صفات غیر پیوسته
برخی از صفات در موجودات زنده به وسیله یک تک ژن کنترل می شوند و در گروه های فنوتیپی جداگانه قرار می گیرند. از این گروه ها می توان برای پیش بینی ژنوتیپ های افراد استفاده کرد. برای مثال اگر نخودفرنگی صاف و چروکیده تلاقی داده شوند، در نسل F2 می توانیم از روی فنوتیپ چروکیده به ژنوتیپ آن پی ببریم. همچنین اگر ژنوتیپ را بدانیم می توانیم فنوتیپ را پیش بینی کنیم، به چنین صفاتی در اصطلاح صفات غیر پیوسته گفته می شود.
صفات پیوسته
صفات دیگری نیز وجود دارند که در گروه های فنوتیپی جداگانه قرار نمی گیرند، به طوری که وقتی یک جمعیت تفرق یافته به وسیله این صفات تجزیه می گردد، یک توزیع پیوسته دیده می شود. نمونه بارز این گونه صفات طول بلال در ذرت است. وقتی یک اینبرد لاین با طول بلال کوتاه با اینبرد لاین با طول بلال بلند تلاقی داده می شود، توزیع طول بلال در نسل F2 از دامنه ای از اندازه کوتاه تا بلند می باشد و توزیع این صفت به صورت نرمال است. به چنین صفاتی، صفات پیوسته گفته می شود.
ژنتیک کمّی و کیو.تی.ال (QTL)
روش های آماری مورد استفاده برای تجزیه صفات ناپیوسته و صفات پیوسته متفاوت اند. از آنجایی که صفات پیوسته مقدار یا ارزش کمی را به خود می گیرند، در اصطلاح به آنها صفات کمّی گفته می شود. شاخه ای از علم ژنتیک که نحوه توارث صفات کمی را بررسی می کند ژنتیک کمی نام دارد.
همچنین مکان های ژنی کنترل کننده این صفات جایگاه های ژنی دخیل در صفات کمی یا کیو.تی.ال (QTL) نامیده می شوند. بسیاری از فنوتیپ های انسانی مانند مقدار هوش، قدرت یادگیری و فشار خون و همچنین بسیاری از صفات در حیوانات و گیاهان مانند مقدار چربی گوشت و عملکرد از صفات کمّی به شمار می آیند.
بهبود صفات کمّی
بهبود صفات کمّی هدفی مهم در کشاورزی و اصلاح گیاهان به شمار می آید. یک اصلاحگر به کمک برنامه های اصلاحی – شجره ای دو والد را تلاقی داده و عمل انتخاب را تا ایجاد لاین های پیشرفته ادامه می دهد و بهترین جمعیت را برای صفت کمّی بدست می آورد. سپس این لاین ها در چند آزمایش مکرر به منظور ارزیابی بیشتر مواد و با هدف آزادسازی بهترین لاین مورد بررسی قرار می گیرند.
چنین فرض می شود که لاین هایی که دارای بهترین وضعیت از نظر این صفات می باشند، ترکیبی از آلل های خیلی مطلوب برای تظاهر آن صفت را دارند. استفاده از چنین برنامه هایی به وقت، کار و هزینه زیاد نیاز دارد. بنابراین اصلاحگرها تمایل به شناسایی لاین های با آلل های QTL مطلوب در نسل های اولیه را دارند. اصلاح کنندگان نباتات و متخصصان ژنتیک مولکولی در تلاش با همدیگر، روش هایی را برای شناسایی QTLها ارائه کرده اند.
شناسایی نشانگرهای پیوسته با صفات پیوسته و ناپیوسته:
به ناحیه ای از ژنوم که قسمتی از واریانس ژنتیکی یک صفت کمی را توجیه می کند، یک QTL گفته می شود. همان طوریکه گفته شد، روش های آماری مورد استفاده برای شناسایی نشانگرهای پیوسته با صفات پیوسته و ناپیوسته متفاوت اند. برای بررسی پیوستگی یک تک ژن با یک نشانگر، اغلب از آزمون کای اسکور استفاده می شود.
در صورتی که برای شناسایی نشانگرهای مولکولی پیوسته با QTL ها در مرحله نخست، باید نمره دهی اجزای جمعیت تفرق برای صفت کمّی مورد نظر انجام گیرد و سپس در مرحله دوم ژنوتیپ مولکولی (خالص مانند والد A ناخالص و خالص مانند والد B) هر یک از اجزای جمعیت در حال تفرق با استفاده از نشانگرهای مولکولی مشخص شود (تهیه نقشه های ژنتیکی) و در مرحله سوم، باید ارتباط بین هر یک از نشانگرها با صفت کمی مورد نظر (نقشه یابی QTL) تعیین شود.
