کاربرد دیدگاه انتخاب‌ براساس‌ نشانگرها در برنامه های اصلاح نژاد
آرش جوانمرد
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح نژاد دانشگاه تهران

‌‌‌‌متخصصان‌ اصلاح‌ نژاد بیشتر روی‌ تنوع‌ صفات‌ كمی‌ می‌اندیشند و سعی‌ می‌نمایند با توسط روشهای‌ آماری‌ از همهِ اط‌لاعات‌ در برنامه‌های‌ انتخاب‌ استفاده‌ نمایند. این‌ روشها از سال1950 باپایه‌گذاری‌ متدهای‌ بیومتری‌ پیچیده‌تر همراه‌ شد .‌‌‌‌ژنتیك‌ كمی‌ تنها اثر تجمعی‌ ژنهایی‌ را كه‌ باعث‌ ایجاد تفاوت‌ بین‌ افراد می‌شوند مورد توجه قرار می‌دهد و فرض‌ اصلی‌ آن‌ تفكیك‌ همزمان‌ بسیاری‌ از ژنهای‌ كوچك‌ اثر می‌باشد. این‌ موضوع‌مورد تردید است‌ كه‌ همه‌ ژنهای‌ موِثر بر صفات‌ كمی، كوچك‌ اثر باشند و ممكن‌ است‌ بعضی‌ ژنهاسهم‌ عمده‌ای‌ در تنوع‌ ژنتیكی‌ داشته‌ باشند. برای‌ توضیح‌ بیشتر تفاوت‌ عملكرد ژنها بایدخصوصیات‌ ژنها به‌ تنهائی‌ نیز بررسی‌ شود . روشهای‌ آماری‌ مناسب‌ جهت‌ شناسائی‌ حیوانات‌دارای‌ ارزش‌ اصلاحی‌ مطلوب‌ توسعه‌ یافته‌ است‌ كه‌ اساس‌ آن‌ حذف‌ هر چه‌ بیشتر عوامل‌ محیطی‌ واستفاده‌ از اط‌لاعات‌ حاصل‌ از عملكرد خود حیوان‌ و خویشاوندان‌ آن‌ جهت‌ انتخاب‌ و تخمین‌ آثارافزایشی‌ همه‌ جایگاههای‌ موِثر بر صفت‌ است. انتخاب‌ براساس‌ فنوتیپ‌ به‌ دلیل‌ آثاری‌ كه‌ عوامل‌محیطی‌ روی‌ صفت‌ اندازه‌گیری‌ شده‌ دارند و نیز توارث‌ صفات‌ چند ژنی، اثر متقابل‌ بین‌ ژنها دریك‌ لوكوس‌ (غلبه) و بین‌ لوكوسهای‌ مختلف‌ (اپیستازی) با كاهش‌ سودمندی‌ روبروست‌ . درحال‌ حاضر كاربرد تكنیك‌ آماری‌ همچون BLUP ‌(7)، امكان‌ جدا كردن‌ آثار محیطی‌ از ژنتیكی‌ رافراهم‌ و در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ بسیار سودمند واقع‌ شده‌اند. ولی‌ این‌ روشها ژنوتیپ‌ یك‌ فردراناشناخته‌ باقی‌ می‌گذارند و به‌ صورت‌ یك‌ جعبهِ سیاه‌ به‌ آن‌ می‌نگرند و مضراتی‌همچون‌ كاهش‌ واریانس‌ ژنتیكی، تثبیت‌ الل‌های‌ كشنده‌ و همخونی‌ را ممكن‌ است‌ بدنبال‌ داشته‌باشد. چرا كه‌ در روشهای‌ ژنتیك‌ كمی‌ اط‌لاعات‌ ژنوتیپی‌ افراد بطور دقیق‌ قابل‌ ارزیابی‌نمی‌باشد بلكه‌ برآوردی‌ از آن‌ از طریق‌ فنوتیپ‌ و خویشاوندان‌ امكانپذیر است.
‌‌‌‌شناخت‌ ملكولی‌ ژنهائی‌ كه‌ بزرگ‌ اثر هستند ممكن‌ است‌ دیدگاه‌ جدیدی‌ برای‌ بهبود ژنتیكی فراهم‌ كند . علم‌ ژنتیك‌ ملكولی‌ در اصلاح‌ نژاد می‌كوشد با پرده‌برداری‌ از سیما و ساختار ژنها،نقش‌ دقیق‌ آنها را در تولید حیوان‌ شناسائی‌ و چگونگی‌ تغییراتشان‌ را در سطح‌ مولكولی‌ بررسی‌ نماید.
‌‌‌‌شناسائی‌ طبیعت‌ كنترل‌ صفات، نه‌ تنها دستاوردهای‌ علمی‌ عمده‌ای‌ را به‌ همراه‌ داشته‌ بلكه برنامه‌های‌ اصلاحی‌ را به‌ یك‌ بازده‌ مناسب‌ هدایت‌ خواهد نمود كه‌ این‌ دیدگاه‌ به‌ عنوان‌ انتخاب‌ به‌كمك‌ نشانگر(8) مشهور است‌. ژنتیك‌ ملكولی‌ و بیوشیمی‌ شكاف‌ و نقایص‌ ژنتیك‌ كمی‌ راپر كرده‌ و درك‌ ما را از علل‌ تغییرات‌ كمی‌ در سطح‌ ژن‌ بالا برده‌ است.
