Главная страница
qrcode

пптх. Кафедрасы Молекулалы биология ж не генетика С Ж-1 Та ырыбы сімдіктер геном жобалары мен олдануы


Скачать 26.71 Mb.
НазваниеКафедрасы Молекулалы биология ж не генетика С Ж-1 Та ырыбы сімдіктер геном жобалары мен олдануы
Дата16.09.2021
Размер26.71 Mb.
Формат файлаpptx
Имя файлапптх.pptx
ТипЛекция
#47823
Каталог

Кафедрасы: Молекулалық биология және генетика

СӨЖ-1 Тақырыбы: «Өсімдіктер геном жобалары мен қолдануы»

Орындаған: Алиакбарова І.

Двизор Ә.

Тексерген: Жумабаева Б.А.

Алматы, 2021 жыл

Жоспар:

КІРІСПЕ

НЕГІЗГІ БӨЛІМ:

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ

Қазіргі кезде геномы толық ашылған (секвенирленген) өсімдіктер Атауы
Тұқымдасы
Маңыздылығы

(қолданылуы)
Геном мөлшері
Bathycoccus prasinos BBAN7
Chlorophyta (Зелёные водоросли)
Салыстырмалы талдау
15 Mb
Cyanidioschyzon merolae strain:10D
Rhodophyta (Красные водоросли)
Термо-ацидофильный организм (экстремофил)
13.7 Mb
Physcomitrella patens ssp. patens str. Gransden 2004
Bryophyta (Мхи)
Модельное растение
111 Mb
Beta vulgaris (свекла обыкновенная)
Chenopodiaceae (Маревые)
Сельскохозяйственная культура
714-758 Мб
Chenopodiaum quinoa (киноа)
Chenopodiaceae (Маревые)
Сельскохозяйственная культура
1.39-1.50 Гб
Amaranthus hypocondriacus
Amaranthaceae (Амарантовые)
Сельскохозяйственная культура
403.9 Мб
Betula nana (карликовая берёза)
Betulaceae (Берёзовые)
Арктический кустарник
450 Mbp
Aethionema arabicum
Brassicaceae (Капустные)
Сравнительный анализ геномов Капустных
450 Mbp
Carica papaya (папайя)
Сельскохозяйственная плодовая культурa
372Mbp
Kalanchoe sp. (каланхое)
Crassulaceae (Толстянковые)
Растение с CAM-метаболизмом
372Mbp
Citrullus lanatus (арбуз)
Cucurbitaceae (Тыквенные)
Сельскохозяйственная бахчевая культура
ca 425Mbp
Cucumis melo (дыня)DHL92
Cucurbitaceae (Тыквенные)
Vegetable crop
450Mbp
Phaseolus vulgaris (фасоль обыкновенная)
520Mbp
Prunus avium (черешня) cv. Stella
Rosaceae (Розовые)
372 Mbp
Elaeis масло (Африканская масличная Пальма)
Arecaceae (Пальмовые)
Масличная культура
1800 Пмб
Spirodela polyrhiza (многокоренник)
Araceae (Ароидные)
Водное растение
158 ВР
Fragaria vesca (земляника лесная)
Rosaceae (Розовые)
Сельскохозяйственная ягодная культура
240 Mbp
Malus domestica (яблоня домашняя) «Golden Delicious»
Rosaceae (Розовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
742.3 Mbp
Prunus amygdalus (миндаль)
Rosaceae (Розовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
372Mbp
Prunus persica (персик)
Rosaceae (Розовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
265Mbp
Pyrus bretschneideri (белая китайская груша) 
Rosaceae (Розовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
240Mbp
Medicago truncatula (люцерна усечённая)
Fabaceae (Бобовые)
Модельный организм (представитель семейства Бобовые)
137Mbp
Phaseolus vulgaris (фасоль обыкновенная)
Fabaceae (Бобовые)
Модельный организм (представитель семейства Бобовые)
520Mbp
Prunus mume (абрикос японский)
Rosaceae (Розовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
372Mbp
Citrus clementina (клементин)
Rutaceae (Рутовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
450Mbp
Vitis vinifera (виноград культурный) генотип PN40024
Vitaceae (Виноградовые)
Сельскохозяйственная плодовая культура
372Mbp
Solanum lycopersicum (томаn) cv. Heinz 1706
Solanaceae (Пасленовые)
Сельскохозяйственная культура
ca 900Mbp
Nicotiana sylvestris (табак лесной)
Solanaceae (Пасленовые)
model system for studies of terpenoid production
2.636Gbp
Solanum tuberosum (картофель)
Solanaceae (Пасленовые)
Сельскохозяйственная овощная культура
844 Mbp kmer (856 Mbp)
Musa acuminata (банан заостренный)
Musaceae (Банановые)
А-генома современного банана сорта
523 Пмб
Picea glauca (ель сизая)
Pinaceae (Сосновые)
Лесная, Целлюлозно
20.8 Гб
Pinus taeda (сосна ладанная)
Pinaceae (Сосновые)
Лесоматериалами
20.15 Гб
Өсімдіктер геномы
Өсімдік геномы - өсімдік жасушасында бар

