تحديد النمط الجيني عن طريق التسلسل

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في مجال التسلسل الجيني ، يُعدّ التنميط الجيني بالتسلسل ، أو ما يُعرف اختصارًا بـ GBS ، طريقةً لاكتشاف تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) بهدف إجراء دراسات التنميط الجيني ، مثل دراسات الارتباط على مستوى الجينوم ( GWAS ). [ 1 ] تستخدم GBS إنزيمات التقييد لتقليل تعقيد الجينوم وتنميط عينات الحمض النووي المتعددة. [ 2 ] بعد الهضم، يُجرى تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لزيادة عدد القطع، ثم تُسلسل مكتبات GBS باستخدام تقنيات التسلسل من الجيل التالي، مما ينتج عنه عادةً قراءات أحادية الطرف بطول 100 زوج قاعدي تقريبًا. [ 3 ] تُعتبر هذه الطريقة غير مكلفة نسبيًا، وقد استُخدمت في تربية النباتات . [ 2 ] على الرغم من أن GBS تُقدم نهجًا مشابهًا لطريقة تسلسل الحمض النووي المرتبط بمواقع التقييد (RAD-seq)، إلا أنهما يختلفان في بعض الجوانب الجوهرية. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

طُرق

يُعدّ GBS إجراءً قويًا وبسيطًا واقتصاديًا لاكتشاف وتحديد مواقع تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs). وبشكل عام، يُقلّل هذا النهج من تعقيد الجينوم باستخدام إنزيمات التقييد (REs) في الأنواع ذات التنوع الجيني العالي والجينومات الكبيرة، مما يُتيح تسلسلًا عالي الإنتاجية وعالي التعدد بكفاءة. وباستخدام إنزيمات التقييد المناسبة، يُمكن تجنّب المناطق المتكررة في الجينومات واستهداف المناطق ذات النسخ المنخفضة، مما يُقلّل من مشاكل المحاذاة في الأنواع شديدة التنوع الجيني. وقد وُصفت هذه الطريقة لأول مرة من قِبل Elshire وآخرون (2011). [ 1 ] باختصار، يتم استخلاص الحمض النووي ذي الوزن الجزيئي العالي وهضمه باستخدام إنزيم تقييد مُحدد مُسبقًا عن طريق القطع المتكرر [ 7 ] في الجزء المتكرر الرئيسي من الجينوم. ويُعدّ ApeKI إنزيم التقييد الأكثر استخدامًا. بعد ذلك، يتم ربط مُهايئات الباركود بالأطراف اللاصقة ، ويتم إجراء تضخيم PCR . ثم يتم استخدام تقنية التسلسل من الجيل التالي، مما ينتج عنه قراءات أحادية الطرف بطول 100 زوج قاعدي تقريبًا. تُصفّى بيانات التسلسل الخام وتُحاذى مع جينوم مرجعي باستخدام أداة محاذاة Burrows-Wheeler (BWA) أو Bowtie 2 عادةً . تتمثل الخطوة التالية في تحديد تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) من العلامات المحاذية وتقييم جميع تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة المكتشفة وفقًا لمعايير التغطية والعمق والإحصائيات الجينية المختلفة. بمجرد الانتهاء من إنتاج بيانات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة على نطاق واسع يشمل جميع أنواع الكائنات الحية، يصبح من الممكن تحديد تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة المعروفة في العينات التي تم تسلسلها حديثًا بسرعة. [ 8 ]

