Molekulární chov - Molecular breeding

Molekulární chov je aplikace molekulární biologie nástroje, často v pěstování rostlin [1][2] a chov zvířat.[3][4] V širším smyslu lze molekulární šlechtění definovat jako použití genetické manipulace prováděné na úrovni DNA ke zlepšení vlastností zájmu u rostlin a zvířat a může také zahrnovat genetické inženýrství nebo genovou manipulaci, selekci pomocí molekulárních markerů a genomický výběr.[5] Častěji však molekulární šlechtění zahrnuje šlechtění podporované molekulárními markery (MAB) a je definováno jako aplikace molekulárních biotechnologií, konkrétně molekulárních markerů, v kombinaci s vazebnými mapami a genomikou, ke změně a zlepšení vlastností rostlin nebo zvířat na základě genotypové testy.[6]

Mezi oblasti molekulárního šlechtění patří:

Aspekty molekulárního šlechtění

Marker asistovaný chov

Genotypizace a tvorba molekulárních map - genomika
Běžně používané značky zahrnují jednoduché opakování sekvence (nebo mikrosatelity ), jednonukleotidové polymorfismy (SNP). Proces identifikace rostliny genotypy je známý jako genotypizace.

Vývoj SNP přinesl revoluci v procesu molekulárního šlechtění, protože pomáhá vytvářet husté markery.[je zapotřebí objasnění ] Další oblastí, která se rozvíjí, je genotypizace sekvenováním[10].

Fenotypizace - fenomény
K identifikaci genů spojených se znaky je důležité změřit hodnotu znaku - známou jako fenotyp[pochybný – diskutovat]. „Omics“ pro měření fenotypů se nazývá fenomén. Fenotyp může být indikátorem měření samotného znaku nebo nepřímo souvisejícího nebo korelovaného znaku.
Mapování QTL nebo asociační mapování
Jsou identifikovány geny (kvantitativní znaky loci (zkráceně QTL) nebo geny kvantitativních znaků nebo vedlejší geny nebo hlavní geny), které se podílejí na kontrole sledovaného znaku zájmu. Proces je známý jako mapování. Mapování takových genů lze provést pomocí molekulární markery. Mapování QTL může zahrnovat jednu velkou rodinu, nesouvisející osoby nebo více rodin (viz: Rodinné mapování QTL ). Základní myšlenkou je identifikovat geny nebo markery spojené s geny, které korelují s fenotypovým měřením a které lze použít při šlechtění / selekci pomocí markerů.
Výběr podporovaný značkou nebo genetická selekce
Jakmile jsou identifikovány geny nebo markery, mohou být použity pro genotypizaci a může být učiněno rozhodnutí o výběru.
Zpětné křížení s podporou značek (MABC)
Zpětné křížení je křížení F1 s jeho rodiči k přenosu omezeného počtu lokusů (např. Transgen, lokusy rezistence vůči chorobám atd.) Z jednoho genetického pozadí do druhého. Příjemcem takových genů je obvykle kultivar, který již dobře funguje - kromě genu, který má být přenesen. Chceme tedy zachovat genetické pozadí genotypů příjemce, což se děje 4-6 koly opakovaných zpětných křížení při výběru požadovaného genu. Můžeme použít markery z celého genomu k rychlému obnovení genomu ve 2-3 kolech zpětného křížení, což by v takové situaci mohlo být dost dobré.[je zapotřebí objasnění ]
Markerem podporovaný opakovaný výběr (MARS)
MARS zahrnuje identifikaci a výběr několika genomových oblastí (až 20 nebo i více) pro složité vlastnosti v rámci jedné populace.
Genomický výběr
Genomický výběr je nový přístup k tradičnímu výběru podporovanému značkami, kde se výběr provádí pouze na základě několika značek.[7] Spíše než snažit se identifikovat jednotlivé lokusy významně spojené se znakem, genomika používá všechna data markerů jako prediktory výkonu a následně přináší přesnější předpovědi. Výběr může být založen na předpovědích genomové selekce, což může potenciálně vést k rychlejším a nižším výnosům z chovu. Genomická predikce kombinuje data markerů s fenotypovými a rodokmenovými daty (jsou-li k dispozici) ve snaze zvýšit přesnost predikce šlechtitelských a genotypových hodnot.[11]

Genetická transformace nebo Genetické inženýrství

Přenos genů umožňuje horizontální přenos genů z jednoho organismu do druhého. Rostliny tak mohou přijímat geny od lidí, řas nebo jakéhokoli jiného organismu. To poskytuje neomezené možnosti při šlechtění plodin.

Reference

  1. ^ Voosen P (2009) Molekulární šlechtění činí plodiny tvrdšími a výživnějšími Značky, vyřazení a další technické pokroky zlepšují chov bez úpravy genů, Scientific American
  2. ^ Stephen P. Moose * a Rita H. Mumm (2008) Molekulární šlechtění rostlin jako základ pro zlepšení plodin v 21. století, fyziologie rostlin 147: 969-977
  3. ^ Dekkers, Jack C. M .; Nemocnice, Frédéric (2002). „Využití molekulární genetiky při zlepšování zemědělské populace“. Genetika hodnocení přírody. 3 (1): 22–32. doi:10.1038 / nrg701. PMID  11823788.
  4. ^ CM. Dekkers, Jack (2012). „Aplikace nástrojů genomiky na chov zvířat“. Současná genomika. 13 (3): 207–212. doi:10.2174/138920212800543057. PMC  3382275. PMID  23115522.
  5. ^ Ribaut, J-M; de Vicente, Mc; Delannay, X (duben 2010). „Molekulární chov v rozvojových zemích: výzvy a perspektivy“. Aktuální názor na biologii rostlin. 13 (2): 213–218. doi:10.1016 / j.pbi.2009.12.011.
  6. ^ Hollington, P.A .; Steele, Katherine A., „Participativní chov plodin odolných vůči suchu a solím“, Pokroky v molekulárním šlechtění směrem k suchu a plodinám tolerantním vůči solím, Dordrecht: Springer Nizozemsko, s. 455–478, ISBN  978-1-4020-5577-5, vyvoláno 2020-10-02
  7. ^ A b Meuwissen, T. H. E .; Hayes, B. J .; Goddard, M. E. (2001-04-01). „Predikce celkové genetické hodnoty pomocí map hustých markerů v celém genomu“. Genetika. 157 (4): 1819–1829. ISSN  0016-6731. PMC  1461589. PMID  11290733.
  8. ^ Jannink, Jean-Luc; Lorenz, Aaron J .; Iwata, Hiroyoshi (01.03.2010). „Genomická selekce v šlechtění rostlin: od teorie k praxi“. Briefings in Functional Genomics. 9 (2): 166–177. doi:10.1093 / bfgp / elq001. ISSN  2041-2649. PMID  20156985.
  9. ^ Heffner, Elliot L .; Sorrells, Mark E .; Jannink, Jean-Luc (01.01.2009). „Genomická selekce pro zlepšení plodin“. Crop Science. 49 (1): 1–12. doi:10.2135 / plodiny2008.08.0512. ISSN  1435-0653.
  10. ^ "Analýza | bucklerlab".
  11. ^ Goddard, ME; Hayes, BJ (2007). "Genomický výběr". Journal of Breeding and Genetics = Zeitschrift für Tierzuchtung und Zuchtungsbiologie. 124 (6): 323–30. doi:10.1111 / j.1439-0388.2007.00702.x. PMID  18076469.

Další čtení