ДНҚ-ның барлық түрлерін қамтиды

ядро

хлоропласт

митохондрия

Ядро

Ядро

Хромосома

ДНҚ молекуласы белгілі бір сегменттерге екі рет ораладыүшін 8 молекуладан (H1 гистонынан) тұратын гистон кешені бекітіледі – Нуклеосомалар Әрбір ДНҚ молекуласы 1 хроматид түзеді.

Екі хроматид бір-бірімен байланысқан хромосома түзеді.


өсімдік геномының ең үлкен бөлігі

көптеген ақуыздарды кодтайды

құрамында көп мөлшерде ДНҚ бар

Мендель бойынша белгілердің рекомбинациясы мен ашылуын көрсетед

Хромосоманың—эукариоттық жасуша ядросындағы нуклеопротеидтік құрылымдар, тұқым қуалайтын ақпараттың көп бөлігі шоғырланған және оны сақтауға, өткізуге және беруге арналған. Хромосомалар тек жарық микроскопында айқын көрінеді, жасушаның митоздық немесе мейотикалық бөліну кезеңі.

Хромосоманың негізі - ДНҚ-ның ұзындығы айтарлықтай сызықтық макромолекуласы. Митозға дейін хромосомалық ДНҚсызықтық ұзындықпен салыстырғанда 105 есе спирализацияланған.

Өсімдіктердегі ядролық геномның мөлшері


Arabidopsis thaliana

2n=10 115 million base pairs

Allium cepa 2n=16 15300 million base pairs

Арабидопсис пен пияздағы гендер саны бірдей. |Айырмашылық қайталанатын, кодталмайтын ДНҚ мөлшеріндегі

Хлоропласттар


цианобактериялардың жеңілдетілген геномы

сақиналы

130-дан 160 кб-ға дейін

тұрақты құрылым, өте баяу дамиды

тек аналық жолмен мұрагерлік, рекомбинация өте жоғары

Митохондриялар


сақиналы

200-ден 2000 кб-ға дейін

жиі рекомбинациялар

тұрақсыз құрылым

Гендер өте баяу дамиды

Жүгері сияқты генетиканы жақсы дамыған ауыл шаруашылығы үшін маңызды бірде-бір организм жоқ. Бұл қазіргі генетиканың классикалық өсімдік нысаны деп айта аламыз.


Генетикалық зерттеулерді жүргізуге хромосомалардың аз саны (2n=20) және олардың нақты айырмашылықтары ықпал етеді, олар келесідей:

Әр түрлі салыстырмалы ұзындық

Хромомерлердің ерекшеліктері

белгілі бір жерлерде хромосомаларда ерекше гетерохроматикалық қалыңдатулардың болуы

иықтар арасындағы белгілі бір қатынастарды алуға мүмкіндік беретін центромераның орналасуы

центромерамен қосылған хроматидтердің әртүрлі жақындау дәрежесі.

2n=21 болатын жүгерінің формалары бар екенін атап өткен жөн. Жиырма бірінші хромосома қосымша болып табылады. Росс оған в хромосома атауын берді, ал қалыпты жиынтықтың барлық компоненттерін а хромосома деп атады. В хромосомасы морфологиясы бойынша бәрінен айқын ерекшеленеді

А-хромосома оларға гомологиялық емес. Бес хромосоманың пайда болуы мен рөлі әлі де даулы. Кейде бірнеше 5 хромосомасы бар жүгерінің формалары кездеседі.

Пахитена кезеңіндегі жүгерінің хромосомалары

1929 жылы жүгеріден басталған цитогенетикалық зерттеулер, Мак Клинток жүгерінің хромосомаларын анықтауға тырысқан кезде, қазіргі уақытта белгіленген байланыс топтарын белгілі бір хромосомалармен байланыстыруға және генетикалық карта жасауға мүмкіндік берді.

Қазіргі уақытта жүгеріде 500-ден астам ген зерттеліп, олардың 170-ке жуығы хромосомалық карталарда нақты орын алды.

Жүгері хромосомасындағы белгілі бір локустың орнын анықтау кезінде хромосомалық аберрациялар, мысалы, қайталанатын транслокациялар және парацентрлік инверсиялар кеңінен қолданылады.

