آنالیز تنوع ژنتیکی به روش RAPD و هر آنچه باید در مورد آن بدانید!

آنالیز تنوع ژنتیکی به روش RAPD یکی از داغ ترین مباحث حوزه بیو محسوب می شود. شاید با خودتان بگویید تنوع ژنتیکی چیست و آنالیز تنوع ژنتیکی چه مفهومی دارد؟!

سوال خوب و به جایی است؛ از همین رو پاسخگویی مختصر و مفید به آن را در دستور کارمان قرار داده ایم. این شما و این هم صفر تا صد تنوع ژنتیکی و آنالیز آن به روش RAPD!

آشنایی با مفهوم تنوع ژنتیکی

ترکیب ژنتیکی ناهمگونی که در برابر شرایط محیطی واکنش های گوناگونی را خلق می کند، تنوع ژنتیکی نامیده می شود. در صورتی که بتوانیم به بررسی روابط ساختار و هویت ژنتیکی بانک های ژنی بپردازیم، امکان تحقیق موثر بر روی آن ها را فراهم ساخته ایم. ماجرا به این جا ختم نمی شود. تعیین سطح تنوع ژنتیکی در گونه های گیاهی در راستای انتخاب والدین در برنامه های اصلاحی و نیز دستیابی به نهایت بهره وری در پدیده هتروزیس بسیار حائز اهمیت می باشد.

اگر بگوییم تنوع ژنتیکی اصلی ترین عامل بقای موجودات علی الخصوص گیاهان در مقابل تغییر شرایط محیطی و تنش های زیستی محسوب می شود، گزاف نگفته ایم. یکی از اصلی ترین نیازهای اولیه اصلاح گونه های گیاهی آگاهی از میزان تنوع ذخایر توارثی و روابط ژنتیکی میان آن ها است. در واقع می توان گفت که تنوع ژنتیکی پایه و اساس مطالعات اصلاحی در گونه های گیاهی می باشد. برای بهره وری از این پتانسیل قابل توجه، لازم است که از میزان تنوع موجود در ژرم پلاسم اطلاع کافی داشته باشیم. والدینی که دارای ژنتیک متفاوت هستند، قادر به تولید مقادیر فراوانی هیبرید با هتروزیس بالا می باشند. این موضوع موجبات افزایش احتمال کسب نتایج تفرق یافته برتر را فراهم می سازد.

نقش تنوع ژنتیکی در پیشبرد اهداف برنامه های اصلاح نباتات

از آن جا که نقش تنوع ژنتیکی در پیشبرد اهداف برنامه های اصلاح نباتات بسیار حائز اهمیت و چشمگیر است، می توان گفت که شناسایی این تنوع بسیار حیاتی می باشد. حالا چه از طریق روش های مولکولی و چه از طریق روش های غیر مولکولی!

با توجه به این که تعداد نشانگرهای مورفولوژیکی و بیوشیمیایی معدود بوده و از عوامل محیطی تاثیر می پذیرد، می توان به این نتیجه دست یافت که کاربرد آن ها بسیار محدود است. با DNA نشانگر مولکولی علی الخصوص نشانگرهایی که بر ایجاد تعداد قابل توجهی نشانگر با حذف آثار ناشی از عوامل محیطی مبتنی هستند، می توان به حل بخش عمده ای از مشکلات نشانگرهای مورفولوژیکی و بیوشیمیایی پرداخت. این موضوع زمینه ای را فراهم ساخته که محققان در بررسی تنوع و تعیین قرابت ژنتیکی میان نمونه های گیاهی مختلف به استفاده گسترده از مارکرهای مولکولی روی بیاورند.

هرچه از اهمیت ویژه نشانگرهای مولکولی مبتنی بر DNA برایتان بگوییم، کم گفته ایم. سازوکارهای متعدد و متنوع بسیاری وجود دارند که ممکن است زمینه ایجاد تنوع ژنتیکی در جمعیت های گیاهی را فراهم سازند. از جمله مهم ترین این سازوکارها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جهش
• نوترکیبی جنس
• مهاجرت و جریان ژن
• رانده شدن ژنتیکی
• گزینش
• …

تنوع اساس برنامه است!

اساس برنامه های اصلاح نباتات تنوع است. اصلا تنوع بیوتکنولوژی و ماده خام مورد نیاز برای این اصلاحات محسوب می شود. این دانش و فناوری ها دست به دست هم داده و شرایط تغییر ساختار ژنتیکی گیاه در راستای منافع اقتصادی انسان را مهیا ساخته اند.

لازمه هر تغییر یک تنوع است!

لازمه هر تغییر که تغییر ژنتیکی نیز نمونه ای بارز از آن است، تنوع می باشد. مطالعه تنوع ژنتیکی و فنوتیپی به دلایل گوناگون که از جمله مهم ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد، بسیار حائز اهمیت است:

• شناسایی ژنوتیپ های مشابه
• حفظ، ارزیابی و استفاده از ذخایر ژنتیکی
• مطالعه تنوع ژرم پلاسم پیش از آغاز برنامه های اصلاحی
• شناسایی و تفکیک ژنوتیپ ها از همدیگر
• …

یک جمع بندی کلی

تنوع ژنتیکی یک مرحله مهم از تنوع زیستی است که کلیه ویژگی های ژنتیکی در ساختار ژنتیکی یک گونه را مورد اشاره قرار می دهد. اگر فکر می کنید تنوع ژنتیکی همان تغییر ژنتیکی است، سخت در اشتباهید. این مفهوم به طور کامل از تغییر ژنتیکی متمایز بوده و به بحث درباره علاقه ویژگی های ژنتیکی به دگرگون شدن می پردازد.