‌‌‌‌در برنامه‌های‌ اصلاح‌ نژاد، ماركر یا نشانگر مولكولی‌ عبارتست‌ از تفاوت‌ در توالی نوكلئوتیدهایDNA ‌ كه‌ این‌ تفاوت‌ دارای‌ توارث‌ مندلی‌ است‌ این‌ قطعه‌ ویژه‌ متعلق‌ به‌ ژن‌ یا ژنهائی‌است‌ كه‌ بطور معنی‌داری‌ در تنوع‌ بین‌ حیوانات‌ سهیم‌ هستند و در نتیجه‌ ممكن‌ است‌ بین‌ قطعه‌ویژه‌ای‌ كه‌ نتاج‌ از والدین‌ دریافت‌ می‌نمایند و عملكرد نتاج‌ یك‌ ارتباط‌ مشاهده‌ شود در نتیجه‌می‌توان‌ نتاج‌ را براساس‌ قطعه‌ كروموزومی‌ كه‌ از والدین‌ دریافت‌ كرده‌اند انتخاب‌ كرد ..
‌‌‌‌بنابراین‌ خود نشانگر معمولا روی‌ عملكرد حیوان‌ بی‌تاءثیر است‌ ولی‌ با یك‌ ژن‌ تاءثیرگذارروی‌ عملكرد حیوان‌ یا توالی‌ مجاور متصل‌ بهQTL ‌آن‌ را ارزشمند می‌كند. ما با استفاده‌ از نشانگرژنتیكی‌ مستقیماإ روی‌ تنوع‌ ژنتیكی‌ نگرش‌ داشته‌ و با شناسائی‌ تنوع‌ در سطحDNA ‌ قادر خواهیم‌ بودتفاوت‌ صحیح‌ ژنتیكی‌ دو فرد را بررسی‌ كنیم.
‌‌‌‌روش‌ مناسب‌ تركیب‌ اط‌لاعات‌ حاصل‌ از نشانگرهای‌ ژنتیكی‌ با روشهای‌ آماری‌ می‌باشد
باعث‌ افزایش‌ دقت‌ و كاهش‌ فاصلهِ نسل‌ و نهایتاإ افزایش‌ پاسخ‌ به‌ انتخاب‌ می‌گردد ‌‌‌‌مزیت‌ انتخاب‌ به‌ كمك‌ نشانگر در یك‌ صفت‌ نسبت‌ به‌ روشهای‌ انتخاب‌ براساس‌ فنوتیپ بستگی‌ به‌ وراثت‌پذیری‌ صفت‌ دارد. انتخاب‌ براساس‌ نشانگر در موارد زیر مفید است:
- وراثت‌ پذیری‌ صفت‌ كم‌ باشد
- صفت‌ محدود به‌ جنس
- صفت‌ در ابتدای‌ زندگی‌ باشد
- اط‌لاعات‌ از والدین‌ جمعیت‌ حاضر وجود نداشته‌ باشد.
- صفات‌ لاشه‌ یا صفاتی‌ كه‌ اندازه‌گیری‌ آن‌ مشكل‌ و پرهزینه‌ است‌
‌‌‌‌عیب‌ انتخاب‌ براساس‌ نشانگر فقط‌ در احتمال‌ نوتركیبی‌ است‌ كه‌ سودمندی‌ آن‌ را كاهش می‌دهد. از سه‌ راه‌ كلی‌ اط‌لاعات‌ مستقیم‌ بدست‌ آمده‌ از سطح‌ ژنها در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ موِثراست:
- نشانگرها می‌توانند فاصله‌ نسلی‌ را كاهش‌ دهند و اجازه‌ دهند كه‌ انتخاب‌ در مراحل‌ زودتری‌ اززندگی‌ صورت‌ گیرد
- دقت‌ انتخاب‌ را با فراهم‌ كردن‌ اط‌لاعات‌ بیشتر برای‌ تخمین‌ افزایش‌ می دهد.
- نشانگر شدت‌ انتخاب‌ را افزایش‌ داده‌ و اجازه‌ انتخاب‌ كاندیدهای‌ اصلی‌ را از میان‌ تعداد زیادی‌كاندیدا برای‌ انتخاب‌ فراهم‌ می‌كند.
Denise‌‌‌‌ 1998در یك‌ گزارش‌ از مرور منابع،QTL هائی‌ كه‌ در جمعیتهای‌ گاو مشخص‌ شده بودند را بررسی‌ نمودند. در گاوهای‌ گوشتیQTL ‌هائی‌ برای‌ وزن‌ تولد، رشدشاخ، رشد قبل‌ ازشیرگیری‌ و چربی‌ پیدا شده‌ كه‌ اینQTL ‌ها با ماركرهای‌ ژنتیكی‌ همبستگی‌ نشان‌ داده‌اند.همچنین‌ در گاو برای‌ تشخیص‌ هیپرتروفی‌ ماهیچه و بیماری‌ پومپ(11) از نشانگرهای‌ ژنتیكی‌مستقیم‌ آن‌ استفاده‌ می‌شود. علاوه‌ بر این‌ در گاوهای‌ شیر ده‌ ماركرهای‌ پیوسته‌ای‌ برای‌ شیر وتركیبات‌ آن، تولید پنیر و بیماریBLAD ‌ گزارش شده‌ است‌.
