مطالعات ژنتیک و عوامل محیطی

دانلود پایان نامه
‏210 گسترهی مقاومت آنزیم کوتیناز در برابر دما وpH [80]
همچنین نمودار میزان فعالیت این آنزیم در دماهای مختلف و میزان فعالیت آن در pH های مختلف مطالعه و بررسی شده است. شکل زیر این نمودارها را نشان میدهد.
شکل ‏211نمودار دما و pH [80]
مقایسهی آنزیم کوتیناز قارچی و باکتریایی
آنزیم کوتیناز از باکتری ترموفیل Thermobifida fusca که در مقایسه با گونهیfusarium solani دارای پایداری بسیار بالا در حلالهای آلی و پایداری دمایی بیشتری میباشد دارای فعالیت نزدیک به کوتیناز قارچی در برابر سورفاکتانت ها و یونهای فلزی میباشد. جدول 2-6 میزان فعالیت آنزیم کوتیناز را در برابر سوبسترهای مختلف در دو گونه فوق نشان میدهد.
جدول ‏26 مقایسهی آنزیم کوتیناز در باکتری ترموبفدا فوسکا و قارچ فوزاریوم سولانی [18]
نشانگرهای ژنتیکی
تنوع ژنتیکی عامل اصلی تکامل یک ژنوم به شمار میرود. چندشکلی طبیعی ناشی از تغییر توالیهای DNA در ژنومهای گیاهی و جانوری در بین و داخل یک گونه اساس ایجاد تنوع ژنتیکی میباشد. در سالهای اخیر پیشرفتهای چشمگیری در زمینه زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی صورت گرفته است که ابزار قدرتمندی را برای پژوهشهای ژنتیک تفضیلی گیاهان عالی از جمله گیاهان زراعی و همچنین اجداد وحشی گیاهان زراعی فراهم کردهاند. تفاوت نشانگرهای مولکولی مبتنی بر چندشکلیهای طبیعی است. پس از زمان کشف ساختمان اولیه DNA، در تعدادی از گونهها خصوصیات آن بر محققان مکشوف شده است. چندین سیستم برای آشکارسازی نشانگرهای مولکولی که قادر به شناسایی و برآورد تنوع موجود در توالیهای DNA ژنومی میباشند، به منظور انجام مطالعات ژنتیکی ابداع و معرفی شده است. نشانگرها به دو دسته کلی تقسیم میشوند.
نشانگرهای مورفولوژیکی
به این نشانگرها، نشانگرهای کلاسیک یا ظاهری هم گفته میشود که در واقع همان صفات یا خصوصیات فنوتیپی قابل رویت هستند. صفات مورفولوژیکی که عمدتا توسط یک ژن کنترل میشوند، میتوانند به عنوان نشانگرهای ژنتیکی مورد قرار میگیرند. این نشانگرها شامل دامنه وسیعی از ژنهای کنترل کننده صفات فنوتیپی هستند و از نخستین نشانگرها به شمار میآیند. ولی این نشانگرها دارای محدودیتهای زیادی هستند. به همین دلیل محققین از نشانگرهای دیگر استفاده میکنند. از جمله معایب این نشانگرها:
اغلب دارای توارث غالب و مغلوب بوده و اثرات اپیستازی دارند.
تحت شرایط محیطی یا مرحله نمو گیاه قرار میگیرند.
فراوانی و تنوع کمی دارند.
در بعضی مواقع برای مشاهده و ثبت اینگونه نشانگرها باید زمان طولانی را منتظر ماند.
پایه ژنتیکی بسیاری از نشانگرهای مورفولوژیکی هنوز ناشناخته مانده است.
تنها بخش کوچکی از ژنوم را پوشش میدهند، بنابراین بخش اعظم نواحی کروموزومی غیر قابل دسترس میشود.
صفات مورفولوژیکی ممکن است تحت کنترل چندین ژن باشند و از اینرو دارای نحوه توارث پیچیدهای هستند.
