توالی یابی ژنوم در گیاهانتوالی یابی و کاربرد در اصالح نباتات

مقدمه

سلنجملهازژنوم،یابیتوالیزمینهدراخیرپیشرفت های•

رمارکمیلیون هاایجادامکانیابی،توالیتکنولوژیدوم

مهمزراعیگیاهانمانندزراعیغیرگیاهاندرراجدید

.استآوردهفراهم

درهمشابژن هافعالیتازدرکیگونه هاژن هاکلیهشناسایی•

.دادخواهدزراعیگیاهان

مقدمه

تیپژنوبررسیجهتتوارثقابلصفاتومارکرهابینپیوستگی•

.می گیرندقراراستفادهموردزندهموجودیکفنوتیپسازنده

میکسژنودرراانقالبیمی تواندجدیدمارکرمیلیون هاتوسعهتوانایی•

.کندایجادگیاهی

اصالحی،هایبرنامهدرعمومیصورتبهتوانندمیمارکر هااین•

ژنتیکیبعمناشناساییفیلوژنی،مطالعاتارقام،شناساییتنوع،بررسی

.بگیرندقراراستفادهموردزراعیصفاتبابیوستگیو

یابینگاهی به نسل دوم و سوم تکنولوژی توالی

نگاهی به نسل دوم و سوم تکنولوژی توالی یابی•

انتخاب به کمک مارکر

ابتوارثقابلسادهصفاتازبسیاریبامرتبطژنهای•

.استشدهپیداآنجزئیات

بامرتبط هایپروتئینبیوشیمیاییکارکردمطالعهبعدمرحله•

.باشدمیصفات

انتقالامکانآن هایکارکردوژن هاازداشتناطالع•

فراهمجنس هاوهاگونهحتییاارقاممیانراصفات

.می آورد

مارکرکمکبهانتخاب

ارقرارزیابیموردژنومسطحدرکامالسادهصفاتحالیکهدر•

موردردمادانشکههستنددیگریایپیچیدهصفاتاند،گرفته

.استاندکآنها

رااتصفاینژن هاازشبکه ایکنشبرهمکهایپیچیدهصفات•

.کندمیکنترل

مهمیبسیارقدمزراعیگیاهانژنومیکاملتوالی هایتولید•

چیدهپیشبکه هایاینکارکردوماهیتشناختدرراماکهاست

.می کندیاریژنومی

انتخاب به کمک مارکر

بسیارابزاریبهMASامروزهمولکولیهایتکنیکتوسعهبا•

.استشدهبدلاصالحیبرنامه هایدرکارا

شهنقبرایمولوکولیمارکر هایبهمدرننباتاتاصالحامروزه•

.استدهشوابستهبسیارپالسمژرمآنالیزهمچنینوصفاتیابی

کمکبهرامطلوبصفاتآسان ترشناساییامکانهمچنین•

.می آوردفراهم(MAS)مارکراساسبرانتخاب

انتخاب به کمک مارکر

•MASوشدهصفاتژنوتیپ وفنوتیپازبهترفهمبهمنجر

هایبرنامهدررازودهنگامانتخابامکاناصالحگربه

.دهدمیاصالحی

ونههزییابودهپیچیدهگیریاندازهموردصفاتکهزمانی•

MASمی کنند،مشکلایجادارزیابی هااطمینانقابلیت

.باشدسودمندبسیارمیتواند

MASکاربردهای

تاتنبااصالحبرایکنندهتکمیلابزاریمولکولیمارکر های•

:هستندمتداول

اصالحیهایبرنامهدروالدینیژنوتیپ هایانتخاب•

اصالحیهایبرنامهدرلینکاژاثرحدف•

.استمشکلفنوتیپیارزیابیکهصفاتیانتخاب•

ناناطمیقابلیتوهزینهیابودهپیچیدهگیریاندازهموردصفات•

.باشدسودمندبسیارمیتواندMASمی کنند،مشکلایجادارزیابی ها

نقشه یابی ژنوم

راژنییابی هاینقشهگذشتهدههدودرمولکولیمارکرهای•

دومنسلتکنولوژیازاستفادهباواستکردهمتحول

کهفتیادستمارکر هاازباالییتعدادبهمی توانتوالی یابی

.می شوندکامل ترینقشه هایتولیدبهمنجر

فاتصومارکر هامیانپیوستگیاساسبرژنومنقشه یابی•

