المؤشر الجزيئي

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في علم الأحياء الجزيئي وغيره من المجالات، يُعرف المؤشر الجزيئي بأنه جزيء ، يُؤخذ من مصدر ما، ويُعطي معلومات عن هذا المصدر. على سبيل المثال، يُعد الحمض النووي (DNA) مؤشرًا جزيئيًا يُعطي معلومات عن الكائن الحي الذي أُخذ منه. ومثال آخر، يمكن لبعض البروتينات أن تكون مؤشرات جزيئية لمرض الزهايمر لدى الشخص الذي أُخذت منه. [ 1 ] قد تكون المؤشرات الجزيئية غير بيولوجية، وغالبًا ما تُستخدم المؤشرات غير البيولوجية في الدراسات البيئية . [ 2 ]

المؤشرات الجينية

في علم الوراثة، يُعرف المؤشر الجزيئي (أو المؤشر الجيني ) بأنه جزء من الحمض النووي يرتبط بموقع محدد داخل الجينوم . تُستخدم المؤشرات الجزيئية في البيولوجيا الجزيئية والتقنية الحيوية لتحديد تسلسل معين من الحمض النووي في مجموعة من الحمض النووي غير المعروف.

أنواع المؤشرات الجينية

توجد أنواع عديدة من المؤشرات الجينية، لكل منها مزاياها وعيوبها. تُصنّف المؤشرات الجينية إلى ثلاث فئات رئيسية: مؤشرات الجيل الأول، ومؤشرات الجيل الثاني، ومؤشرات الجيل الجديد. [ 3 ] تُساعد هذه المؤشرات في تحديد السيادة والسيادة المشتركة في الجينوم. [ 4 ] يُسهم تحديد السيادة والسيادة المشتركة باستخدام مؤشر جيني في التمييز بين الأفراد غير المتماثلين والمتماثلين في الكائن الحي. تُعدّ المؤشرات المشتركة أكثر فائدة لأنها تُحدد أكثر من أليل واحد ، مما يُتيح تتبّع سمة معينة باستخدام تقنيات التخطيط الجيني. تسمح هذه المؤشرات بتضخيم تسلسل جيني مُحدد للمقارنة والتحليل.

تُعدّ المؤشرات الجزيئية فعّالة لأنها تُحدّد وفرة الارتباط الجيني بين مواقع مُحدّدة داخل الكروموسوم، ويمكن تكرارها للتحقق. كما تُتيح تحديد التغييرات الطفيفة داخل مجموعة التخطيط الجيني، مما يُمكّن من التمييز بين الأنواع المُستخدمة في التخطيط، ويسمح بفصل الصفات وتحديد الهوية. وتُحدّد مواقع مُحدّدة على الكروموسوم، مما يسمح بإنشاء خرائط جينية. وأخيرًا، تُحدّد عدد الأليلات التي يمتلكها الكائن الحي لصفة مُحدّدة (ثنائية الأليل أو متعددة الأليلات). [ 5 ]

كما ذُكر، تتميز المؤشرات الجينومية بنقاط قوة وضعف محددة، لذا من الضروري دراسة هذه المؤشرات ومعرفتها قبل استخدامها. على سبيل المثال، مؤشر RAPD سائد (يحدد نطاقًا واحدًا فقط) وقد يكون حساسًا للحصول على نتائج قابلة للتكرار. ويعود ذلك عادةً إلى ظروف إنتاجه. يُستخدم مؤشر RAPD أيضًا بافتراض أن عينتين تشتركان في نفس الموضع الجيني عند إنتاج العينة. [ 4 ] قد تتطلب المؤشرات المختلفة كميات متفاوتة من الحمض النووي. قد يحتاج مؤشر RAPD إلى 0.02  ميكروغرام فقط من الحمض النووي، بينما قد يتطلب مؤشر RFLP 10  ميكروغرام من الحمض النووي المستخلص منه للحصول على نتائج قابلة للتحديد. [ 6 ] حاليًا، أثبتت مؤشرات SNP أنها أداة واعدة في برامج التربية في العديد من المحاصيل. [ 7 ]

من أنواع المؤشرات الجينية الشائعة الاستخدام ما يلي:

