Из всех генетических маркеров наиболее информативным и удобным для использования в практической прикладной селекции является SNP (Single Nucleotide Polymorphism), так называемый снип или однонуклеотидный полиморфизм, т.е. отличие в последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, C или G), которое может быть причиной изменения последовательности чередования аминокислот в белке. В зависимости от такого изменения действие белка в цепочке биохимических реакций усиливается или ослабляется, что в свою очередь изменяет в ту или иную сторону проявление признака продуктивности. Многолетними исследованиями было установлено, что у сельскохозяйственных животных насчитывается несколько сотен тысяч таких маркеров, в среднем один на пятьдесят тысяч нуклеотидов, которые равномерно распределены по всему геному [21].
Маркерные гены используются для выявления важных для животноводства генов. Маркерные гены особенно важны, дли признаков, которые фенотипически проявляются относительно поздно или только у одного пола, а также для признаков, на проявление которых оказывают влияние негенетические факторы (факторы окружающей среды). Примерами такого рода признаков являются резистентность к болезням, предрасположенность к болезням, плодовитость, молочная продуктивность. Целью маркирования является установление сцепления между основным геном и маркерным геном у животного. Так, к примеру, длина хромосомы крупного рогатого скота в среднем составляет 100 сМ, достаточно иметь три удачно расположенных маркера на хромосому: два маркера, удаленных на расстояние около 20 сМ от центромеры или теломеры, и один - в центре. Следовательно, девяносто расположенных данным образом маркерных локусов достаточно для полного картирования генома крупного рогатого скота.
В генетике животноводства большое значение для дальнейших разработок имеет тщательный выбор генотипов и структуры семьи, а также наличие банков ДНК и банков данных.
Внедрение генетических маркеров в качестве дополнительных критериев при отборе сельскохозяйственных животных ускоряет селекционный процесс и повышает его эффективность.
Молекулярные маркеры (ДНК-маркеры) – это генетические маркеры, анализируемые на уровне ДНК.
ДНК-маркеры являются третьим поколением генетических маркеров. Им предшествовали белковые маркеры, а еще ранее – классические генетические маркеры. Впервые теоретическое обоснование использованию генетических маркеров («сигналей») дал около века назад А.С. Серебровский: «... сигналями мы называем удобные для менделистических наблюдений альтернативные гены с более или менее известной локализацией, которые, не оказывая воздействия на изучаемый трансгрессирующий признак и влияя достаточно определенным образом, облегчают генетический анализ этого признака, позволяя следить за наследованием того участка хромосомы, в котором эти сигнали расположены»
[19]. В настоящее время насчитывается несколько десятков типов молекулярных маркеров. Наиболее широко используемые ДНК-маркеры перечислены на рисунке 1. Их разделяют на три группы, согласно основному методу анализа: маркеры, исследуемые с помощью блот-гибридизации, ПЦР и ДНК-чипов [20].
Преимуществом ДНК-маркирования является возможность использовать для анализа любые ткани и органы, независимо от стадии развития организма и имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами маркеров (таблица 1) [22].
Таблица 1 - Свойства ДНК маркеров [22]
| Полезные | Стабильность наследования; |
|---|---|
| свойства | Отсутствие плейотропного эффекта; Множественность аллелей; |
| Информативность о природе генетических изменений; Возможность проведения ретроспективных исследований. | |
| Возможность тестирования любых последовательностей генома; |
| Повсеместность Возможность (митохондриальная Возможность хромосома) | распространения; анализа материнского ДНК); анализа отцовского типа | типа наследования наследования (Y- | |
|---|---|---|---|
| Методическое | Возможность | определения в любых тканях. | |
| удобство | Возможность | определения на любых стадиях | развития. |
| Длительность | хранения образцов ДНК. | ||
| Возможность | использования | гербарного материала, | |
| ископаемых остатков | и т.п | ||
| Отсутствие | Отсутствие | ограничений в числе маркеров | на образец. |
| ограничений в | Наличие | маркеров для | белок-кодирующих |
| количестве | последовательностей. | ||
| маркеров | Наличие | маркеров для некодирующих | последовательностей |
| (интронные, межгенные, | регуляторные области | и другие). | |
| Наличие маркеров | для повторяющихся | последовательностей |
Основные классы молекулярных маркеров:
-
AFLP (amplified fragment length polymorphism) – полиморфизм длины
-
амплифицированных фрагментов;
-
CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences) – расщепленные
-
амплифицированные полиморфные последовательности;
-
DArT (diversity array technology) – ДНК-чип технология для изучения
-
разнообразия;
-
IRAP (interretrotransposon amplified polуmorphism) – полиморфизм
-
амплифицированных последовательностей между ретротранспозонами;
-
ISSR (inter simple sequence repeats) – межмикросателлитные
-
последовательности;
-
RAPD (random amplified polymorphic DNA) – случайно
-
амплифицированная полиморфная ДНК;
-
RFLP (restriction fragment length polymorphism) – полиморфизм длины
-
рестрикционных фрагментов;
-
SCAR (sequence characterized amplified region) – амплифицированная
-
область, охарактеризованная нуклеотидной последовательностью;
-
SNP (single nucleotide polymorphism) – однонуклеотидный полиморфизм.
-
SSAP (sequencespecific amplification polymorphism) – полиморфизм
-
сиквенсспецифичной амплификации;
-
SSCP (single strand conformation polуmorphism) – полиморфизм
-
конформации одноцепочечной ДНК;
-
SSR (simple sequence repeats) – простые повторяющиеся
-
последовательности (микросателлиты);
-
STS (sequence tagged site) – сайт/локус, маркированный нуклеотидной
-
последовательностью [20].
