İçeriğe atla

Markör destekli seleksiyon

Markör destekli seleksiyon (MAS), agronomik ve ekonomik olarak önem arz eden ve birden fazla gen veya lokus tarafından kontrol edilen karakterlerin hızlı bir şekilde aktarımı sağlamak, yüksek verimli, kaliteli bitkisel ürün elde etmek amacıyla klasik bitki ıslahında karşılaşılan sorunları çözmek için kullanılan alternatif ve yardımcı bir tekniktir.

Belirlenen genlerin klasik bitki ıslahıyla aktarılmasında, klasik ıslahın uzun zaman gerektirebilmesi gibi problemlerle karşılaşılabilmektedir. Klasik bitki ıslahı, melezleme sonucu elde edilen ve açılım gösteren yavru bireyler arasından üstün genotiplerin fenotipik seçimine dayanmaktadır. Ancak genotip x çevre etkileşimlerinden dolayı bu uygulama zorlaşmaktadır. Bu teknikte çok sayıda avantaja sahip olan moleküler markörler tercih edilmektedir. Moleküler markörler, genomda bir gen ya da gen bölgesine ilişkin DNA parçası veya biyokimyasal maddeler olarak tanımlanmaktadır. Markör destekli seleksiyon tekniği, bitki ıslahı, genotip tanımlama, aile ve popülasyon yapısının belirlenmesi, genetik çeşitlilik ve genetik haritalama gibi pek çok konuda uygulama alanına sahiptir. Bu teknik klasik ıslahı tamamlayıcı, oldukça hızlı, etkin, doğru ve ekonomik bir seleksiyon yöntemidir.

Melezleme yapılmadan önce başarılı bir ıslah çalışması için ebeveynlerin doğru seçilmesi gerekir. Özellik ne kadar karmaşıklaşırsa arzu edilen sonucu elde edebilmek için daha fazla zaman ve çaba harcanması gerekir. MAS'ın amacı; bireyde aranan özelliğin olup olmadığının tespiti için gereken süreyi azaltmak ve güvenilirliği artırmaktır. İkinci bir hedefi ise özelliğin belirlenebilmesi için maliyeti ve işgücünü en aza indirmektir. Eğer DNA düzeyinde ayırt edici özelliği tespit edebiliyorsa bitkinin büyümesine gerek kalmadan erken dönemde pozitif seçilim yapılabilir. Üzerinde çalışılan dayanıklılık geniyle ilgili markör veya gene özgü primerler kullanılarak ebeveynler ve ıslah sonucu elde edilen bireyler (F1, F2 vb) fide döneminde PCR ile hızlı ve güvenli şekilde belirlenmektedir. MAS kullanılarak dayanıklı bireyler hızlı şekilde belirlenebilmektedir.

Avantajları

Markör destekli seleksiyon fenotipik seleksiyona oranla basit bir metottur. Çok bitkiden oluşan geniş popülasyonların kullanıldığı çalışmalarda fenotipik seçilim için çok sayıda ve deneyimli elemanlara ihtiyaç vardır. Moleküler markörlerin kullanıldığı seleksiyonda seleksiyon sonucu daha güvenilir bir oranda daha az hatta odaklanılmaktadır. Bu da fenotipik seleksiyonun bu tür zorluklarını en aza indirip, özellikle sera ve saha denemeleri açısından da kaynakların etkili kullanımına imkân sağlayarak maliyeti düşürmektedir. MAS; tohum veya fide dönemleri gibi bitkilerin olgunlaşmasını beklemeden erken dönemlerde seleksiyona izin verdiği için klasik ıslah çalışmalarına oranla zamandan tasarruf sağlayıp, verimi artırmaktadır. Fenotipik analizler; çevre, kalıtım, genlerin sayısından etkilenir fakat moleküler markörler çevreden etkilenmezler bu sayede daha güvenilir fenotip tahmini yapılabilir. Bunun yanında ko-dominant markörler sayesinde belirli genotiplerin de daha doğru ve etkili seçilimi yapılabilmektedir. MAS, özellikle hastalık ve direnç genleri bakımından gen piramitlemesine imkân verir. Biyogüvenlik ve biyoetik sorunları yoktur. Moleküler markörler morfolojik ve biyokimyasal markörlere göre birçok avantajlara sahiptirler,[1][2][3]

  • Güvenirlidirler,
  • Standardize edilebilir, tekrar edilebilir.
  • Genomda birden fazla bölgeyi belirlenebilir,
  • Çevreden etkilenmezler,
  • Kodominant olabilirler,
  • Tek bir dokuya özgü değildir tüm dokularda tanımlanabilmektedirler,
  • Markörler öldürücü etkiye sahip değillerdir.