.می گیردانجامتفرقحالدرجمعیت هایدر

نقشه یابی ژنوم

نقشه هایساختجهتتوانمیرامارکر هااززیادیانواع•

.بردکاربهژنتیکی

االییببسیارتاثیرمارکر هاتراکمواستفادهموردجمعیتنوع•

.داردنقشهوضوحبررا

•SNPتقطعایاوژنومیابیتوالیتوسطشدهشناساییهای

یابینقشهبرایتواندمیهایBACدرگرفتهقراربزرگ

.رودکاربهگیاهانژنوم

نقشه یابی ژنوم

یاونظرمورداختصاصیژن هایشناساییاحتمالمارکر هاتعدادرفتنباال•

.می یابدافزایشنظرموردژنباپیوستهمارکر های

فیزیکیوژنتیکینقشه هاانطباقموجبمارکر هااینتوسعههمچنین•

.می شود

انگیاهبهرامدلگیاهانازنقشه هاایناطالعاتجابجاییامکان،فوقموارد•

.می آوردفراهمرامدلغیر

مختلفحوزه هایدرمارکر هاایناطالعاتازتوانمیآنبرعالوه•

.کردهاستفادنباتاتاصالحدرمعمولصورتبهوبردبهرهنیزژنومیکس

مطالعات پیوستگی

یدا مطالعات پیوستگی بسیار بیشتر از روش های آماری جهت پ•

پی دارای کردن لوکوس های ژنی دارای پیوستگی با صفات فنوتی

.تنوع است

QTLمفاهیم مطالعات پیوستگی بیشتر با مفاهیم نقشه یابی•

. مشترک است

شامل استفاده از ساختار جمعیت و فاصله ی QTLنقشه یابی •

ایی مارکر هایی است که با صفات تفرق می یابد در جهت شناس

مکان ژنی صفات

مطالعات پیوستگی

تعدادپیوستگیمطالعاتدرباالبسیارتنوعداراییاوحشیجمعیت هایدر•

استانتظاراولیهجدازبیشتریفاصلهوتفرق،نوترکیبیبیشتری

برابرجمعیت هایبرایQTLنقشه یابیبهنسبتپیوستگیمطالعاتدر•

.داریمانتظارنقشهدررابیشتریوضوح

کانام،یابیتوالیتکنیک هایکمکبهمارکرمیلیون هاازاستفادهامکان•

موعمجدرکهمی آوردفراهمرامولوکولیمارکر هایازبیشماریتعدادتولید

خواهدQTLینقشه یاببهنسبتپیوستگیمطالعاتکاراییرفتنباالبهمنجر

.شد

شناسایی مارکرهای جدید

یتوالتکنولوژیدراخیرپیشرفت هایبهتوجهبا(SNP)نوکلوتید هاتکپلی مورفیسم•

.استآمدهدرژنومیبررسیدرغالبمولکولیمارکر هایازیکیبهیابی

.استآن هاراه اندازیاولیههزینهمعموالمارکر هایکنندهمحدودفاکتورمهمترین•

شروعتوالیدومیانتفاوت هایکردنپیدابامعمولطوربههاSNPکردنپیدا•

موردجمعیتدرPCRکمکبههدفژن هایتکثیربامعمولصورتبهکه.می شود

.می شودانجامآنمستقیمیابیتوالیونظر

.می آیدبدستهاSNPوشدهمقایسههمباآمدهدستبهتوالی هایسپس•

.استبرزمانوبرهزینهبسیارروش،این•

شناسایی مارکرهای جدید

SSRوSNPمارکر هایکردنپیدابرایرایانه ایروش هایخوشبختانه•

ارماکر هااینسادهوارزانبسیارشناساییامکانروش هااینکهداردوجود

.می آوردفراهم

آمدهدپدییابیتوالیدومنسلتکنیک هایکمکبهاطالعاتیبانک هایاین•

.استمولکولیمارکر هایاستخراجازارزشیبامنبعکهاند

بههاSNPشناساییدرهایابیتوالیدومنسلهایکاربرداولینازیکی•

مختلفژنوتیپ هایومختلفبافتدرهاEST.می باشدهاESTکمک

بدستزیادیهایSNPتوالی هااینانطباقباوگرفتهقرارازریابیمورد