Өсімдік пен тұқымның түсі


Қазіргі уақытта жүгері өсімдігінің барлық бөліктерінің түсі өте жақсы зерттелген — эмбриональды тамырдан тұқымға дейін. Бояу гендерінің күрделі өзара әрекеттесуі және оның негізгі гендер тобына тәуелділігі көрсетілген.

Алейрон қабатының пигментациясының көрінісі үшін әр жағдайда факторлар қажет. Егер гендердің бірі рецессивті күйде болса, алейрон қабатының түсі ішінара өзгеруі мүмкін. Алейрон қабаты, эндосперма сияқты, триплоидты екенін есте ұстаған жөн.

Жүгеріде алейрон қабатының түсіне және өсімдіктің түсіне әсер ететін гендер бар, атап айтқанда x хромосомасында орналасқан және аллельдердің өте көп саны бар R гені.

Соцветиялар, жапырақтар, сабақтар құрылымының белгілерін, сондай-ақ хлорофилл ауытқуларын анықтайтын гендер.

Жүгерідегі аталығы мен аналығына соцветияларының морфологиясына әсер ететін көптеген гендер белгілі. Олар ең алдымен келесі гендерді қамтуы керек:

bd - негізде құлақтың тармақталуын және пистиллят жіптерінің болмауын анықтайды, нәтижесінде тұқымдар пайда болмайды;

ts-гомозиготалы күйде паникулада пистиллалардың пайда болуын тудырады, стамендер дамымайды

ba1 - әйел соцветиялары пайда болмайды, нәтижесінде сабақтар тән ойықтан айырылады, онда құлақ бекітіліп, бүкіл қимасында дөңгелек болып қалады;

st-ішінара әйел стерильділігін және толық еркекті тудырады, бұл мейоз кезеңдерінде хромосомалардың бір-біріне жабысуымен түсіндіріледі;

bo — жұмыртқалардың түсік түсуіне әкеледі.

Геннің әсерінен туындаған жүгері дәндеріндегі дақтар

Практикалық тұрғыдан алғанда, қысқартылған интеродтары бар мутанттар — брахитиктер немесе компактілер (br1, br2 гендері) өте үлкен қызығушылық тудырады, оларды жоғары өнімділігі мен тұруға төзімділігі бар будандар жасау үшін қолдануға болады. Б. п. Соколов Днепрдің 665 және Днепрдің 247 МБ рахиттік будандарын алды.

Геннің әсерінен туындаған жүгері дәндеріндегі дақтар

Биохимиялық тұрғыдан БМ мутанттары қызығушылық тудырады. - жапырақ тамырлары қоңыр және BF боялған) - люминесцентті шамның астындағы жапырақтардың жарқылын анықтайды.

Жүгері әртүрлі хлорофилл ауытқулары бар мутанттардың көп мөлшерін сипаттайды. Мутанттардың сыртқы ұқсастығы олардың генетикалық біркелкілігін көрсетпейтінін есте ұстаған жөн. Сонымен, бесінші байланыс тобы үшін (V хромосома) хлорофиллдің пайда болуына әсер ететін бес ген бар:

v3-біртіндеп жасылға айналатын көшеттердің сары түсін анықтайды;

lw2—vp2 геніне ұқсас әсер етеді;

ys1 — жапырақтардың сары жолақтарын тудырады;

v2 — v3 геніне ұқсас әсер етеді.

Өсімдіктерде мутацияны анықтау тәсілдері

Өсімдіктердің мутациялық өсуі кезінде жаңа индукцияланған мутацияларды анықтау бұрыннан күрделі мәселе болды. Мутациялық оқиғалар өте сирек кездеседі, пайдалы мутацияларды анықтау үшін мутанттардың өте үлкен популяциясы қажет. Көптеген мыңдаған өсімдіктерді қамтитын мутанттар популяциясымен жасалатын жұмыс, сынақтар (талдау)-ауқымды міндет. Мутация нәтижесінде жаңа қажетті қасиеттерге ие болған сирек үлгілерді көптеген мутанттардың арасынан анықтау және іріктеу көбінесе мутациялық селекцияның «өнері» болып саналады. Мысалы, мутантты емес (жабайы типті) ата-аналары үш күн бұрын гүлдейтін М2 мутантты өсімдіктер ықтимал ерте гүлдейтін мутанттар ретінде тексеріледі, ал симптомсыз өсімдіктер ауруға төзімді мутанттар ретінде тексерілуі мүмкін.
Жақсартылған мутантты өсімдіктерді таңдау процесі екі негізгі қадамды қамтиды:

мутантты скрининг

мутантты растау (мутантты верификациялау деп те аталады)

Өсімдіктер алғаш қолға үйретілгеннен бастап жақсартылған дақылдарды іріктеу үшін фенотиптеу арқылы скрининг өсімдіктерді өсірудің кең тараған әдісі болды. Фенотиптік скринингті жоғарыдағылар оңай бейнелейді. Селекционер өз өрісін бағалайды және гүл шығаратын өсімдіктерді әдеттегіден әлдеқайда ертерек табады. Дегенмен, фенотиптік скринингтің кейбір кемшіліктері бар. Бұл процесс өте ұзақ уақытқа созылуы мүмкін және өсімдіктердің фенотипіне көбінесе қоршаған орта факторлары әсер етеді. Бұл көптеген белгілерге қатысты, соның ішінде ауруға төзімділік, онда инфекцияның болмауы патогеннің болмауының нәтижесі болуы мүмкін.

