Молекулярная селекция
Молекулярная селекция - это применение инструментов молекулярной биологии , часто в селекции растений. [1] [2] и животноводство. [3] [4] В широком смысле молекулярная селекция может быть определена как использование генетических манипуляций, выполняемых на уровне ДНК для улучшения интересующих признаков у растений и животных, а также может включать генную инженерию или генные манипуляции, селекцию с помощью молекулярных маркеров и геномный отбор. [5] Однако чаще молекулярная селекция подразумевает селекцию с помощью молекулярных маркеров (МАВ) и определяется как применение молекулярных биотехнологий, в частности молекулярных маркеров, в сочетании с картами сцепления и геномикой для изменения и улучшения свойств растений или животных на основе генотипические анализы. [6]
К областям молекулярной селекции относятся:
- Картирование QTL или открытие генов
- Маркерная селекция и геномная селекция [7] [8] [9]
- Генная инженерия
- Генетическая трансформация
Составные методы
[ редактировать ]Маркерное разведение
[ редактировать ]Методы включают селекции с помощью маркеров :
Генотипирование и создание молекулярных карт - геномика
[ редактировать ]- Обычно используемые маркеры включают простые повторы последовательностей (или микросателлиты ), однонуклеотидные полиморфизмы (SNP). Процесс идентификации генотипов растений известен как генотипирование .
Разработка SNP произвела революцию в процессе молекулярной селекции, поскольку помогает создавать плотные маркеры. [ нужны разъяснения ] Еще одно развивающееся направление — генотипирование путем секвенирования . [10]
Фенотипирование - феномика
[ редактировать ]- Чтобы идентифицировать гены, связанные с признаками, важно измерить значение признака, известное как фенотип. [ сомнительно – обсудить ] . «Омика» для измерения фенотипов называется феномикой. Фенотип может указывать на измерение самого признака или косвенно связанного или коррелированного признака.
Картирование QTL или картирование ассоциаций
[ редактировать ]- Идентифицируются гены (локусы количественных признаков (сокращенно QTL) или гены количественных признаков, второстепенные гены или основные гены), участвующие в контроле интересующего признака. Этот процесс известен как картирование. Картирование таких генов можно выполнить с помощью молекулярных маркеров . Картирование QTL может включать одну большую семью, неродственных людей или несколько семей (см.: Картирование QTL на основе семьи ). Основная идея состоит в том, чтобы идентифицировать гены или маркеры, связанные с генами, которые коррелируют с фенотипическими измерениями и которые могут быть использованы в селекции/селекции с помощью маркеров.
Отбор с помощью маркеров или генетический отбор
[ редактировать ]- Как только гены или маркеры идентифицированы, их можно использовать для генотипирования и принятия решений по отбору.
Обратное скрещивание с помощью маркеров (MABC)
[ редактировать ]- Обратное скрещивание — это скрещивание F1 с его родителями для переноса ограниченного числа локусов (например, трансгена, локусов устойчивости к болезням и т. д.) из одного генетического фона в другой. Обычно получателем таких генов является уже хорошо зарекомендовавший себя сорт, за исключением гена, который необходимо перенести. Поэтому мы хотим сохранить генетический фон генотипов реципиентов, что достигается путем 4-6 раундов повторных обратных скрещиваний при отборе интересующего гена. Мы можем использовать маркеры всего генома для быстрого восстановления генома, в такой ситуации может быть достаточно 2-3 раундов обратного скрещивания. [ нужны разъяснения ]
Рекуррентный отбор с помощью маркеров (MARS)
[ редактировать ]- MARS включает идентификацию и отбор нескольких геномных регионов (до 20 и более) по сложным признакам в пределах одной популяции.
Геномный отбор
[ редактировать ]- Геномная селекция — это новый подход к традиционному отбору с помощью маркеров, при котором отбор осуществляется на основе всего нескольких маркеров. [7] Вместо того, чтобы пытаться идентифицировать отдельные локусы, значимо связанные с признаком, геномика использует все данные маркеров в качестве предсказателей производительности и, следовательно, дает более точные прогнозы. Отбор может быть основан на предсказаниях геномного отбора, что потенциально может привести к более быстрому и более низкому увеличению затрат от селекции. Геномное предсказание объединяет данные маркеров с фенотипическими и родословными данными (если они доступны) в попытке повысить точность предсказания племенных и генотипических значений. [11]
Генетическая трансформация или генная инженерия
[ редактировать ]Перенос генов делает возможным горизонтальный перенос генов из одного организма в другой. Таким образом, растения могут получать гены от человека, водорослей или любого другого организма. Это открывает безграничные возможности в селекции сельскохозяйственных растений.
