Untitled 5

na poziomic molekularnym, takie hrfr selekcja korzystny .h genotypów z uzyeieąj markerów, czy transfolsmcja. Matntery molekularne są także wykorzystywane^^ opisu bioróżnorodności lMomyfikacji cennych materiałów biologicznych, a talae?j

Intensywnie rozwijająca się dyscyplina genetyki stosowanej, określana mianeni hodowli molekularnej, ma za zadanie doskonalenie gatunków roślin przez manipulacje i

w badaniach filogenezwtos

Niniejszy rozdziął^prowadzaNymetody badawcze stosowane w molekularny^ diagnozowaniu geńotypu roślin oraz phcędslawia ważniejsze kierunki badań proW8%4 dzonych z użyciem markerów molekularnych

8.2.1. Markery molekularne

Posługiwanie się markerami, czyli prosty'ni cechami pozwalającymi na idenl genotypu, ma u roślin długą historię. Pierwotnie w analizie genetycznej wyl tywano markery morfologiczne, takie jak np. kształt liścia, barwa kwiatói nasion, karłowatość, omszenie ilp. Są one nadal przydatne do identyfikacji hodowlanych. Markery morfologiczne nie znalazły jednak szerszego zasto! w genetyce i hodowli ze względu na ich ograniczoną liczbę, żale; modyfikującego wpływu środowiska, często złożone podłoże genetyc; wynikające z dominacji trudności przy odróżnianiu homozygot od hetero;

Dobre markery genetyczne powinny mieć następujące cechy:

1)    silny polimorfizm (obecność wielu form allelicznych),

2)    dziedziczenie kodominujące,

3)    wysoką frekwencję i równomierne rozłożenie w genomie,

4)    neutralność selekcyjną (brak sprzężenia lub związku plejotroj z genami obniżającymi płodność i przystosowanie do środowiska),

5)    powtarzalność,

6)    prostą i szybką metodę wykrywalności.

W znacznym stopniu cechy te mają markery molekularne, do których żalić izoenzymy i izoformy białek, a przede w.-zystkim markery DNA. W praktyce-każdy rodzaj markera ma obok zalet, także i pewne ograniczenia.

8.2. J .1. Izoenzymy

Zapoczątkowany jeszcze w latach pięćdziesiątych rozwój tech' ik elektroforę^ stworzył podstawę dla szerokich badań w zakresie diagnostyki moleku prowadzonych z wykorzystaniem izoenzymów i izoform białek. Marki., wykazują na ogół kodominację, dziedziczą się jak proste jednostki mendloyt i nie są modyfikowane przez środowisko zewnętrzne. Izoenzymy sta pierwszymi markerami molekulamymńpmiożliwiująi.ymi ludarrftTSUUklctry-ge " i nej populacji roślin, oszacowanie stopnia heterozygotycznosci i r-j -imorfizmu jak | [tiwnież badanie stopnia podobieństwa genetycznego i potwierdzanie czystości genetycznej lub'tnieszańcowości, co czyniło z nich pomocne narzędzie w hodowli. Przede wszystkin\jednak analiza polimorfizmu izoenzymatycznego umożliwiła wyjaśnienie dziedzicznego podłoża wielu enzymów i białek spełniających istotne 'funkcje w roślinie.

jg Dzięki izoenzymom\poznano między innymi wielogenową rodzinę kodującą ^a-amylazę - enzym odpowiedzialny za hydrolizę skrobi zapasowej podczas “ kiełkowania ziarna zbóż. Przy użyciu metody IEF wyróżniono grupę genów a-Amyl, zlokalizowanych na chromosomach grupy szóstej u T. aestivum, H. vulgare ;iS. cereale, grupę a-Amy2, obdeną na chromosomach grupy siódmej, oraz a-Amy U i chromosomów grupy piątej\Z kolei skład podjednostek glutenu, złożonego yńałka zapasowego z ziarna T. aesmmm, poznano dzięki zastosowaniu takich metod dektroforctycznych jak SDS-PAGE/sA-PAGE oraz 2-D. Pozwoliły one na iden-ffikację alleli w loci kodujących wysokocząsteczkowe podjednostki glutenin (HM W) jchromosomach 1 AL (loeus Glu-Al, allełe kodujące podjednostki 1,2*. nuli), IBL xu.i Glu-BI, alicie kodujące podjednostkk 7, 6+8, 7+9, 7+8, 20, 20+9, 13+16, 4+15,21, 22) i IDE (loeus Glu-Dl, allele koułdące podjednostki 5+10, 2+12, 3+12, 12). Geny Glu-A3, Glu-B3 i Glu-D3, kodujące niskocząsteczkowe podjednostki utenin (LMW). znajdują się na krótkich ramionach chromosomów grupy pierwszej Ijl sprzężone z loci gliadyn Gli-I, niosącymi informację o większości y i wr^liadyn. ruga grupa gliadyn - a- i /ł-gliadyny jest kodowano w loci GU-2,ru krótkich mionach chromosomów grupy 6. W loci gliadyn zidentyfikowano dotychczas 1-25 alleli, co świadczy o dużej przydatności tej grupy biatek do diagnostyki jlekularnej [34], Formy alleliczne z loci Glu-1 są wykorzystywane jako markery ysokiej wartości wypiekowej mąki pszennej. Genotypy obkładzie 2*, 7+8, 5+10 yskują najwyższą ocenę punktową (10) w skali 4-10, opracowaną dla podjednostek lutenowych, gwarantując najlepszą jakość mąki. Budka zapasowe umożliwiają wnież identyfikację odmian T. aestivum. podstawie elektroforegramów jdjednostek gliadynowych i gluteninowych utworzono katalog polskMi pszenic [5]. iPraktycznie, w selekcji korzystnych genotypów wykorzystywany jesrpolimortizm enzymatyczny endopeptydazy u pszepłey. Jeden z alloenzymów endoneptydazy END-D1A jest markerem odpomośti/ńa podsuszkę. Podobnego przykładu dostarcza kwaśnej fosfatazy Acp-1 iyL. esculentum, wykorzystywany jako\narker ości na nicienie. Z kolefłfAf. domestica istotna jest możliwość precyzyjnego jbierania genotypów drzey/do sąsiednich nasadzeń, ze względu na bardzo s.ilny Stern samoniezgodnośpic Wykryty niedawno zestaw alleli w loeus rybonukleazy skorelowany z/żestawem alleli samoniezgodności w locus o. Używając jenzymów ryboptrkleazy jako molekularnych markerów samoniezgodności można ńerać sąsiedzfwo drzew o odpowiednim składzie alleli.

Mimo zpdcznego poszerzenia możliwości badawczych współczesnej genetyki, ;nięte4o dzięki analizie izoenzymów, nie sprawdziły się one jako markery ilekulamc w projektach zmierzających do całościowej charakterystyki genomów

487