نشانگرهای مولکولی
نشانگرهای مولکولی فراوان هستند و میتوان برای همه موجودات زنده از آنها استفاده کرد. اگرچه پتانسیل نشانگرهای مولکولی از 75 سال پیش شناخته شده بود ولی کاربرد آنها تا حدود 30 سال پیش بسیار محدود بوده است. چندین سیستم برای آشکارسازی نشانگرهای نشانگرهای مولکولی که قادر به شناسایی و برآورد تنوع موجود در توالیهای DNA ژنومی میباشند، به منظور انجام مطالعات ژنتیکی ابداع و معرفی شده است. بررسی بسیاری از صفات با ارزش در گیاهان زراعی به دلیل پیشرفتهای حاصله در شناخت از سازماندهی ژنوم و ژنتیک گیاهی به کمک نشانگرهای مولکولی حاصل شده است. این نشانگرها در زمره پرکاربردترین نشانگرها هستند، زیرا به تعداد زیادی در ژنوم وجود دارند. این نوع نشانگرها در واقع از کلاسهای مختلفی از جهشهای ایجاد شده در DNA نظیر: جهش نقطهای، نوآرایی (حذف و اضافه شدن بازها) یا بروز اشتباهاتی در واحدهای تکراری DNA به وجود آمدهاند. از مزایای این نشانگرها خنثی بودن آنهاست، زیرا در مناطق خنثی ژنوم یا همان مناطق غیر رمز کننده واقع شدهاند. برخلاف نشانگرهای مورفولوژیکی و بیوشیمیایی از نظر نوع و تعداد نامحدود هستند و تحت تاثیر عوامل محیطی و یا مراحل نموی گیاه قرار نمیگیرند از جمله پرکاربردترین این نشانگرها در آنالیز پیوستگی ژنتیکی میتوان به RFLP، RAPD، SSR و AFLP اشاره نمود. کاربرد این روشهای فوق منجر به انقلاب جدیدی در اصلاح نباتات موسوم به گزینش به کمک نشانگر شده است. در تمام گونههای مهم زراعی، ژنهای بسیاری با استفاده از این روش شناسایی و جداسازی شده است. آنالیز لینکاژ ژنتیکی تبدیل به ابزار پرکاربردی در شناسایی و تعیین خصوصیات ژنهای کنترل کننده صفات چند ژنی مهم شده است. این نشانگرها به دو دسته نشانگرهای بیوشیمیایی و نشانگرهای مبتنی بر DNA تقسیم میشوند.
شکل ‏212 دستهبندی نشانگرهای ژنتیکی [81]
نشانگرهای پروتئینی یا بیوشیمیایی
نشانگرهای بیوشیمیایی به دو دسته تقسیم میشوند: الف) ماکرو مولکولها ب) ایزوزایمها یا آلوزایمها برخی از تفاوتهای موجود در ردیف DNA بین دو موجود ممکن است به صورت پروتئینهایی با اندازههای مختلف تجلی نمایند که از طرق مختلف بیوشیمیایی قابل ثبت و مطالعه میگردند. این قبیل نشانگرها را نشانگرهای مولکولی در سطح پروتئین مینامند که از آن جمله میتوان به سیستم آیزوزایم/آلوزایم اشاره نمود. در دهه 1950، نشانگرهای مولکولی قابل مشاهده توسط الکتروفورز پروتئینها تحول شگرفی را ایجاد نمودند. ایزوزایمها بطور گستردهای در بررسی تنوع ژنتیکی و طبقه بندی گیاهان زراعی بکار گرفته شدند. تا اواخر دهه 1970 نقشههای ژنتیکی تلفیقی از ایزوزایمها و نشانگرهای مورفولوژیکی بسیاری از گونههای مهم تهیه شدند. ایزوزایمها اشکال مختلف یک آنزیم با ماهیت پروتئینی هستند که واکنش یکسانی را کاتالیز مینمایند یا در واقع میتوان گفت فرآوردههای آللهای مختلف یک یا چند ژن هستند. این نشانگرها را به راحتی میتوان با استفاده از ژلهای غیرخنثی از طریق واکنش رنگی یا سوبسترای مربوطه آشکار نمود. نشانگرهای پروتئینی (ایزوزایمی) نسبت به نشانگرهای مورفولوژیکی مناسبتر هستند، زیرا این نشانگرها همبارز هستند و هر آنزیم محصول یگانه تنها یک ژن است و اختصاصی بودن ژن موردنظر را منعکس مینماید. نشانگرهای پروتئینی نیز معایب مخصوص خود را دارا میباشند. با توجه به اینکه روشهای رنگ آمیزی پروتئینها در مورد ایزوزایمها چندان زیاد نیست، تعداد ایزوزایمهای قابل ثبت و مشاهده که میتوان از آنها به عنوان نشانگر استفاده نمود به 100 عدد هم نمیرسد. از نکات منفی دیگر این نشانگرها محدودیت تنوع ژنتیک قابل ثبت در ایزوزایمهاست. به عبارت دیگر ایزوزایمها نه تنها کم هستند، بلکه چند شکلی و تفاوت قابل ثبت نیز در آنها چندان زیاد نیست. پیچیدگی فنوتیپهای الکتروفورزی ایزوزایمها از دیگر معایب این قبیل نشانگرهاست. این پیچیدگی که به دلیل دخیل بودن آنزیمهای مرکب از چند پلی پپتید مستقل در ترکیب برخی از ایزوزایمها میباشد، امتیازبندی را دشوار میکند.
نشانگرهای DNA
برخی از تفاوتهای موجود در ردیف DNA بین دو دو موجود در سطح DNA هیچ تظاهری ندارند. نه صفت خاصی را کنترل میکنند و نه در ردیف اسیدهای آمینه پروتئینها اثری برجای میگذارند. اینگونه تفاوتها فقط از طریق تجزیه و تحلیل مستقیم DNA قابل ثبت هستند و بنابراین به آنها نشانگرهای مولکولی در سطح DNA اطلاق میگردند. نشانگرهای DNA به دو دسته کلی نشانگرهای مبتنی بر PCR و نشاتگرهای غیرمبتنی بر PCR تقسیم بندی میشوند.