Kısıtlamaları

En sık gündeme getirilen risk, genetik çeşitliliğin daralmasına yol açabilecek yalnızca işaretleyici ve/veya polimorfik işaretleyicilerin belirlendiği anaçların kullanılmasıdır. Bu özellikle daha iyi rapor edilmiş kaynakları kullanmak yerine birkaç tane çok iyi tanımlanmış hastalık dayanıklılık genlerine yoğunlaşma şeklinde olabilir. Bu risk ıslahçılar tarafından programın bir kısmını yeni karakterize edilmemiş materyale ayrılarak en aza indirebilir.[4][5]

Kullanılan genetik markörler

Morfolojik markörler, çiçek rengi, tohum şekli gibi fenotipik olarak kolayca izlenebilen özelliklerin seçiliminde kullanılan markörlerdir[6]

Biyokimyasal markörler, protein ve moleküler markörler yardımıyla yapılan seleksiyon ile geri melez ıslahında yapılan ıslah çalışmalarıyla birlikte başarıyla kullanılabileceğini bildirilmiştir.[7] Markör destekli seleksiyon yardımıyla yapılan ıslah çalışmalarında farklı markör tiplerinin kombinasyonunun seleksiyonun güvenilirliğini ve etkinliğini artırdığı saptanmıştır.

Moleküler markörler, moleküler belirleyiciler diğer belirleyicilere göre daha güvenilirdirler. Çevreden etkilenmemeleri, bitkilerin gelişmelerinin her aşamasında kullanılabilmeleri, bitkinin olgunlaşmasının beklenmesine gereksinim olmaması ve geniş bir varyasyon göstermeleri gibi avantajları vardır. Moleküler markörler bitkilerde genetik karakterizasyon, genetik teşhis ve filogenetik analizlerde de yaygın bir biçimde kullanılmaktadır.[8] Bu belirleyiciler kullanılarak genetik çeşitlilik araştırılabilmekte ve türlerin taksonomik tanımlaması yapılarak, filogenetik olarak akrabalıklar saptanabilmektedir.[9][10][11]

Moleküler markörlerin kullanım alanları

Bir bitkiyi aynı anda birden fazla hastalık veya zararlı etmenle testlemek geleneksel yöntemlere göre hemen hemen imkânsızdır. Bütün bu zorluklar moleküler markörlerin devreye girmesiyle aşılabilmektedir.[12] Hastalık ve zararlılara karşı dayanıklılık genleri çoğunlukla bitkilerin yabani formlarında bulunmakta ve bu genler melezleme çalışmaları ile yabani bitkilerin kültür formlarına aktarılmaktadır.[13] Dayanıklılık geni ile ilgili moleküler markör veya markörlerin daha önceden oluşturulması veya genin klonlanması dayanıklılık ıslahı çalışmalarına büyük kolaylıklar getirmektedir.

Devam eden ıslah çalışmaları sırasında ortaya çıkan birçok durumdan dolayı, melez hatlarının tanımlanması gerekmektedir.[14] Moleküler markörler sayesinde karışan hatların tanımlanması sağlanabilmektedir.

Moleküler markörler bir hibridin geliştirilmesi için yapılan melezlemenin başarısını ve hibrit saflığını belirlemek için de kullanılmaktadır.