تحديد مواقع المؤشرات الجينية

تُساعد الخرائط الجزيئية في تحديد مواقع علامات جينية مُحددة داخل الجينوم. يُمكن إنشاء نوعين من الخرائط لتحليل المادة الوراثية. أولهما الخريطة الفيزيائية، التي تُساعد في تحديد موقع الجين على الكروموسوم، بالإضافة إلى تحديد الكروموسوم نفسه. وثانيهما خريطة الارتباط، التي تُحدد كيفية ارتباط جينات مُعينة بجينات أخرى على الكروموسوم. تُحدد خريطة الارتباط هذه المسافات بين الجينات باستخدام سنتيمورغان (cM) كوحدة قياس. يُمكن استخدام العلامات المُتساوية السيادة في رسم الخرائط لتحديد مواقع مُعينة داخل الجينوم، كما يُمكنها تمثيل الاختلافات في النمط الظاهري. [ 8 ] يُساعد ارتباط العلامات في تحديد تعدد الأشكال الجينية داخل الجينوم. تُشير هذه التعددات إلى تغييرات طفيفة داخل الجينوم، قد تتضمن استبدالات نيوكليوتيدية أو إعادة ترتيب في التسلسل. [ 9 ] عند تطوير خريطة، من المفيد تحديد العديد من الاختلافات متعددة الأشكال بين نوعين بالإضافة إلى تحديد التسلسلات المتشابهة بين نوعين.

التطبيقات في علوم النبات

عند استخدام المؤشرات الجزيئية لدراسة جينات محصول معين، يجب التذكير بأن لهذه المؤشرات قيودًا. ينبغي أولًا تقييم التباين الجيني داخل الكائن الحي قيد الدراسة. يُحلل مدى إمكانية تحديد تسلسل جينومي معين، بالقرب من الجينات المرشحة أو داخلها. يمكن إنشاء خرائط لتحديد المسافات بين الجينات والتمييز بين الأنواع. [ 10 ]

يمكن أن تساعد المؤشرات الجينية في تطوير سمات جديدة مبتكرة قابلة للإنتاج بكميات كبيرة. ويمكن تحديد هذه السمات الجديدة باستخدام المؤشرات والخرائط الجزيئية. قد تتحكم بضعة جينات فقط في سمات معينة، مثل اللون. ويمكن تحديد السمات النوعية (التي تتطلب أقل من جينين)، مثل اللون، باستخدام الانتقاء المدعوم بالمؤشرات الجينية. وبمجرد العثور على المؤشر المطلوب، يمكن تتبعه عبر أجيال مختلفة. وقد يساعد المؤشر القابل للتحديد في تتبع سمات معينة ذات أهمية عند التهجين بين أجناس أو أنواع مختلفة، على أمل نقل هذه السمات إلى النسل.

من الأمثلة على استخدام المؤشرات الجزيئية لتحديد سمة معينة في النبات، مرض لفحة السنابل الفيوزارية في القمح. يُعدّ هذا المرض من الأمراض المدمرة لمحاصيل الحبوب، إلا أن بعض الأصناف أو السلالات قد تكون مقاومة له. تُستدل على هذه المقاومة من خلال جين معين يمكن تتبعه باستخدام تقنية الانتقاء بمساعدة المؤشرات الجزيئية (MAS) ومواقع الصفات الكمية (QTL). [ 11 ] تُحدد مواقع الصفات الكمية (QTL) متغيرات معينة ضمن الأنماط الظاهرية أو السمات، وتُحدد عادةً موقع الجين المستهدف (GOI). بعد إجراء التهجين، تُؤخذ عينات من النسل وتُقيّم لتحديد أيّها ورث الصفات وأيّها لم يرثها. يُصبح هذا النوع من الانتقاء أكثر فائدة للمربين والمزارعين لأنه يُقلل من كمية مبيدات الأعشاب والفطريات والحشرات اللازمة لاستخدامها في المحاصيل. [ 11 ] هناك طريقة أخرى لإدخال الجين المستهدف (GOI) وهي النقل الميكانيكي أو البكتيري. هذا الأمر أكثر صعوبة ولكنه قد يوفر الوقت والمال.

تطبيقات المؤشرات في تربية الحبوب

  1. تقييم تباين الاختلافات والخصائص الجينية داخل النوع الواحد.
  2. تحديد الأنماط الجينية وبصماتها.
  3. تقدير المسافات الجينية بين الأنواع ونسلها.
  4. تحديد موقع QTLs.
  5. تحديد تسلسل الحمض النووي من الجينات المرشحة المفيدة. [ 11 ]

تطبيقات المؤشرات في تربية الأحياء المائية

  1. تحديد الأنواع.
  2. دراسة التباين الجيني وبنية السكان في التجمعات السكانية الطبيعية.
  3. مقارنة بين مجموعات الأسماك البرية ومجموعات الأسماك التي تم تفريخها.
  4. تقييم الاختناقات الديموغرافية في التجمعات السكانية الطبيعية.
  5. التكاثر بمساعدة العلامات الجينية.

