou určit, kolik alel má organismus pro určitý znak (bi alelický nebo polyalelický).
| Seznam značek | Akronym |
|---|---|
| Polymorfismus délky fragmentu | RFLP |
| Náhodná amplifikovaná polymorfní DNA | RAPD |
| Zesílený polymorfismus délky fragmentu | AFLP |
| Opakování tandemu s proměnným počtem | VNTR |
| Polymorfismus oligonukleotidů | OP |
| Polymorfismus jednoho nukleotidu | SNP |
| Allele Specific Associated Primers | co nejdříve |
| Opakování označená inverzní sekvencí | ISTR |
| Inter-retrotranspozonový zesílený polymorfismus | IRAP |
Genomické markery, jak již bylo uvedeno, mají zvláštní přednosti a slabé stránky, takže před použitím je nutné zvážit a znát značky. Například marker RAPD je dominantní (identifikuje pouze jedno rozlišovací pásmo) a může být citlivý na reprodukovatelné výsledky. To je obvykle způsobeno podmínkami, za kterých byl vyroben. RAPD se používají také za předpokladu, že dva vzorky mají při výrobě vzorku stejný lokus. Různé markery mohou také vyžadovat různá množství DNA. RAPD mohou potřebovat pouze 0,02 ug DNA, zatímco marker RFLP může vyžadovat 10 ug DNA extrahované z něj k dosažení identifikovatelných výsledků. v současné době se ukazatele SNP ukázaly jako potenciální nástroj šlechtitelských programů u několika plodin.
Mapování genetických markerů
Molekulární mapování pomáhá identifikovat umístění konkrétních markerů v genomu. Pro analýzu genetického materiálu lze vytvořit dva typy map. Za prvé, je to fyzická mapa, která pomáhá identifikovat místo, kde se na chromozomu nacházíte, a také to, na kterém chromozomu jste. Za druhé existuje vazebná mapa, která identifikuje, jak jsou konkrétní geny spojeny s jinými geny na chromozomu. Tato mapa vazeb může identifikovat vzdálenosti od jiných genů pomocí (cM) centiMorgans jako jednotky měření. Ko-dominantní markery mohou být použity při mapování, k identifikaci konkrétních míst v genomu a mohou představovat rozdíly ve fenotypu. Spojení markerů může pomoci identifikovat konkrétní polymorfismy v genomu. Tyto polymorfismy indikují mírné změny v genomu, které mohou představovat nukleotidové substituce nebo přeskupení sekvence. Při vývoji mapy je výhodné identifikovat několik polymorfních rozdílů mezi dvěma druhy a také identifikovat podobnou sekvenci mezi dvěma druhy. To je myšleno pod pojmem molekulární markery
Aplikace v rostlinných vědách
Při používání molekulárních markerů ke studiu genetiky konkrétní plodiny je třeba mít na paměti, že markery mají omezení. Nejprve je třeba posoudit, jaká je genetická variabilita ve studovaném organismu. Analyzujte, jak identifikovatelné konkrétní genomové sekvence, v blízkosti nebo v kandidátských genech. Lze vytvářet mapy pro určování vzdáleností mezi geny a diferenciace mezi druhy.
Genetické markery mohou pomoci při vývoji nových nových vlastností, které lze uvést do sériové výroby. Tyto nové rysy lze identifikovat pomocí molekulárních markerů a map. Konkrétní vlastnosti, jako je barva, mohou být řízeny pouze několika geny. Kvalitativní znaky (vyžadují méně než 2 geny), jako je barva, lze identifikovat pomocí MAS (selekcí podporovanou markerem). Jakmile je požadovaný marker nalezen, je možné jej sledovat v rámci různých generací potomků. Identifikovatelný marker může pomoci sledovat konkrétní vlastnosti, které jsou předmětem zájmu při přechodu mezi různými druhy nebo druhy, s nadějí na přenos konkrétních vlastností na potomstvo.
Jedním příkladem použití molekulárních markerů při identifikaci konkrétního znaku v rostlině je plíseň hlavy Fusarium v pšenici. Plíseň hlavy Fusarium může být zničující nemocí v obilných plodinách, ale některé odrůdy nebo potomci nebo odrůdy mohou být vůči této chorobě odolné. Tato rezistence je odvozena od konkrétního genu, který lze sledovat pomocí MAS (Marker Assisted Selection) a QTL (Quantitative Trait Loci). QTL identifikují konkrétní varianty v rámci fenotypů nebo znaků a typicky identifikují, kde se nachází GOI (gen zájmu). Jakmile byl kříž vytvořen, mohou být odebrány vzorky potomků a vyhodnoceny, aby se určilo, které potomstvo zdědilo rysy a které potomstvo nikoli. Tento typ selekce je pro chovatele a zemědělce stále výhodnější, protože snižuje množství pesticidů, fungicidů a insekticidů. Další způsob vložení GOI je mechanický nebo bakteriální přenos. Je to obtížnější, ale může to ušetřit čas i peníze.
Aplikace markerů v chovu obilovin
- Hodnocení variability genetických rozdílů a charakteristik v rámci druhu.
- Identifikace a otisky prstů genotypů.
- Odhad vzdálenosti mezi druhy a potomky.
- Identifikace umístění QTL.
- Identifikace sekvence DNA z užitečných kandidátských genů
aplikace
Má 5 aplikací v rybolovu a akvakultuře:
- Identifikace druhu
- Studium genetických variací a struktury populace v přírodních populacích
- Porovnání populací divokých a líhní
- Posouzení demografického zúžení přirozené populace
- markery asistovaný chov
Biochemické markery
Biochemické markery jsou obecně proteinové markery. Ty jsou založeny na změně sekvence aminokyselin v molekule proteinu. Nejdůležitějším proteinovým markerem je aloenzym . alloenzymy jsou variantní formy enzymu, které jsou kódovány různými alelami na stejném lokusu a tyto alloenzymy se liší druh od druhu. K detekci variací se tedy používají aloenzymy. Tyto značky jsou značky typu i.
Výhody:
- Ko-dominantní markery.
- Nižší cena.
Nevýhody:
- Vyžadovat předchozí informace.
- Nízká síla polymorfismu.
Aplikace:
- Mapování propojení.
- Populační studie.
Viz také
- Biomarker
- Jsou velmi užitečné k poznání genetické stability konkrétního organismu Biosignature