Фенотиптік бағалаудағы қиындықтар мен шектеулерді жою үшін генотиптік скринингті қолдануға болады. Бұл процесс қызығушылық белгісімен байланысты және тұқым қуалайтын вариацияларды анықтау үшін өсімдіктердің ДНҚ бағалауын қамтиды. ДНҚ вариациясы анықталғаннан кейін молекулалық талдауларды популяцияны тез тексеруге болатындай етіп жасауға болады. Молекулярлық маркерлер деп аталатын құралдардың дамуы селекционерлерге жаңа мутантты қасиетті жақсарту үшін әр түрлі сорттарға ауыстырудың маңызды құралы болып табылады (генетикалық интрогрессон). PBGL хаттамалар мен нұсқаулықтар әзірледі және өз әріптестерін генотиптік скринингтің әр түрлі әдістеріне және оларды мутантты популяцияларда дұрыс қолдануға үнемі үйретеді.
Жаңа генотиптеу (GBS) қосымшасы арқылы мутацияны анықтауға арналған схема. 24 өсімдіктен алынған ДНҚ, оның ішінде EMS арқылы шығарылған 22 М2 өсімдіктер және екі жабайы түрі ApeKI көмегімен сіңірілді, содан кейін бірегей штрих -кодты (қызғылт сары, көк, қызғылт және жасыл түстермен белгіленген) және жалпы адаптерді (қызыл түспен белгіленген) байланыстырды. Барлық үлгілер ПТР күшейту алдында жинақталған. Жиналған үлгілер кітапханасы сапасы мен көлемі бойынша бағаланды. Кітапхана Illumina HiSeq2000 жүйесінде реттелген. b «Әдістер» бөлімінде сипатталған сүзгілерге сәйкес өңделген шикі деректер файлдары. Гомеологиялық SNP -ден EMS SNP дифференциациясы үш мутантты зауытта көрсетілген, онда гомеологиялық SNP -тердің позициялары қызыл және көк түстермен белгіленеді, ал мутациялық SNPs күлгін түспен ерекшеленеді. Жаңа генотиптеу (GBS) қосымшасы арқылы мутацияны анықтауға арналған схема. 24 өсімдіктен алынған ДНҚ, оның ішінде EMS арқылы шығарылған 22 М2 өсімдіктер және екі жабайы түрі ApeKI көмегімен сіңірілді, содан кейін бірегей штрих -кодты (қызғылт сары, көк, қызғылт және жасыл түстермен белгіленген) және жалпы адаптерді (қызыл түспен белгіленген) байланыстырды. Барлық үлгілер ПТР күшейту алдында жинақталған. Жиналған үлгілер кітапханасы сапасы мен көлемі бойынша бағаланды. Кітапхана Illumina HiSeq2000 жүйесінде реттелген. b «Әдістер» бөлімінде сипатталған сүзгілерге сәйкес өңделген шикі деректер файлдары. Гомеологиялық SNP -ден EMS SNP дифференциациясы үш мутантты зауытта көрсетілген, онда гомеологиялық SNP -тердің позициялары қызыл және көк түстермен белгіленеді, ал мутациялық SNPs күлгін түспен ерекшеленеді.

Қорытынды

Өсімдік геномы - өсімдік жасушасында бар ДНҚ-ның барлық түрлерін қамтиды.

Геномның толық реттелуі сияқты жоғары өнімділік мутациясын анықтау технологиясының соңғы жетістіктері ДНҚ-дағы жаңа сипаттамаларды тудыратын өзгерістерді анықтау тиімділігін арттырды. Бұл ретте селекционерлерге басқа тауарлық сорттарға қажетті белгіні енгізу үдерісін жеделдетуге көмектесетін молекулярлық маркерлер әзірленуі мүмкін. ДНҚ-ны индукциялаудың басқа жоғары қуатты скринингтік әдістері белгілі бір гендегі мутацияны мақсатты түрде анықтауға мүмкіндік беретін TILLING (геномға индукцияланған жергілікті зақымдануды енгізу) сияқты кері генетикалық әдістерді қамтиды.

Пайдаланылған әдебиеттер:


перейти в каталог файлов


связь с админом