По организму
[ редактировать ]Ресурсы по молекулярной селекции (включая данные мультиомики ) доступны для:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Воосен, П. (2009). «Молекулярная селекция делает сельскохозяйственные культуры более выносливыми и питательными. Маркеры, нокауты и другие технические достижения улучшают селекцию без изменения генов» . Научный американец .
- ^ «Стивен П. Мус * и Рита Х. Мумм (2008) Молекулярная селекция растений как основа улучшения сельскохозяйственных культур в 21 веке, Физиология растений 147: 969-977» .
- ^ Деккерс, Джек СМ; Больница, Фредерик (2002). «Использование молекулярной генетики в улучшении сельскохозяйственных популяций». Обзоры природы Генетика . 3 (1): 22–32. дои : 10.1038/nrg701 . ПМИД 11823788 . S2CID 32216266 .
- ^ СМ Деккерс, Джек (2012). «Применение инструментов геномики в животноводстве» . Современная геномика . 13 (3): 207–212. дои : 10.2174/138920212800543057 . ПМЦ 3382275 . ПМИД 23115522 .
- ^ Рибо, Ж.М.; де Висенте, Мак; Деланне, X (апрель 2010 г.). «Молекулярная селекция в развивающихся странах: проблемы и перспективы» . Современное мнение в области биологии растений . 13 (2): 213–218. дои : 10.1016/j.pbi.2009.12.011 . ПМИД 20106715 .
- ^ Холлингтон, Пенсильвания; Стил, Кэтрин А. (2007), «Совместная селекция засухоустойчивых и солеустойчивых культур» , Достижения в молекулярной селекции в направлении засухоустойчивых и солеустойчивых культур , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 455–478, doi : 10.1007/978-1- 4020-5578-2_18 , ISBN 978-1-4020-5577-5 , получено 2 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Мейвиссен, THE; Хейс, Би Джей; Годдард, Мэн (1 апреля 2001 г.). «Прогнозирование общей генетической ценности с использованием плотных карт маркеров по всему геному» . Генетика . 157 (4): 1819–1829. дои : 10.1093/генетика/157.4.1819 . ISSN 0016-6731 . ПМЦ 1461589 . ПМИД 11290733 .
- ^ Яннинк, Жан-Люк; Лоренц, Аарон Дж.; Ивата, Хироёси (01 марта 2010 г.). «Геномная селекция в селекции растений: от теории к практике». Брифинги по функциональной геномике . 9 (2): 166–177. дои : 10.1093/bfgp/elq001 . ISSN 2041-2649 . ПМИД 20156985 .
- ^ Хеффнер, Эллиот Л.; Сорреллс, Марк Э.; Яннинк, Жан-Люк (1 января 2009 г.). «Геномная селекция для улучшения сельскохозяйственных культур» . Растениеводство . 49 (1): 1–12. дои : 10.2135/cropsci2008.08.0512 . ISSN 1435-0653 .
- ^ "Анализ" . Баклерлаб .
- ^ Годдард, Мэн ; Хейс, Би Джей (2007). «Геномный отбор» . Журнал разведения животных и генетики . 124 (6): 323–30. дои : 10.1111/j.1439-0388.2007.00702.x . ПМИД 18076469 .
- ^ Сунь, Минь, Хайдун; Чжан, Цзинь, Линь, Луо, Линь; Фан, Юхан; Цао, Сяофан; Ван, Цзань; Ян, Цзиюань, Чжоу, Цяньцзы; Джонс, Крис Стивен, Раджив К.; Хэ, Мин; Ван, Сяошань; Zhang, Fangjie; Huang, Linkai (2023 , Gang; Huang ) , Dejun ; . 14136 . ПМЦ 10579705 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Сунь, Цунвэй; Чэн, Юнчжэнь; Цяо, Ци; Чжан, Лэйлей; Чжао, Сымин; Дун, Чжундун (2023) . Селекция с помощью геномики: эра селекции пшеницы следующего поколения» . doi : 10.1111/pbr.13094 . S2CID 258478136 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Бейкер, Р.Дж. (1 сентября 1986 г.). Показатели селекции в селекции растений . ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8493-6377-1 .