بخشی از مقاله
چکیده
برآورد تنوع ژنتیکی در ارقام زراعی استفاده مهمی در برنامه های اصلاحی و محافظت از منابع ژنتیکی دارد. روش های مختلفی برای برآورد تنوع ژنتیکی در گونه گیاهی وجود دارد که از آن جمله میتوان استفاده از صفات ظاهری، آیزوزایم ها، پروتئین های ذخیره ای و نشانگرهای DNA را نام برد. یکی از نشانگرهایی که در مطالعات تنوع ژنتیکی موجودات کاربرد دارد، توالی های تکراری ساده داخلی یا ISSR ها می باشند.
ISSR یک روش بر پایه ریز ماهواره ها است که به اطلاعات اولیه در زمینه ژنوم و طراحی آغازگرها نیاز ندارد. این نشانگرها دارای تکرار پذیری و چند شکلی بالایی هستند. میزان تغییرات تکاملی در داخل نواحی ریزماهواره به میزان قابل توجهی بیشتر از دیگر انواع DNA می باشد، بنابراین احتمال چندشکلی در این توالی ها بیشتر است. منبع تنوع در ISSR می تواند به موارد زیر یا ترکیب آنها نسبت داده شود.
این نشانگرها می توانند در مطالعات تنوع ژنتیکی، نقشه یابی ژنتیکی، نشانمند کردن ژن و انتخاب به کمک نشانگر، مشخص کردن فراوانی توالی های ریز ماهواره ای استفاده شوند - گولائو و همکاران، . - 2001 همچنین این نشانگرها جهت تکمیل نقشه های پیوستگی سایر نشانگرها مانند RFLP و SSR بکار روند. از نشانگرهای ISSR به عنوان وسیله ای در شناسایی ژنوتیپ ها و همچنین مطالعه ساختار جمعیتی گونه های گیاهی مانند ذرت ، سیب زمینی، پرتقال و گندم استفاده شده است.
مقدمه
یکی از پیامدهای اجتناب ناپذیر کشاورزی مدرن که مبتنی بر استفاده از واریته های اصلاح شده با حداکثر عملکرد و کیفیت قابل قبول میباشد، کاهش تنوع ژنتیکی است. اگرچه تخمین این کاهش تنوع ژنتیکی مشکل مینماید، اما تردیدی نیست که تعداد بسیاری از ژن های مفید از دست رفته و ذخایر ژنتیکی به سرعت فزاینده ای کاهش یافته و محصولات زراعی عمده در معرض تهدید روز افزون شرایط محیطی نامناسب و تنش های زیستی و غیر یستی قرار گرفته اند. بنابراین امروزه آگاهی از تنوع ژنتیکی و مدیریت منابع ژنتیکی به عنوان اجزاء مهم پروژه های اصلاح نباتات تلقی می گردند
مدیریت تنوع طبیعی موجود در ارقام اهلی و خویشاوندان وحشی یک گونه گیاهی در انجام برنامه های اصلاح نباتاتی بسیار مهم است. استفاده از تنوع طبیعی به چند دلیل اهمیت دارد: یکنواختی ژنتیکی در برابر گسترش افات و بیماری ها و متغیرهای محیطی آسیب پذیر بوده و این باعث کاهش عملکرد گیاهان میشود. بسیاری از خویشاوندان وحشی گیاهان زراعی دارای ژن هایی هستند که سبب ایجاد مقاومت به تنش های غیر زنده مانند خشکی، سرما و شوری می شوند. پس می توان این ژن ها را به واریته های تجاری منتقل کرد و از کاهش شدید عملکردجلوگیری نمود.