جالب و در عین حال لازم است بدانید که تنوع ژنتیکی یک روش است. روشی که باعث می شود جمعیت یک گونه از جانداران نظیر گونه های گیاهی به دگرگونی های محیط طبیعی وفق یابد. هرچه سطح تنوع ژنتیکی بیشتر باشد؛ احتمال این که برخی از اعضای آن جمعیت بتوانند تعدادی از الل ها را که دوام آن ها در محیط را تداوم می بخشند، به دست آورند؛ بیشتر خواهد بود. با این اوصاف چنین اعضایی شانس بیشتری برای رسیدن به بلوغ داشته و می توانند صاحب فرزندانی شوند که حامل الل ها می باشند. جمعیت مورد نظر پس از چند نسل شروع به افزایش می کند. می توان گفت که این موضوع نتیجه خو گرفتن آن تعداد از جمعیت آغازین با ویژگی های مناسب محیط است.

حال ممکن است بگویید تنوع ژنتیکی را درک کردیم، تنوع زیستی چه چیزی را مورد بحث و بررسی قرار می دهد؟!

تنوع زیستی به بررسی میزان گوناگونی های حیات در یک بوم سازگان معین می پردازد.

آنالیز تنوع ژنتیکی

روش های متعدد و متنوع بسیاری برای آنالیز تنوع ژنتیکی وجود دارد. محققان و پژوهشگران با استفاده از این روش ها که به عنوان یکی از مرسوم ترین آن ها می توان به روش RAPD اشاره کرد؛ به بررسی دلایل نوین کم شدن تنوع ژنتیکی جانوران می پردازند.حتما می پرسید روش RAPD چگونه روشی است و از چه طریقی به آنالیز تنوع ژنتیکی گونه های مختلف می پردازد؟!

همه چیز درباره روش RAPD

در روش RAPD که یکی از روش های پایه برای آنالیز تنوع ژنتیکی محسوب می شود، قطعات بسیاری از ژنوم به صورت کاملا تصادفی تکثیر می گردند. حضور یا عدم حضور این قطعات مهم ترین معیاری است که از طریق آن می توانید به بررسی پلی مورفیسم یا اصطلاحا چند شکلی بپردازید. در واقع قطعاتی که توسط پرایمر RAPD منتشر می شوند، نماینده کل ژنوم هستند. چرا که کوتاه بودن طول پرایمرها باعث می شود در هر بخشی از ژنوم، امکان اتصال وجود داشته باشد. به عقیده یکی از سرشناس ترین محققانی که دستی در آنالیز تنوع ژنتیکی به روش RAPD دارد، قطعات تکثیر یافته در این روش حاوی ترادف هایی نظیر ترادف تک کپی، تکرار متوسط تکرار بالا می باشند. کلیه ترادف هایی که از آن ها نام بردیم، متعلق به کلاس های مختلف ژنوم هستند.

پرایمرهای RAPD کوتاه که عمدتا طول آن ها 10 نوکلئوتید است، حداقل دارای 5 عدد G+C هستند. جالب است بدانید که برای یک پرایمر ده نوکلئوتیدی می توان 1048576 ترکیب گوناگون را در نظر گرفت. اما از آن جا که قطعات حاصل از این کار می بایست دارای 60 الی 70 درصد G+C باشند؛ تعداد ترکیبات هنگفت به دست آمده تا حد قابل توجهی کاهش پیدا کرده و به حدود 24576 ترکیب می رسد.

اصلی ترین دلیلی که موجب بروز چند شکلی در تکنیک RAPD می شود، تفاوت در محل اتصال پرایمرها یا بازآرایی قطعات تکثیر یافته می باشد. قطعاتی که به وسیله این روش تکثیر می شوند، به عنوان نشانگرهای ژنتیکی مورد استفاده قرار می گیرند.

جالب و در عین حال لازم است بدانید که…

میزان DNA الگو در آنالیز ژنتیکی به روش RAPD بسیار حائز اهمیت تر از چیزی است که فکرش را می کنید. کم یا زیاد شدن این مقدار می تواند تعداد باندهای تولید شده و وضوح آن ها را تحت تاثیر منفی قرار دهد. در صورتی که مقدار DNA الگو بیش از حد مجاز باشد؛ باندهای ناواضح و اسمیر رخ می دهد. این در حالی است کم بودن این مقدار می تواند موجب ایجاد باندهای ناواضح و عدم تکرارپذیری گردد. در هر دو صورت محصول قابل تشخیص نخواهد بود.

در تکنیک RAPD فرض را بر آن گذاشته اند که باندهای قرار گرفته در کنار یکدیگر و مستقر شده بر روی ژل، از همولوژی و لوکوس خاصی برخوردار هستند. این مشکلی است که می توان آن را توسط سیستم های دقیق تفکیک قطعات و دستیابی به ویژگی های مهم هر محصول از طریق آنالیزهای ژنتیکی رفع نمود.

مزایای استفاده از تکنیک RAPD

• هزینه مقرون به صرفه و اقتصادی
• عدم احتیاج به مقادیر فراوان DNA الگو
• امکان آنالیز گونه های مختلف
• سرعت بالا
• امکان نمونه برداری تصادفی
• …