عند تطويرها لأول مرة، تم اختبار منهجية GBS والتحقق من صحتها في سلالات متماثلة وراثيًا (RILs) من مجموعة رسم خرائط الذرة عالية الدقة (IBM) وسلالات الشعير ثنائية الصيغة الصبغية (DH) من مجموعة رسم خرائط شعير أوريغون وولف (OWB). تم تجميع ما يصل إلى 96 عينة من الحمض النووي المهضوم بواسطة إنزيم RE (ApeKI) ومعالجتها في وقت واحد أثناء بناء مكتبة GBS، والتي تم التحقق منها باستخدام جهاز Genome Analyzer II (شركة Illumina). إجمالاً، تم رسم خرائط 25185 علامة ثنائية الأليل في الذرة، بينما تم رسم خرائط 24186 علامة تسلسلية في الشعير. أظهر التحقق من صحة علامات GBS في الشعير باستخدام سلالة DH واحدة (OWB003) توافقًا بنسبة 99% بين العلامات المرجعية وقراءات GBS المرسومة. على الرغم من أن الشعير يفتقر إلى تسلسل جينومي كامل، إلا أن GBS لا تتطلب جينومًا مرجعيًا لرسم خرائط العلامات التسلسلية، حيث يتم تطوير المرجع أثناء عملية أخذ عينات النمط الجيني. يمكن أيضًا اعتبار العلامات بمثابة مؤشرات سائدة للتحليل الجيني البديل في حال عدم وجود جينوم مرجعي. بالإضافة إلى تقنية GBS المتعددة، فإن استكمال بيانات النيوكليوتيدات المفردة المفقودة (SNPs) يُمكن أن يُساهم في خفض تكاليف GBS. تُعد GBS إجراءً متعدد الاستخدامات وفعال من حيث التكلفة، يسمح باستخراج البيانات من جينومات أي نوع دون معرفة مسبقة ببنية جينومه. [ 1 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 إلشير، روبرت جيه؛ غلوبيتز، جيفري سي؛ صن، تشي؛ بولاند، جيسي إيه؛ كاواموتو، كين؛ باكلر، إدوارد إس؛ ميتشل، شارون إي. (2011-05-04). "نهج قوي وبسيط للتنميط الجيني بالتسلسل (GBS) للأنواع ذات التنوع العالي" . PLOS ONE . 6 (5) e19379. Bibcode : 2011PLoSO...619379E . doi : 10.1371/journal.pone.0019379 . ISSN 1932-6203 . PMC 3087801. PMID 21573248 .   
  2. 1 2 هي، جيانغفنغ؛ تشاو، شياو تشينغ؛ لاروش، أندريه؛ لو، تشن شيانغ؛ ليو، هونغ كوي؛ لي، زي تشين (2014-01-01). "التنميط الجيني بالتسلسل (GBS)، أداة مثالية للاختيار المدعوم بالعلامات (MAS) لتسريع تربية النباتات" . مجلة Frontiers in Plant Science . 5 : 484. doi : 10.3389/fpls.2014.00484 . PMC 4179701. PMID 25324846 .  
  3. ↑ ليو، هوي؛ باير، ميشا؛ دروكا، أرنيس؛ راسل، جوان ر.؛ هاكيت، كريستين أ.؛ بولاند، جيسي؛ رامزي، لوك؛ هيدلي، بيت إي.؛ وو، روبي (2014-01-01). "تقييم التنميط الجيني بالتسلسل (GBS) لرسم خريطة موقع Breviaristatum-e (ari-e) في الشعير المزروع" . BMC Genomics . 15 : 104. doi : 10.1186/1471-2164-15-104 . ISSN 1471-2164 . PMC 3922333. PMID 24498911 .   
  4. ↑ ديفي، جون دبليو؛ هوهنلوه، بول أ؛ إيتر، بول د؛ بون، جيسون كيو؛ كاتشن، جوليان م؛ بلاكستر، مارك ل. (2011-07-01). "اكتشاف المؤشرات الجينية على مستوى الجينوم وتحديد النمط الجيني باستخدام تقنية التسلسل من الجيل التالي". مجلة Nature Reviews Genetics . 12 (7): 499-510 . doi : 10.1038/nrg3012 . ISSN 1471-0056 . PMID 21681211. S2CID 15080731 .   
  5. ↑ كامبل، إيرين أو.؛ ​​برونيه، برايان إم تي؛ دوبوي، جوليان آر.؛ سبيرلينغ، فيليكس إيه إتش (2018). "هل سيبدو مصطلح RRS، مهما اختلفت تسميته، مثل RAD؟" . مناهج في علم البيئة والتطور . 9 (9): 1920-1927 . doi : 10.1111/2041-210X.13038 .
  6. ↑ فو، فيليكس؛ دوتوا، لودوفيك؛ فريزر، سيريدوين آي؛ ووترز، جوناثان إم. (2022). "التنميط الجيني بالتسلسل في الجغرافيا الحيوية" . مجلة الجغرافيا الحيوية . 50 (2): 262-281 . doi : 10.1111/jbi.14516 .
  7. ↑ هيفلفينجر، كريستوفر؛ فراغوسو، كريستوفر أ.؛ مورينو، ماريا أ.؛ أوفرتون، جون د.؛ موتينجر، جون ب.؛ تشاو، هونغيو؛ طعمة، جو؛ ديلا بورتا، ستيفن ل. (2014). "استراتيجيات مرنة وقابلة للتطوير لتحديد النمط الجيني بالتسلسل لدراسات السكان" . BMC Genomics . 15 (1): 979. doi : 10.1186/1471-2164-15-979 . PMC 4253001. PMID 25406744 .  
  8. ↑ "Tassel 5 GBS v2 Pipeline" . مصدر Tassel 5. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مايو 2016 .