PRINCIPI I

METODE

GENETSKOG

UNAPREĐENJA

DOMAĆIH

ŽIVOTINJA

Razvojem molekularne biologije, tokom poslednje dve decenije, otvorena su

vrata novoj eri, koju karakteriše brži i tačniji pristup tajnama genoma.

Genetika je uz pomoć savremenih laboratorijskih metoda i opreme, postala

moćan alat za procenu vrednosti genotipa domaćih životinja.

PRIMENA ANALIZA DNK

Formiranje odgovarajućeg multilokusnog genotipa za identifikaciju svake

životinje. Uvođenje DNK pedigrea za korišćenje u programima genetskog unapređenja. Rešavanje rodoslovnih i vlasničkih sporova. Potvrđivanje roditeljstva (očinstvo / materinstvo)

Određivanje osetljivosti na bolesti kao što je scrapie kod ovaca, BSE kod

goveda, i td.

Formiranje multilokusne baze podataka o genotipu za upotrebu u forenzičkim

istraživanjima i praćenju životinjskih proizvoda.

Iz pomenutih razloga, intenzivira se potreba za detaljnijim poznavanjem

građe i funkcionisanja molekula DNK, odnosno gena i mehanizma prenosa

nasledne informacije.

Svrha ovog predavanja je da pruži doprinos upoznavanju sa tajnama

naslednih informacija sadržanih u DNK, radi buduće praktične primene u

genetskom unapređenju stočarstva.

GENOM DOMAĆIH ŽIVOTINJA

Pod pojmom genom se podrazumeva skup naslednog materijala u

jednom organizmu.

Za genom organizma se može reći da je to “plan života", kompletan

set instrukcija za proizvodnju molekula, ćelija i tkiva, koji kontroliše kako

će domaća životinja izgledati, obavljati svoje biološke funkcije i

proizvoditi tokom života.

Svaka ćelija sadrži kompletan genom, kodiran u obliku DNK lanaca.

Pošto je DNK molekul formiran kombinacijom četiri vrste građevinskih

blokova: adenin (A), citozin (C), guanin (G) i timin (T), genom se može

posmatrati kao knjiga koja je pisana u šiframa pomoću četiri moguća slova:

A, C, G, T

A, C, G, T

Savremena istraživanja u genetici su omogućila da upoznamo reči u ovim

kodovima. Tako, na primer, sekvence koje predstavljaju gen.

Sisari imaju dve kopije svakog gena; po jednu od svakog roditelja

(genski par-aleli). Ovi geni mogu biti isti ili različiti.

Sekvenciranje-utvrđivanje redosleda nukleotida DNK životinje značajno

pomaže razumevanju uticaja genotipa na ispitivane osobine.

Genomska tehnologija je danas u stanju da promeni genom organizma

uključujući ubacivanje gena iz jedne vrste u drugu. Na sreću, ovaj pristup se

prvenstveno koristi kod biljaka, a ne kod domaćih životinja. Umesto toga,

genomika pruža odgajivačima domaćih životinja više pravovremenih i tačnih

informacija kako bi unapređivali kvalitet svojih stada.

Metodama molekularne genetike, otkriveni su pojedini lokusi genoma,

odgovorni za kvantitativne osobine domaćih životija.

Takvi regioni genoma odgovorni za delic nasledne varijanse su mapirani

genetskim markerima, otvarajući put za selekciju uz pomoć markera.

Ovakva procena marker efekata vrši se unutar referentne populacije, tj

velike grupe jedinki uključujući vrednosti fenotipa i informacije dobijene

markerom. Njegovu primenu ograničava to što je veoma zahtevan u smislu

broja jedinki i broja markera na genomu.

Uloga molekularnih markera u genetici danas ima veliki značaj. Uz njihovu

pomoc sastavljene su detaljne molekulske mape ljudskog genoma i desetina

vrsta biljaka i životinja, koje sadrže gene koji određuju rast i razvoj organizma,

morfološke karakteristike, otpornost prema bolestima i druga svojstva.

Zahvaljujući molekularnim markerima razvijaju se nove preciznije metode za

identifikaciju i karakterizaciju domaćih životinja. Upotreba molekularnih

markera može značajno ubrzati proces selekcije.

Svrha primene naprednih molekularnih metoda u selekciji je pronalaženje i

lociranje genetskih markera, odgovornih za ispoljenost određene ekonomski

važne osobine.

Mada je većina ekonomski važnih proizvodnih svojstava životinja poligenske

prirode, znatan broj osobina vezan je za delovanje jednog ili manjeg broja gena,

tako da je učinak mutacija na ovim genima povezan i sa proizvodnim

svojstvima.