Kaynakça

  1. ^ Botstein, D., White, R., Skolnick, M. ve R. Davis. 1980. Construction of a Genetic Linkage Map in Man Using Restriction Fragment Length Polymorphisms. Amer. J. Human Genet., 32, 314-331.
  2. ^ Helentjaris, T.,King, G.,Slocum, M.,Siedenstrang, C. and Wegman, S., 1985. Restriction Fragment Polymorphisms as Probes for Plant Diversityand Their Development as Tools for Applied Plant Breeding. Plant Molecular Biology, 5:109-118.
  3. ^ Williams, J.G.K., Kubelik, A.R., Livak, K.J., Rafalski, A.J. and Tingey, S.C.,1990. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Oxford University Press, 18:22, 6531-6535.
  4. ^ Barr, A.T., 2000. Marker-Assisted Selection in Theory and Practice. Plant Breeding and Farmer Participation, Ceccarelli, S., Guimarães, E.P., Weltzien, E. Food and Agriculture Organization of The United Nations, Rome. p. 479-517.
  5. ^ Akar, Taner., 2004. Moleküler İşaretleyici Destekli Seleksiyon Kuramı Ve Uygulaması (Çeviri). Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstiüsü Dergisi, s. 204.
  6. ^ Yıldırım, A. ve Kandemir, N., 2001. Genetik Markörler ve Analiz Metotları. Bitki Biyoteknolojisi II. Bölüm 23, 334-363.
  7. ^ Abdel-Hady, M.S. ve Naggar, M.H., 2007. Wheat Genotypic Variation and Protein Markers in Relation With in Vitro SelectionfFor Drought Tolerance. Journal of Applied Sciences Research, 3(10), 926-934.
  8. ^ Rafalski, A., Morgante, M., Powell, W., Vogel, J.M. ve Tingey, S.V., 1996. Generating and Using DNA Markers in Plants. In: Birren B., Lai E. (Eds.): Analysis of Non-Mammalian Genomes - A Practical Guide. Academic Pres., New York.
  9. ^ Lowe, A.J., Hinotte, O. ve Guarino, L., 1996. Standardization of Molecular GeneticTechniques for The Characterization of Germplasm Collections: The Caase of Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Plant Genetic Resources Newsletter, 107, 50-54.
  10. ^ Ateş Sönmezoğlu, Ö.A., 2006. Mikrosatelit DNA Belirleyicileri Kullanarak Yerel Makarnalık Buğday Çeşitlerinin Tanımlanması. Yüksek Lisans Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Tokat.
  11. ^ Dede, B., 2006. Mikrosatelit DNA Belirleyicileri Kullanarak Yerel Ekmeklik Buğday Çeşitlerinin Tanımlanması. Yüksek Lisans Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Tokat.
  12. ^ Ballvora, A., J. Hesselbach, J., Niewöhner, D., Leister, F., Salamini ve Gebhardt, C., 1995. Marker Enrichment And High- Resolution Map of The Segment of Potato Chromosome VII Harbouring The Nematode Resistance Gene Gro1. Mol Gen. Genet., 249, 82-90.
  13. ^ Boerma, H.R. ve R.S. Hussey. 1992. Breeding Plants For Resistance To Nematodes. Journal of Nematology, 24, 242-252.
  14. ^ Henry, R.J., 1997. Practical Applications of Plant Molecular Biology. Chapman & Hall, 263 p,  London.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Genetik</span> biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve çeşitliliği inceleyen bir dalı

Genetik ya da kalıtım bilimi, biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve genetik varyasyonu inceleyen bir dalıdır. Türkçeye Almancadan geçen genetik sözcüğü 1831 yılında Yunanca γενετικός - genetikos ("genitif") sözcüğünden türetildi. Bu sözcüğün kökeni ise γένεσις - genesis ("köken") sözcüğüne dayanmaktadır.

Genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerini değiştirerek, onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim alanıdır. Bu uygulamalarla uğraşan bilim insanlarına "genetik mühendisi" denir. Genetik mühendisleri, genlerin yalıtılması, çoğaltılması, farklı canlıların genlerinin birleştirilmesi ya da genlerin bir canlıdan başka bir canlıya aktarılması gibi çalışmalarla uğraşırlar. Genetik mühendisliği için, rekombinant DNA teknolojisi, gen klonlaması, DNA klonlaması, genetik maniplasyon/modifikasyon veya gen ekleme (splays) birçok bilim insanınca eş anlamlı olarak kullanılabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Gen</span> içinde bulunduğu hücre veya organizmaya özel bir etkisi olan, kuşaktan kuşağa ve hücreden hücreye geçen kalıtımsal öge.

Gen, bir kalıtım birimidir. Bir DNA'nın belirli bir kısmını oluşturan nükleotid dizisidir. Popüler ve gayriresmî kullanımda gen sözcüğü, "ebeveynden çocuklarına geçen belirli bir karakteristiği taşıyan biyolojik birim" anlamında kullanılır. Kromozomun kesitleri olan genler birbirinden çok farklı işlevlerde ve büyüklüklerde (uzunluklarda) olabilirler. Genlerin büyüklükleri ve işlevleri her zaman doğru orantılı değildir.