المؤشرات البيوكيميائية

تُعدّ المؤشرات البيوكيميائية عمومًا مؤشرات بروتينية، وتعتمد على التغير في تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين. يُعدّ الإنزيم المتغاير أهم هذه المؤشرات، وهو عبارة عن أشكال مختلفة من الإنزيم تُشفّرها أليلات مختلفة في نفس الموضع الجيني، وتختلف هذه الإنزيمات المتغايرة من نوع إلى آخر. لذا، تُستخدم الإنزيمات المتغايرة للكشف عن هذا التباين. تُصنّف هذه المؤشرات ضمن النوع الأول من المؤشرات.

المزايا:

  • علامات وراثية مشتركة السيادة.
  • سعر أقل.

العيوب:

  • يتطلب الأمر معلومات مسبقة.
  • قوة تعدد الأشكال المنخفضة.

التطبيقات:

  • رسم خرائط الارتباط.
  • دراسات السكان.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تشوي، ليلى ح.؛ دوت، مايكل ج.؛ ريلكين، نورمان؛ لي، كلفن هـ. (23 يوليو/تموز 2002). "دراسات حول المؤشرات الجزيئية المحتملة لمرض الزهايمر في السائل النخاعي". Electrophoresis . 23 (14): 2247–2251 . doi : 10.1002 / 1522-2683(200207)23:14 < 2247::aid-elps2247 > 3.0.co ; 2-m . PMID 12210229. S2CID 29462550 .  
  2. ↑ فريزر، إم بي؛ يو، زد دبليو؛ بوزكو، بي. (مايو 2003). "تحديد مصادر الجسيمات الدقيقة في هيوستن، تكساس، باستخدام المؤشرات الجزيئية العضوية". بيئة الغلاف الجوي . 37 (15): 2117-2123 . Bibcode : 2003AtmEn..37.2117F . doi : 10.1016/S1352-2310(03)00075-X .
  3. ↑ ماهيسواران، م. (2004). "المؤشرات الجزيئية: التاريخ والخصائص والتطبيقات". قسم البيولوجيا الجزيئية النباتية والتكنولوجيا الحيوية .
  4. 1 2 "المؤشرات الجزيئية التقليدية - إكستنشن" . articles.extension.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-12-2015 .
  5. ↑ ماهيسواران، م. (أغسطس 2014). "المؤشرات الجزيئية: التاريخ والخصائص والتطبيقات". التكنولوجيا الحيوية المتقدمة .
  6. ↑ "التربية الجزيئية والاختيار بمساعدة المؤشرات الجينية" . الخدمة الدولية لاكتساب تطبيقات التكنولوجيا الحيوية الزراعية . ISAAA . تاريخ الاسترجاع: 12 ديسمبر 2015 .
  7. ↑ كونتريراس-سوتو، ر. إ.، مورا، ف.، دي أوليفيرا، م. أ. ر.، هيغاشي، و.، سكابيم، س. أ.، شوستر، إ. (2017). "دراسة ارتباط على مستوى الجينوم للصفات الزراعية في فول الصويا باستخدام علامات SNP وتحليل النمط الفرداني القائم على SNP" . PLOS ONE . 12 ( 2): 1-22 . Bibcode : 2017PLoSO..1271105C . doi : 10.1371/journal.pone.0171105 . PMC 5289539. PMID 28152092 – عبر Web of Science.  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. ↑ غريفيث، أنتوني جيه إف؛ ميلر، جيفري إتش؛ سوزوكي، ديفيد تي؛ ليونتين، ريتشارد سي؛ جيلبارت، ويليام إم. (2000-01-01). "الرسم باستخدام المؤشرات الجزيئية" .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  9. ↑ "خرائط الارتباط الجزيئي" . forages.oregonstate.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-12-2015 .
  10. ↑ "التربية الجزيئية والاختيار المدعوم بالعلامات الجينية" . الخدمة الدولية لاكتساب تطبيقات التكنولوجيا الحيوية الزراعية . ISAAA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-12-2015 .
  11. 1 2 3 كورزون، فيكتور. "المؤشرات الجزيئية وتطبيقاتها في تربية الحبوب" (ملف PDF) . الجلسة الأولى: استخدام المؤشرات الجزيئية في النباتات . تاريخ الاسترجاع : 12 ديسمبر 2015 .