‌‌‌‌در خوكQTL ‌هائی‌ برای‌ باروری، رشد از تولد تا30 كیلوگرمی، چربی‌ پشتی‌ و شكمی گزارش‌ شده‌ است.

كاربرد نشانگرهای‌ ژنتیكی‌ در آزمون‌ نتاج‌
‌‌‌‌در آزمون‌ نتاج‌ نرهای‌ جوانی‌ كه‌ از نرها و ماده‌های‌ با ارزش‌ اصلاحی‌ بالا حاصل‌ شده‌است براساس‌ عملكرد50-100عدد از دخترانشان‌ آزمون‌ می‌گردند. در آزمون‌ نتاج‌ زمان‌ طولانی‌ صرف‌می‌شود بطوری‌ كه‌ 5-6 سال‌ برای‌ تایید(proof) كاندیدا صرف‌ شود. تخمین‌ ارزش‌ اصلاحی‌ نرها ازروی‌ ركورد دختران‌ به‌ هزینه‌ای‌ بالغ‌ بر 45000 دلار به‌ ازای‌ هر نر نیاز دارد و تنها 10% از نرهای‌آزمون‌ شده‌ در یك‌ برنامهِ اصلاحی‌ انتخاب‌ می‌شوند.‌‌‌‌اگر چه‌ این‌ روش‌ به‌ طور موِثر شایستگی‌ ژنتیكی‌ گله‌ را بهبود می‌بخشد ولی‌ روشهائی‌ كه‌ در آن ارزش‌ اصلاحی‌ یك‌ حیوان‌ سریعتر تشخیص‌ داده‌ شود ضروری‌ به‌ نظر می‌رسد .‌‌‌‌امروزهQTL ‌ به‌ عنوان‌ اط‌لاعاتی‌ كه‌ می‌توان‌ برای‌ انتخاب‌ افراد براساس‌ ژنوتیپ‌ استفاده‌ كرد
برای‌ سرعت‌ بخشیدن‌ به‌ برآورد ارزش‌ اصلاحی، مطرح‌ گردیده‌ است.
تاءثیر انتخاب‌ روی‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر
VAN Arendonk‌‌‌‌ و(1995)Bovenguisگزارش‌ كردند با توجه‌ به‌ اینكه‌ انتخاب‌ براساس نشانگر باعث‌ افزایش‌ فراوانی‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر می‌شود، فقط‌ در پنج‌ نسل‌ این‌ سودمندی‌ ادامه‌ خواهدداشت‌ و در زمان‌ طولانی، فراوانی‌ اللهای‌ مطلوبQTL ‌ تثبیت‌ می‌شود. لذا در دراز مدت‌ بهتر است‌كه‌ از اط‌لاعاتQTL ‌ كمتر استفاده‌ شود .
‌‌‌‌برآورد ارزش‌ اصلاحی‌ حیوانات‌ با استفاده‌ از روشهای‌ موِثری‌ چونBLUP ‌كه‌ مبنای ركوردهای‌ فنوتیپی‌ افراد می‌باشد باعث‌ افزایش‌ همخونی‌ و همچنین‌ كاهش‌ اندازهِ موِثر جمعیت‌می‌شود.
‌‌‌‌درBLUP ما با تغییر فراوانی‌ ژنهای‌ كوچك‌ اثر، تنوع‌ ژنتیكی‌ را كاهش‌ نخواهیم‌ داد ولی‌ انتخاب‌ براساس‌ نشانگر كه‌ هدف‌ آن‌ افزایش‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثرQTLاست، اعمال‌ شود این‌ استراتژی‌فقط‌ برای‌ انتخاب‌ كوتاه‌ مدت‌ (حداكثر 5 سال) مفید خواهد بود
‌‌‌‌بهرحال‌ در هر دو روش‌ انتخابBLUP ‌ و انتخاب‌ براساس‌ نشانگر آللهای‌ مثبت،QTL جمعیت‌ تثبیت‌ می‌شود و حداكثر پاسخ‌ ممكن‌ برایQTL ‌ بدست‌ می‌آید با این‌ تفاوت‌ كه‌ روشهای‌متداول‌ آماری، تفاوت‌ انتخاب‌ كمتری‌ را برای‌ تثبیت‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر اختصاص‌ می‌دهند و در نتیجه‌در انتخاب‌ دراز مدت‌ روش‌ مبتنی‌ برBLUP نسبت‌ بهMAS ‌ مفیدتر خواهد بود .

منبع: آرش جوانمرد. بررسی چند شکلی ناحیه پروموتور ژن گیرنده هورمون رشد در گاوهای سیستانی. پایان نامه کارشناسی ارشد- دانشگاه تهران.