<span class="mw-page-title-main">Rekombinant DNA</span> Moleküler düzeyde insan eliyle oluşturulan ve yeni DNA dizileri üreten DNA molekülleri

Rekombinant DNA teknolojisi, doğada kendiliğinden oluşması mümkün olmayan, çoğunlukla farklı biyolojik türlerden elde edilen DNA moleküllerinin, genetik mühendislik teknolojisiyle kesilmesine ve elde edilen farklı DNA parçalarının birleştirilmesi işlemlerini kapsayan bir teknolojidir. Rekombinant DNA ise; bu işlem sonucu üretilmiş olan yeni DNA molekülüne verilen isimdir ve kısaca rDNA olarak yazılır.

Mutasyon ya da değişinim, bir canlının genomu içindeki DNA ya da RNA diziliminde meydana gelen kalıcı değişmelerdir. Mutasyona sahip bir organizma ise mutant olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">Popülasyon genetiği</span> popülasyonların genetik farklılıklarıyla ilgilenen genetiğin alt alanı, evrimsel biyolojinin bir parçası

Popülasyon genetiği, popülasyonlardaki fertlerin benzerlik ve farklılıklarının kaynaklarını, bunun yanında popülasyonlardaki alel frekansının dağılımlarını ve değişimlerini araştıran bir genetik altdalıdır.

Ekolojik genetik, canlılar arasındaki ilişkiler ve canlılarla ortamları arasındaki ilişkiler bağlamında genetiğin araştırmasıdır. Moleküler genetik genlerin yapı ve işlevlerini moleküler seviyede incelerken, ekolojik genetik doğal canlı topluluklarında fenotipik evrim üzerinde çalışır. Bu alandaki araştırmalar, ekolojik düzeyde anlamlı olan özellikler üzerinedir. Bir diğer deyişle, bu araştırma konuları bir canlının sağ kalımını ve üremesine etki eden biyolojik uyumla ilgili özellikler ile ilgilidir, örneğin, çiçek açma zamanı, kuraklığa dayanıklılık, cinsiyet oranları gibi.

<span class="mw-page-title-main">Model canlı</span>

Model canlı veya model organizma, belirli biyolojik olayların anlaşılması için yapılan deneylerde yaygın olarak kullanılan canlılara verilen genel isimdir. Bu canlılarda çalışılarak bulunması ümit edilen keşiflerle, canlılardaki diğer süreçlerin de açıklanacakları düşünülmektedir.

Epigenetik, biyolojide, DNA dizisindeki değişikliklerden kaynaklanmayan ama aynı zamanda ırsi olan gen ifadesi değişikliklerini inceleyen bilim dalıdır. Diğer bir deyişle, ırsi (kalıtımsal) olup genetik olmayan fenotipik varyasyonları incelemektedir. Bu değişiklikler hücreyi ya da organizmayı doğrudan etkilemektedir ancak, DNA dizisinde hiçbir değişiklik gerçekleşmemektedir.

Genetik seçim yöntemleri, rekombinant DNA teknolojisinde konak hücreye girmiş rDNA molekülünde bulunan gen veya genlerin belirledikleri özelliklerin (genotipin) bireyde (fenotipte) gözlemlenmesine dayanan seçim yöntemleridir. Bu nedenle bunlara fenotipik yöntemler de denilir.

İmmünokimyasal seçim yöntemleri, rekombinant DNA teknolojisinde konak hücreye girmiş ve orada anlatım yapabilen yabancı genin immünokimyasal olarak seçilmesini sağlayan yöntemleri kapsar.

<span class="mw-page-title-main">Arpa</span> buğdaygillerden bitki türü

Arpa buğdaygillerden taneleri malt ve yem olarak kullanılan önemli bir tahıl bitkisidir. Tarih öncesi devirlerdeki en önemli kültür bitkilerinden biri olmakla birlikte, ekonomik önemi olan bitkilerin başında gelmektedir.

Kalıtım, fenotipik özelliklerin ebeveynlerden yavrulara aktarılmasıdır. Oluşan hücreler veya organizmalar, ebeveynlerinin genetik bilgisini eşeysiz üreme ya da eşeyli üreme yoluyla edinirler. Kalıtım yoluyla bireyler arasındaki farklılıklar birikebilir ve bu durum türlerin doğal seçilim yoluyla evrimleşmesine neden olabilir. Biyoloji biliminde kalıtım çalışmaları genetik olarak adlandırılır.

Genetik çeşitlilik, bir biyolojik çeşitlilik düzeyi olup bir türün gen havuzundaki genetik özelliklerinin toplam sayısını gösterir. Genetik çeşitlilik, çeşitlenen genetik özelliklerin eğilimini tanımlayan genetik değişkenlik terimi ile aynı şey olmayıp bundan ayrılır.

