MARKERY GENETYCZNE
Markerem genetycznym może być każda cecha jakościowa dziedzicząca się zgodnie z prawami Mendla. Przydatność markera zależy od stopnia jego polimorfizmu
KLASY MARKERÓW
KLASA I
Markery klasyczne - geny. Polimorfizm jest wykrywany na podstawie analizy produktów genów - markerów (metody serologiczne i elektroforeza białek) lub badania DNA (ekektroforeza DNA, RFLP, SSCP).
Grupy krwi (antygeny erytrocytarne)
Allotypy (antygenowe determinanty białek surowicy krwi)
Antygeny zgodności tkankowej (MHC)
Polimorficzne białka krwi, mleka, jaj
KLASA II
Sekwencje niekodujące. Ten typ markerów wyodrębniono w drugiej połowie lat 80. Są wysoko polimorficze. Ich identyfikacja prowadzona jest na drodze elektroforezy.
•Sekwencje minisatelitarne - tandemowe powtórzenia kilkudziesięciu nukleotydów. Występują w różnej liczbie powtórzeń przeważnie w terminalnych częściach chromosomu. Podstawą badania polimorfizmu danej sekwencji jest zmienność liczby powtórzę w danym locus.
•Sekwencje mikrosatelitarne - tandemowe powtórzenia kilku nukleotydów. Są równomiernie rozmieszczone w genomie (u człowieka co 6 tys.pz).
•Fragmenty restrykcyjne DNA
KLASA III
Markery chromosomowe - identyfikowane metodami cytogenetycznymi
•Polimorfizm wielkości obszarów jąderkotwórczych NOR
•Polimorfizm wielkości bloków heterochromatyny konstytutywnej
IDENTYFIKACJA MARKERÓW
Metody serologiczne - stosowanie surowic testowych zawierających specyficzne przeciwciała kierunkowe (markery klasy I).
Metody elektroforetyczne
•Elektroforeza białek - rozdział w polu elektrycznym frakcji białkowych w zależności od ładunku elektrycznego i wielkości cząsteczki
•Elektroforeza DNA - w obrębie genów i sekwencji niekodujacych
Technika RFLP - polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych.
Zamplifikowany DNA jest pocięty enzymami restrykcyjnymi. Efektem są różnej długości fragmenty DNA powstałe na skutek zmiany sekwencji nukleotydów w obrębie genu. Skutkiem zmiany jest zanik lub powstanie nowego miejsca rozpoznawanego przez restryktazę i powstanie różnej długości fragmentów restrykcyjnych.
Technika SSCP - polimorfizm konformacji pojedynczych łańcuchów
Amplifikacja + denaturacja + elektroforeza.
W wyniku denaturacji powstają pojedyncze nici DNA. Fragmenty o takiej samej długości i składzie nukleotydów wykazują takie same konformacje przestrzenne i taką samą ruchliwość na żelu. Konformacja zależy od składu nukleotydów. Ich zmiana (mutacja) powoduje odmienną konformację i inne tempo migracji.
ZASTOSOWANIE MARKERÓW
Kontrola pochodzenia
Identyfikacja cech ilościowych (QTL)
Badania nad odpornością zwierząt (MHC)
Ocena stopnia heterozygotyczności
Ocena wartości genetycznej zwierząt pod katem cech użytkowych i selekcji pośredniej (MAS)
Kontrola pochodzenia
Kontrola pochodzenia prowadzona jest przeważnie na podstawie grup krwi i białek polimorficznych. Podstawa badania jest założenie, że potomek nie może posiadać antygenu, który nie występuje u rodzica. Do tego typu kontroli najlepsze są układy grupowe z dużą liczba antygenów.
• bydło - grupa B - 40 antygenów
• świnie - grupa E - 17 antygenów
• konie - grupa D - 17 antygenów
Kontrola pochodzenia na podstawie grup krwi i białek polimorficznych nie zawsze jednoznacznie wskazuje parę rodzicielską. Bardziej precyzyjne są techniki wykorzystujące polimorfizm mini i mikrosatelitarny.
Fingerprint - polimorfizm minisatelitarny
PCR multiplex+sekwenator - polimorfizm mikrosatelitarny - możliwość określenia ras rodzicielskich u mieszańców
Identyfikacja cech ilościowych
Wysoko zaawansowane programy mapowania genomów nadal dostarczają niewystarczającej wiedzy na temat sposobu dziedziczenia, liczby i struktury genów kontrolujących cechy ilościowe.
Cechy ilościowe uwarunkowane są wieloma genami o małym efekcie każdego z nich i stad ich identyfikacja jest szczególnie utrudniona.
Odkrycie markerów klasy II umożliwiło analizę sprzężeń między markerem a cechą ilościową.
• bydło - loci cech użytkowości mlecznej
• świnie - użytkowość mięsna i rozpłodowa
• owce - FecB - gen wysokiej plenności
Badania nad odpornością zwierząt
W badaniach nad odpornością na choroby i zaburzenia genetyczne wykorzystywany jest polimorfizm markerów genetycznych. Nosiciele defektów są wykrywani zanim wystąpią u nich objawy chorobowe i wprowadzą swoje geny do populacji.
Antygeny MHC są sprzężone z genami warunkującymi odporność lub podatność na określone zakażenia wirusowe lub bakteryjne.
bydło - odporność na: mastitis, gruźlicę, enzootyczną białaczkę
owce - pasożyty
kury - kokcydioza
Obserwowana jest ponadto korelacja antygenów MHC z cechami produkcyjnymi i reprodukcyjnymi
bydło - użytkowość mleczna, przyrosty masy ciała, zamieralność zarodków
świnie - cechy tuczne, rzeźne, stopień owulacji, przeżywalność zarodków
bydło i konie - zatrzymanie łożyska
Obecność lub brak niektórych antygenów MHC jest podstawą prowadzenia selekcji
Ocena stopnia heterozygotyczności
Ocena stopnia heterozygotyczności oraz ocena dystansu genetycznego i różnic między populacjami umożliwia oszacowanie skuteczności selekcji. Ocena taka pozwala na wybór optymalnego wariantu kojarzenia.
Selekcja pośrednia (MAS)
Niektóre cechy użytkowe występują tylko u jednej płci lub nie można ich ocenić przyżyciowo. Rozwój technik molekularnych umożliwił opracowanie metody selekcji pośredniej na podstawie markerów sprzężonych z cecha użytkową podlegającą doskonaleniu. Metoda ta daje możliwość określenia genotypu bardzo młodych zwierząt.
1