جمعیت های مورد استفاده در مکان یابی QTL
عمده ترین جمعیت های تفرقی که برای مکان یابی QTL و به طور کلی در نقشه یابی ژنتیکی استفاده می شوند، جمعیت F2 ،F x:y جمعیت حاصل از تلاقی برگشتی، هاپلوئیدهای مضاعف، لاین های اینبرد نوترکیب، خانواده های تنی و خانواده های ناتنی هستند که در مورد برخی از مهم ترین این جمعیت ها به طور مختصر توضیح داده می شود:
۱- جمعیت F2
این نوع جمعیت از طریق خودگشنی افراد F1 حاصل می شود. در انتخاب والدین F1 باید دقت داشت که از نظر جایگاه(های) ژنی مورد نظر چند شکل باشند. در جمعیت F2 در مورد یک جایگاه ژنی با دو آلل، هر سه نوع ژنوتیپ، خالص غالب، هتروزیگوس و خالص مغلوب دیده می شود. در صورتی که در جمعیت های تلاقی برگشتی، فقط دو ژنوتیپ دیده می شود. از این رو با یک نشانگر همبارز بیشترین اطلاعات ژنتیکی از جمعیت را به دست می آید. با وجود این، جمعیت F2 به شدت تحت تاثیر واریانس محیطی است و برخلاف هاپلوئیدهای مضاعف و لاین های اینبرد نوترکیب قابل تکرار و نگهداری نیست.
۲- جمعیت F2:3
این جمعیت شامل خانواده های F3 ای است که از خودگشنی افراد F2 به دست آمده اند. در این نسل برخلاف نسل F2 امکان تشخیص افراد ناخالص از طریق نشانگر غالب وجود خواهد داشت.
۳- جمعیت های حاصل از تلاقی برگشتی
این جمعیت ها از طریق تلاقی F1 با هر یک از والدین به دست می آیند. مهم ترین مانع در استفاده از جمعیت های تلاقی برگشتی و F2 عدم پایداری آنهاست. از این رو منبع بافتی مورد استفاده برای جداسازی پروتئین ها و DNA به زودی خاتمه مییابد و نقشه یابی را باید بر روی جمعیت دیگر انجام داد.
در هر جمعیت تلاقی برگشتی تنها دو ژنوتیپ وجود دارد، از این رو اگر به هر سه نوع ژنوتیپ نیاز باشد، باید هر دو نوع جمعیت تلاقی برگشتی تهیه شود. همچنین میزان اطلاع دهی جمعیت حاصل از تلاقی برگشتی کمتر از جمعیت F2 است. در حقیقت از آنجائی که در تلاقی برگشتی، فقط در یکی از کروموزوم ها نوترکیبی رخ می دهد، در برابر هر دو نوع گامت نوترکیب در F2 تنها یک گامت در تلاقی برگشتی وجود دارد.
۴- لاین های اینبرد نوترکیب
لاین های تقریبا خاصی اند که از راه انتخاب تک بذری از جمعیت F2 به دست می آیند، از این رو به آنها لاین های ناشی از F2 نیز گفته می شود. انتخاب تک بذری برای چند نسل ادامه می یابد و در نهایت لاین هایی که برای بسیاری از وقایع نوترکیب به صورت ثابت درآمده اند حاصل می شوند.
از آنجایی که این لاین ها را می توان در چند محیط و چند سال ارزیابی کرد، بنابراین به کمک آنها می توان واریانس محیطی را تا حد زیادی کاهش داد. همچنین از آنجا که لاین های نوترکیب خالص اند، فقط می توان اثر افزایشی ژن ها را به کمک آنها برآورد کرد. در حالیکه جمعیت های ۳:F2 می توانند اثرهای افزایشی و غالبیت را اندازه گیری کنند.
۵- هاپلوئیدهای مضاعف
هاپلوئیدهای مضاعف کاملاً خالص را از راه تلاقی بین گونه ای و نجات جنین هاپلوئیدی و یا از طریق کشت پرچم و مضاعف کردن تعداد کروموزوم ها می توان بدست آورد. مزیت هاپلوئیدهای مضاعف نسبت به لاین های اینبرد نوترکیب این است که در زمان کمتری قابل تهیه اند، ولی مزیت لاین های اینبرد نوترکیب این است که در آنها نوترکیبی در جریان چندین نسل چرخه میوزی تثبیت شده است و از این رو جمعیت های دائمی به شمار می آیند.
زمانیکه از هاپلوئیدهای مضاعف یا لاین های اینبرد نوترکیب برای تهیه نقشه های ژنتیکی استفاده شود، مقدار اطلاعات ژنتیکی حاصل از نشانگرهای غالب برابر نشانگرهای همبارز خواهد بود. در حقیقت از آنجایی که هاپلوئیدهای مضاعف یا لاین های اینبرد نوترکیب برای تمام یا بخش بزرگی از جایگاه های ژنی خالص شده اند، حداکثر اطلاعات با استفاده از نشانگرهای غالب زمانی حاصل می شود که از هاپلوئیدهای مضاعف یا لاین های اینبرد نوترکیب استفاده شود.
منبع: کتاب نشانگرهای مولکولی، انتشارات دانشگاه تهران
دیدگاهتان را بنویسید