Kod monogenskih proizvodnih osobina se u selekciji primenjuju takozvani

MAS (Marker Assisted Selection) markeri. Međutim kod proizvodnih osobina

poligene prirode-gde na neku osobinu utiče veći broj gena, procedura u

selekcijskim programima iziskuje indirektne kvantitativne genske lokuse QTL

(Quantitative Trait Loci).

Prvu naučnu ideju i teorijsko razmatranje opravdanosti razvoja metoda i

korišćenja genetičkih markera je pre oko jednog veka, iznedrio ruski naučnik-

genetičar, Aleksandar Serebrovski (1892-1948).

Baveći se za svoje vreme (početkom druge decenije XX veka) dubljim

razmatranjem tajni genoma, on je zaključio da postoje određeni “signali” koji

su pogodni za zapažanja alternativnih gena. Ti signali su bez uticaja na

osobinu koju ispitujemo, ali mogu pomoći da utvrdimo funkciju i genetičku

prirodu te osobine.

Trenutno postoje desetine vrsta molekularnih markera

Oni su podeljeni u tri grupe prema osnovnoj metodi analize: markeri ispitivani

pomoću: (1) blot hibridizacije, (2) PCR i (3) DNK-čipova.

Prva generacija DNK markera pojavila se i bila rasprostranjena od početka

1980. godine. Tokom 1990-ih, ključne pozicije zauzimaju PCR markeri u

2000-im, primat preuzimaju suštinski molekularni markeri zasnovani na

korišćenju DNK čipova. U poslednje 2-3 godine za analizu DNA

polimorfizama sve više koriste metode direktnog sekvenciranja genoma ili

njegovih pojedinim delova.

Polimorfizam restrikcijske dužine fragmenata

(Restriction Fragment Length Polymorphism)

RFLP

Nasumična amplifikacija polimorfne DNK

(Random Amplified Polymorphic DNA)

RAPD

Polimorfizam dužine amplificiranih fragmenata

(Amplified Fragment Length Polymorphism)

AFLP

Varijabilnost broja tandemskih ponavljanja

(Variable Number Tandem Repeat)

VNTR

Jednonukleotidni polimorfizam

(Single Nucleotide Polymorphism)

SNP

Alelno specifični vezani prajmeri

(Allele Specific Associated Primers)

ASAP

Ponavljanja označenih reverznih sekvenci

(Inverse Sequence-tagged Repeats)

ISTR

Polimorfizam dužine jednostavne sekvence

(Simple sequence length polymorphism)

SSLP

Ponavljanje jednostavne sekvence – Mikrosatelit

(Simple sequence repeat; Micropsatelite)

SSR

Kratka tandemska ponavljanja

(Short tandem repeat)

STR

Jednoosobinski polimorfizam

(Single feature polymorphism)

SFP

Diverzitet matričnih tehnologija

(Diversity Arrays Technology)

DArT

DNK markeri asocirani sa restrikcijskim mestom

(Restriction site associated DNA)

RAD

Kada je reč o molekularnim markerima razlikujemo:

1. Markere sa poznatom lokalizacijom – na određenom hromozomu ili delu

hromozoma, kao i u blizini nekog specifičnog gena i

2. Markere sa nepoznatom lokalizacijom (obično multilokus markeri).

Molekularni markeri sa nepoznatom lokalizacijom se ne mogu koristiti da

označe određeni gen ili hromozom, ali se uspešno primenjuju u filogenetskim

studijama za sertifikaciju rasa životinja.

Neki multilokus markeri su pogodni za stvaranje genetskih mapa i markera

kao i za genomsku selekciju.

Primenom molekularnih markera može se izvršiti selekcija po genotipu, dok

u tradicionalnom načinu vrednost životinje se procenjuje na osnovu analize

fenotipa.

Selekcija po genotipu ima niz prednosti u odnosu na selekciju po fenotipu.

Uzimanje uzoraka i analiza DNK u ranim fazama razvoja organizma

omogućava blagovremeno povlačenje iz procesa selekcije jedinke koja ne

zadovoljava kriterijume.

To znači smanjenje značajne količine troškova, analize i briga oko gajenja

životinje.

Na rezultate fenotipske selekcije utiču razni faktori životne sredine.

Genotip je nezavisan od promena uslova životne sredine.

Selekcijom životinja samo po fenotipu, ne možemo razlikovati homozigotne i

heterozigotne karakteristike jedinki. Uz pomoc DNK markera lako je nositi

se sa tim zadatkom.

Koristeći DNK markere možemo birati odgovarajuće parove životinja za

reprodukciju sa visokom pouzdanošću u pogledu uspeha.

Ovim putem se takođe, ubrzava proces selekcije.

Zbog ovih prednosti, korišćenje molekularnih markera je postalo sastavni deo

procesa selekcije u mnogim zemljama sveta

ХВАЛА ЛЕПО!