(شدشناسایی4900SNPازبیشذرتدرمثالطوربه).می آید

بررسی تنوع های اپی ژنتیک

ولوژیتکنبهیابیتوالیجدیدتکنولوژیاستفادهباهاSNPشناسایی•

شودنمیمحدودتوالی هابلندخوانش

بررسیموردنیزراDNAشدهمتیلهنواحیآنکمکبهتوانمیبلکه•

سپسو(DNAشدنمتیلهبهحساسآندونوکلوئاز هاکمکبه)دادقرار

SNPکردشناساییرابالقوههای.

بهراژنیاپیتغییراتبررسیامکان هاییSNPچنینازاستفاده•

(آرابیدوپسیسدرژنیاپیتغییراتبررسیمانند)می دهدمحقق

گیاهاندر بررسی ژنوم چالش های

هاهزینه•

درهبیابیتوالیدومنسلاینکهباداشت،نظرمدبایدالبته•

دراستفادهبرایمارکرساختجهتتواندمیواستدسترس

MASلکیابیتوالیکهداشتنظرمدبایدولیشوداستفاده

درانتخابحیندرهاSNPکمکبهآنتمامبررسییاوژنوم

.نیستصرفهبهمقروناقتصادیلحاظازحال

چالش های بررسی ژنوم در گیاهان

نگیاهادرپارالوگژن هایوجود•

بههککوتاهتوالی هایخوانشدلیلبهیابیتوالیروش هایاکثر•

نمیگیردمیقراراستفادهموردیابیتوالیدرمعمولطور

ودکنیابینقشهوشناساییرامرجعژنخاصطوربهتوانند

.دشودادهتشخیصهمبهنزدیکژنیهایخانوادهازاللیتنوع

تکرارکوتاههایتوالیازژنوم%70ذرتدرمثالطوربه)

.(استشدهتشکیلشده

چالش های بررسی ژنوم در گیاهان

یگردازنیزگیاهانژنومدرنوکلئوتیدیتنوعبودنباال•

.استگیاهاندرتطبیقیمقایساتهایچالش

اییکارمرجعژنوموهانمونهبینمطابقتعدمباالترتعداد•

ایه هایآرباشدنجفتاحتمالیامی آوردپایینرایابیتوالی

.کندمیکمراالیگونوکلئوتیدی

.استجانورانازبیشترگیاهانژنیچندخانواده هایتعداد•

چالش های بررسی ژنوم در گیاهان

هاآندرژنومبزرگاندازهگیاهانژنومیکسدردیگرچالش•

رابربسهتادوازبیشبهگاهیگیاهاندرژنوماندازه.است

.می رسدامروزیشدهیابیتوالیتعیینژنوم های

یهاژنومدرزراعیگیاهانژنومیابیتوالیعلتهمینبه•

ومژنمثالطوربه.استگرفتهصورتکوچکنسبتبه

.استبازدانگاندرژنومنصفازکوچکترذرت

•References

1. Feuillet, C., Leach, J. E., Rogers, J., Schnable, P. S., & Eversole, K.(2011). Crop genome sequencing: lessons and rationales. Trendsin plant science, 16(2), 77-88.

2. Moose, S. P., & Mumm, R. H. (2008). Molecular plant breeding asthe foundation for 21st century crop improvement. PlantPhysiology, 147(3), 969-977.

3. Morrell, P. L., Buckler, E. S., & Ross-Ibarra, J. (2011). Cropgenomics: advances and applications. Nature Reviews Genetics.

4. Edwards, D., & Batley, J. (2009). Plant genome sequencing:applications for crop improvement. Plant Biotechnology Journal,8(1), 2-9.

5. Varshney, R. K., Nayak, S. N., May, G. D., & Jackson, S. A. (2009).Next-generation sequencing technologies and their implicationsfor crop genetics and breeding. Trends in biotechnology, 27(9),522-530.