Gen akışı veya gen göçü, popülasyon genetiğinde, gen alellerin bir popülasyondan diğerine aktarılmasıdır.

<span class="mw-page-title-main">Yapay seçilim</span> Canlıların kendi arasında yaptığı etkileşimler sonucu oluşan yeni türler

Yapay seçilim, insanların bilinçli ve amaçlı olarak bir organizmanın belli özelliklerini seçmesi ve kontrollü olarak yetiştirmesi sürecini anlatan tanım. Bu terim, Charles Darwin tarafından belirli özelliklere sahip canlıların farklılaşarak çoğalmalarının gelişmiş hayatta kalma veya üreme yeteneklerine dayandığı doğal seçilime karşılık olarak kullanılmıştır. İnsan eliyle hangi hayvan ya da bitkinin üretileceğine karar verildiği yapay seçilimin aksine, doğal seçilimde ne tür varyasyonların ve genlerin gelecek nesillere aktarılacağını çevre veya doğa şartları belirler.

<span class="mw-page-title-main">Fenotipik özellik</span> Fenotipik özellik, fensel açıdan dişi ve erkek bireyden gelen alel genlerin birleşmesi ile oluşan genotipin baskın karakter açısından dış görünüşe vurmasıdır.

Fenotipik özellik veya biyolojik özellik, bir canlı organizmanın fenotipik karakterinin kalıtılan, doğal çevre tarafından belirlenen veya her ikisinin bir kombinasyonu olabilen değişik bir varyantı. Örneğin, göz rengi bir karakter veya bir niteliğin soyut tanımlanması olurken mavi, ela ve kahverengi ise somut özelliklerdir.

Niceliksel özellik veya kantitatif özellik, derecesine göre değişebilen, poligenik etkilerden sorumlu tutulan ve ayırt edici özelliklere sahip olan fenotipleri, yani çevre ile bir veya birden fazla genin meydana getirdiği ürününü tanımlar. Niceliksel özellik lokusu (NÖL) ise, niceliksel bir özelliğin altında yatan genleri içeren ya da bu genlerle bağlı olan DNA'nın gerili şeritlerini ifade eder. Niceliksel bir özelliğin belirlenmesiyle ilişkili genleri içeren genomun haritadaki eşleştirme bölgelerinde ve DNA fragmanlarının uzuluklarının tespit edilmesinde APUP (İng:AFLP) veya TNP (İng:SNP) gibi moleküler etiketler kullanılır. Bu, varyasyon özelliği altında yatan gerçek genlerin belirlenmesi ve sıralanması esnasında atılan ilk adımlardan biridir.

<span class="mw-page-title-main">Genetik varyasyon</span> Genetikte popülasyonlar arasında ortaya çıkabilen, tür içerisinde veya gen alellerinde gözlemlenen farklılıklar

Genetik varyasyon, genetikte popülasyon içinde ya da popülasyonlar arasında ortaya çıkabilen, tür içerisinde veya gen alellerinde gözlemlenen farklılıklardır. Genetik varyasyon, doğal seçilim için "hammadde" sağladığından önem taşır. Genetik varyasyon, bir genin dizilimlerinde meydana gelen değişimler olan mutasyon sebebiyle meydana gelirler. Poliploidi veya poliploitlik kromozomlarda oluşan mutasyona bir örnek olarak verilebilir. Poliploidi, bir hücrenin ya da organizmanın, her bir kromozomununun ikiden fazla kopyasına sahip olması durumudur. Organizmalar çoğunlukla diploit olmakla birlikte, hücre bölünmesinin olması gerektiği gibi gerçekleşmemesi sonucu, poliploit hücre ve organizmalar ortaya çıkabilir.

Moleküler evrim, nesiller boyu aktarılacak şekilde, DNA, RNA ve protein gibi hücresel moleküllerin diziliminin değiştirilmesi işlemidir ya da bununla ilgilenen bilim dalıdır. Moleküler evrimin alanı, bu değişimlerdeki kalıpları açıklamak için evrimsel biyoloji ve popülasyon genetiği ilkelerini kullanır. Moleküler evrim başlıca, nükleotid değişimlerinin oranları ve etkilerini, nötr evrimi, doğal seçilimi, yeni genlerin kökenlerini, karmaşık özelliklerin genetik yapısını, türleşmenin genetik temelini, gelişim evrimini ve evrimin genomik ve fenotipik değişikliklere neden olan etkilerini inceler.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.