قدم اول در اصلاح خصوصیات گیاهی، فهم ساختار مجموعه ژرم پلاسم است که این موضوع به نوبه خود نمونه گیری سیستماتیک ژرم پلاسم را برای مقاصد اصلاحی و حفاظتی، امکان پذیر می سازد
در سطح گونه، شناسایی واحدهای طبقه بندی و تعیین یکنواختی گونه، اطلاعاتی را فراهم می اورد که میتوان از آن در مطالعات مربوط به حفاظت، سیستماتیک، اکولوژی و تکامل گونه استفاده کرد. در سطح جمعیت، تنوع جمعیت های مصنوعی یا کشت شده در نظر گرفته میشود که از جمله این جمعیت ها میتوان توده ها، کلکسیون ها و لاین های اصلاحی را نام برد. مطالعه تنوع در ارتباط با جمعیت های طبیعی، اساس محافظت در محل، جنگلداری، اکولوژی، بیولوژی جمعیت و مطالعات رفتاری محسوب می شود
کاربردهای بررسی تنوع ژنتیکی در گیاهان
-1 بررسی های فیلوژنتیکی: بررسی های فیلوژنتیکی برای بیان تاریخ تکامل گیاهان بکار می رود و نحوه پیدایش آن ها از اجدادشان را نشان می دهد. این اطلاعات در برنامه های به گزینی ژنتیکی گیاهان و ردیابی ژن های مفید و مورد نظر می تواند استفاده شود
-2ژنتیک جمعیت: از ژنتیک جمعیت گیاهی می توان در تعیین فاکتورهایی نظیر فشار انتخاب در محیط محلی، سرعت حرکت ژن ها بین ریز جمعیت ها و رانده شدن ژنتیکی مرتبط با تغییرات تکاملی استفاده کرد. درک این عوامل در مدیریت موثر جمعیت های گیاهی وحشی موثر است
از آنجایی که اصلاح نبات بر پایه ایجاد تنوع با گزینش انواع مطلوب تا رسیدن به هدف نهایی استوار است، داشتن تنوع و دامنه وسیعی از ذخایر توارثی در اصلاح نباتات ضروری است - اهدایی، . - 1373 برای بررسی تنوع ژنتیکی ابزارهای مختلفی موجود میباشد از جمله نشانگرهای مرتبط با خصوصیات ظاهری - موفولوژیکی - ، زراعی، فنولوژی، نشانگرهای مولکولی - ایزوزایمها، DNA و ... - . خصوصیات ظاهری اولین نشانگرهایی بودند که در بررسی تنوع ژنتیکی بسیاری از گیاهان به کار رفته اند و هم اکنون نیز به کار میروند - جوانمرد و حسنی، . - 1386
برآورد تنوع ژنتیکی
برآورد تنوع ژنتیکی در ارقام زراعی استفاده مهمی در برنامه های اصلاحی و محافظت از منابع ژنتیکی دارد. روش های مختلفی برای برآورد تنوع ژنتیکی در گونه گیاهی وجود دارد که از آن جمله میتوان استفاده از صفات ظاهری، آیزوزایم ها، پروتئین های ذخیره ای و نشانگرهای DNA را نام برد. اما دو روش عمده عبارتند از: تجزیه اطلاعات شجره نامه و انگشت نگاری 3DNA ، که هر دو روش به طور گسترده در برنامه های اصلاح گیاهان زراعی، طبقه بندی ژرم پلاسم و تشخیص گروههای هتروتیک مورد استفاده قرار گرفته اند.
در گیاهان زراعی خودگرده افشان که شجره آنها مشخص است، ضریب Kinship می تواند به عنوان یک وسیله ارزان در تخمین تنوع ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرد. ضریب Kin احتمال شناسایی یک آلل ویژه بین دو ژنوتیپ به کمک انتخاب میباشد. این ضریب تخمینی تئوری از روابط ژنتیکی بین ارقام، بر اساس فرض برابر بودن سهم دو والد می باشد.
