Выделение гибридных растений по маркерному признаку
Маркерная селекция - использование ДНК-маркеров для повышения эффективности селекционной работы, основанное на выявлении маркеров селекционных признаков
Маркерная селекция отличается от классической селекции тем, что проводит оценку генов в организме молекулярными методами и позволяет исследователю выбрать лучшую комбинацию для скрещивания. Таким образом, селекционный процесс идет более целенаправленно и ускоренными темпами.
Молекулярное маркирование осуществляется, как правило, на основе метода полимеразной цепной реакции (ПЦР), который дает исследователю большие возможности:
1. Поскольку для постановки ПЦР используется ДНК, результаты анализа практически не зависят от физиологического состояния растения и условий внешней среды.
2. Метод характеризуется высокой мобильностью, что позволяет быстро внести коррективы при изменении задачи исследования.
3. Для проведения ПЦР анализа необходим минимальный набор оборудования, который обеспечивает стабильную работу в течение длительного срока.
4. При помощи ПЦР можно проводить большой объем исследовательских работ за небольшие сроки (до 100 анализов в сутки).
Маркерную селекцию в своей работе широко используют ведущие в области агропромышленных технологий компании, такие как Advanta Seeds UK Ltd. и Syngenta.
В структуре Компании действует лаборатория молекулярных методов анализа, приоритетными направлениями в работе которой являются:
1. Разработка методик и наборов для исследования ДНК растений
2. Качественное определение генно-инженерных вставок в ДНК различных образцов растительного происхождения.
3. Количественное определение генетически модифицированных источников (ГМИ) в различных образцах растительного происхождения
4. Генотипирование сельскохозяйственных культур.
5. Идентификация и паспортизация посевного материала сельскохозяйственных культур.
6. ДНК-маркирование генов устойчивости у растений.
7. ДНК-диагностика наличия возбудителей важнейших заболеваний сельскохозяйственных культур.
Между классическим подходом к использованию маркеров, предложенным А.С. Серебровским (1970), и современной селекцией по маркерам имеется существенное различие. Маркер или сигналь, по А. С. Серебровскому, это наследственно детерминированный признак имеющий, четко выраженные морфологические градации. Таким образом, в основе классической схемы выявления как сигнального гена, как и сцепленных с ним генов, влияющих на формирование продуктивного признака, лежит поиск генетического полиморфизма на основе анализа фенотипических вариантов.
Современная же методика выбора маркеров может базироваться как на классической схеме анализа, так и на принципах реверсивной генетики.
Г. Брем с соавторами (1995) так объясняют на молекулярном уровне различия между этими двумя подходами: «Классическим путем выявления гена является биохимический анализ развития признака и последующая идентификация кодируемого протеина как непосредственного продукта гена. Как только найден искомый протеин, может быть идентифицирован и локализован соответствующий ему ген. Таким образом, классическая схема поиска гена представляет собой следующую очередность: признак, генный продукт, ген. В реверсивной генетике, наоборот, сначала выявляют ген, затем продукт этого гена и его влияние на признак». Однако в современной селекции принципы реверсивной генетики лежат не только в основе выявления и изучения новых маркеров, но и используются при анализе связи мутаций известных генов с продуктивностью животных.
Стратегия оценки новых маркерных генов за рубежом ведется, в первую очередь, с определением экономического значения и востребованности рынком разрабатываемого продукта по следующим параметрам:
• наличие признак-специфичных мутаций в основных породах и повторяемость системы тестирования в технологических производственных процессах;
• значимость аналитической системы для соответствующих коммерческих групп животных;
• связь полиморфизма исследуемого маркерного гена с остальными продуктивными качествами;
• связь с другими маркерными генами этого признака;
• разработка генетических профилей для основных породных типов.
Для молекулярно-генетического маркирования наибольшее значение имеют ДНК маркеры. Они имеют ряд преимуществ, которые делают их важным инструментом селекции:
1. Позволяют однозначно отличить гомозиготный генотип от гетерозиготного.
2. Не подвержены влиянию условий среды и имеют коэффициент наследуемости h2 =1,0.
3. Как правило, определяются независимо от возраста .
4. Могут быть определены у обоих.
5. Маркирование признака, который может быть определен после убоя.
Маркерные гены особенно актуальны для оценки признаков, фенотипическое проявление которых происходит относительно поздно, ограничено полом или на проявление которых большое влияние оказывают факторы окружающей среды. По числу генов, влияющих на проявление признака, все признаки можно подразделить на две категории:
1. Моногенные или олигогенные признаки (главные гены). Для таких признаков, в случае приблизительной локализации гена, существует возможность идентификации ДНК-маркеров, расположенных внутри главного гена или в непосредственной близости от него.
2. Полигенные признаки (локусы количественных признаков, QTL). Полигенная природа признака означает, что его количественный уровень генетически определяется различными аллельными вариантами целого ряда локусов, разбросанных по всему геному.