برآورد تنوع بر اساس شجره نامه باعث میشود که تنوع ژنتیکی موجود در خزانه ژنی، به دلیل فرضیات رانده شدن ژنتیکی، فشار انتخابی و ارتباط اجدادی بدون شجره نامه، بیش از حد واقعی برآورد شود. اما نشانگرهای DNA امکان شناسایی مستقیم تنوع توالی ژنومی را بین ارقام بوجود می آورند که در نتیجه میتوانند در تکمیل اطلاعات شجره نامه مورد استفاده قرار گیرند
بوتستین5 و همکاران - 1980 - یک برنامه نرم افزار کامپیوتری بنام Supergene طراحی کردند که اطلاعات حاصل از نشانگرهای مولکولی را جهت ساخت تصاویر گرافیکی مورد استفاده قرار می دهد و شرحی مصور از شجره نامه به وجود می آورد. تصاویر گرافیکی گروه های لینکاژی، میتوانند تخمین دقیقی از تعداد مکان های ژنی و قطعات کروموزومی هر یک از والدین یک فرد را برآورد نمایند ودر نتیجه رقمی که از این والدین به وجود می آید را می توان پیشگویی کرد
نشانگرهای مولکولی
در سال های اخیر از نشانگر های مولکولی در مواردی مانند مطالعات پایه ای و کاربردی موجودات مختلف استفاده شده است. به طوری که کشف انواع مختلفی از نشانگرهای مولکولی باعث پیشرفت عمده ای در مطالعات ژنتیکی گردیده است. از نشانگرهای مولکولی در مواردی مانند ایجاد نقشه های ژنتیکی و فیزیکی در موجودات زنده و شناسایی ژن های کمی و کیفی و طبقه بندی آن ها و میزان تنوع ژنتیکی بین موجودات استفاده شده است
نشانگرهای مولکولی متعددی برای تعیین سطح تنوع ژنتیکی در گونه های گیاهی در دسترس می باشند - موسوی زاده وهمکاران، . - 1385 ولی در کل نشانگرهای مولکولی به دو دسته نشانگرهای پروتئینی و نشانگرهای مبتنی بر DNA تقسیم می شوند. از نشانگرهای مبتنی بر DNA برای تعیین میزان تنوع ژنتیکی و تعیین ارتباط فنوتیپی در گونه های مختلف استفاده می شود. در نشانگرهای مبتنی بر DNA توالی خاصی از مولکول DNA به راحتی آشکار شده و توارث آن ها قابل رویت است.
این نشانگرها بسته به چگونگی نشان دادن چندشکلی، به دو دسته کلی نشانگرهای DNA مبتنی بر هیبریداسیون و نشانگرهای DNA مبتنی بر واکنش های زنجیره ای پلیمراز - PCR - تقسیم بندی می شوند - گوپتا و همکاران، . - 1999 در نشانگرهای DNA مبتنی بر هیبریداسیون، از یک قطعه کوچک DNA نشاندار شده به نام کاوشگر جهت دورگ گیری با DNA الگو استفاده می شود - دهقان نیری و محمدی، . - 1383 سردسته این گروه از نشانگرها، چندشکلی طولی قطعههای حاصل از هضم - RFLP - است.
از دیگر نشانگرهای این گروه، نشانگرهای VNTR و RLGS می باشند - جین و همکاران، . - 1998 در مورد نشانگرهای DNA مبتنی بر PCR، واکنش PCR تکنیکی است که در مدت زمان کوتاهی ردیفی انتخابی از مولکول DNA را تکثیر می کند - بهار و همکاران، .1385، باسیل6 و همکاران، . - 2006 کشف واکنش زنجیره ای پلیمراز توسط مولیس و همکاران در دهه 80 سبب شد تا نشانگرهای مولکولی جدیدی بر مبنای این روش شناسایی شوند.
با استفاده از این روش می توان هر گونه توالی DNA مورد نظر را در مقادیر زیادی در شرایط درون شیشه ای تکثیر نمود - باقری و همکاران، . - 1386 با استفاده از نشانگرهای DNA مبتنی بر PCR، نیازی به کاوشگر و دورگ گیری ندارند و جهت تشخیص چندشکلی از توالی های الیگونوکلئوتیدی به عنوان آغازگر استفاده می کنند. آغازگر - ها - قطعه کوچکی از DNA یا RNA هستند که اختصاصی یا غیراختصاصی می باشند - دهقان نیری و همکاران، . - 1383 از این نشانگرها می توان نشانگرهای حاصل از تفاوت طول قطعات قابل تکثیر - ALP - 7، تفاوت طول قطعات هضم شده محصولات - PCR-RFLP - PCR8، تفاوت طول قطعات حاصل از تکثیر - AFLP - 9 و توالی های تکراری ساده - SSR - 10 یا ریز ماهواره ها - SSRs - 11 را نام برد
