7:43 ص
البيولوجيا -
كتب الزراعة
Title: Plant Functional Genomics. Methods and Protocols
Author(s): Erich Grotewold
لقد دخل تحليل الجينوم الوظيفي للنباتات مرحلة الإنتاجية العالية. فالمعلومات الكاملة عن الجينوم من الأنواع الرئيسية مثل نبات أرابيدوبسيس ثاليانا والأرز متاحة الآن، وسوف تعمل على تعزيز تطبيق مجموعة من التقنيات الجديدة على تحليل الجينات الوظيفية للنباتات. ولتعيين وظائف واسعة النطاق لجينات غير معروفة، يتم حالياً استخدام وتطوير أساليب مختلفة سريعة ومتعددة التوازي. وتستند هذه التقنيات الجديدة إلى أساليب معروفة ولكنها تتكيف وتتحسن لاستيعاب التحليل الجيني الشامل على نطاق واسع، أي أن مثل هذه التقنيات جديدة بمعنى أن تصميمها يسمح للباحثين بتحليل العديد من الجينات في نفس الوقت وبسرعة غير مسبوقة. وتسمح مثل هذه الأساليب بتحليل المكونات المختلفة للخلية التي تساعد في استنتاج وظيفة الجين، وهي النسخ والبروتينات والأيض.
وعلى نحو مماثل، يمكن الآن تحليل الاختلافات الظاهرية لمجموعات الطفرات بأكملها بطريقة أسرع وأكثر كفاءة من ذي قبل. لقد تطورت مناهج مختلفة لتشكيل مجالاتها الخاصة ضمن المنصة التكنولوجية لعلم الجينوم الوظيفي، وتُسمى علم النسخ، وعلم البروتينات، وعلم الأيض، وعلم الظواهر. ومع ذلك، لا يمكن استنتاج وظيفة الجين من خلال استخدام نهج واحد فقط. بل إن الأمر لا يمكن أن يُعزى بشكل لا لبس فيه إلى وظائف جينات نباتية غير معروفة إلا من خلال جمع كل المعلومات التي تم جمعها بواسطة أدوات جينومية وظيفية مختلفة. تركز هذه المراجعة على التطورات التقنية الحالية وتأثيرها على مجال علم الجينوم الوظيفي للنباتات. يتم تقديم Physcomitrella النباتية السفلية كنظام نموذجي جديد لتحليل وظيفة الجينات، نظرًا لمعدلها المرتفع من إعادة التركيب المتماثل.
لمواجهة النمو السريع لسكان العالم من البشر، فإن زيادة الإنتاجية الزراعية والإنتاج أمر ضروري للتغلب على الطلب المتزايد على الغذاء. ويمكن تحقيق ذلك إما عن طريق زيادة المساحة المزروعة أو عن طريق نشر محاصيل محسنة وغلتها باستخدام تربية النباتات من الجيل التالي. لقد أدى تطبيق التقنيات المتقدمة في النباتات إلى تسريع توليد البيانات متعددة الجينات على مستويات مختلفة، مثل مستويات الجينوم والبروتينات والنسخ الجيني والجينوم الأيضي. للاستفادة الكاملة من هذا، هناك حاجة إلى مناهج تكاملية باستخدام نماذج رياضية أو علائقية للجمع بشكل متسلسل أو متوازي بين بيانات متعددة الجينات المتاحة لفهم التفاعلات الجزيئية والآليات الفسيولوجية على مستوى الكائن الحي بأكمله . بعبارة أخرى، غالبًا ما يتم اختيار نهج شامل ومتكامل لتحسين دقة التفسير عند معالجة السؤال البيولوجي محل الاهتمام . يوفر هذا لعلماء الأحياء النباتية فهمًا أعمق لوظيفة النبات والآليات الكامنة وراء السمات المهمة. كما وفرت بيانات الجينات فرصًا لاستكشاف وربط النمط الجيني بالنمط الظاهري، وبالتالي تضييق الفجوة بينهما. يمكن العثور على أمثلة في العدد الخاص الحالي، "الجينوميات الوظيفية لتربية النباتات"، والذي يحتوي على سبع مقالات أصلية وثلاث مراجعات.
لقد أدت التحسينات الأخيرة في طرق تحديد النمط الجيني عالية الإنتاجية إلى تعزيز تطوير الأساليب التحليلية لتحديد QTL. يقدم Macko-Podgórni et al. أدلة على المشاركة المحتملة لجينات DcDCAF1 وDcBTAF1 المرتبطة بشكل جذر الجزر من خلال دراسات ارتباط الجينوم على نطاق واسع (GWAS). يعد شكل الجذر أحد السمات الرئيسية التي تحدد أنواع الأصناف، مما يؤثر على اختيارات المستهلكين واحتياجات صناعة الأغذية.
كما توضح التطورات في علم الجينوم التعقيد العالي للتفاعلات الكمية بين المضيف والممرض. وبالتالي، في العدد الحالي، يقدم Miedaner et al. استعرض المعرفة المتزايدة حول أهم ستة أنظمة مرضية، مما يسمح بتطوير استراتيجيات تربية جديدة، حيث تلعب رسم الخرائط السكانية، والاختيار الجينومي (GS)، ودمج البيانات الجينومية دورًا مهمًا في تسريع عملية تربية المقاومة في العديد من الأنظمة المرضية.
قام Podwyszyńska et al. بتقدير التغيرات في النمط الظاهري والنمط الجيني في صنف تفاح رباعي الصبغيات تم الحصول عليه حديثًا مقارنةً بصنف ثنائي الصبغيات، مع اهتمام خاص بزيادة مقاومة جرب التفاح، وهو مرض فطري خطير يصيب التفاح. أظهر الصنف رباعي الصبغيات مستويات مثيلة أعلى ومستويات تعبير أعلى للجينات المرتبطة باستجابات مقاومة مختلفة.
وعلاوة على ذلك، أجرى Kibe et al. رسم خرائط الارتباط بالتزامن مع رسم خرائط الارتباط، ورسم خرائط ارتباط الارتباط المشترك، والتنبؤ الجينومي، لتحليل البنية الجينية لمقاومة الصدأ الشائع (CR) في الذرة. استنادًا إلى علامات تحديد النمط الجيني عن طريق التسلسل وتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة من خلال تحليلات GWAS باستخدام لوحة رسم خرائط الارتباط وخمسة مجموعات ثنائية الوالدين F3، يمكنهم تحديد ارتباطات كبيرة بين العلامة والسمة، والتي تفسر بشكل فردي 6-10٪ من إجمالي التباينات الظاهرية. يمكن استخدام البيانات التي تم الحصول عليها لتطوير علامات جزيئية وظيفية للاختيار بمساعدة العلامات وتنفيذ التنبؤ الجينومي لتحسين مقاومة CR في الذرة الاستوائية.
نظرًا لأن المصادر الخارجية والداخلية للإجهاد يمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي، فقد طورت النباتات مسارات استجابة لتلف الحمض النووي محفوظة بدرجة عالية لحمايتها من هذا التأثير الضار. قام Jaskowiak et al. بتحليل وظيفة جين HvATR، وهو كيناز يشير إلى تلف الحمض النووي، استجابةً للهيدرازيد الكيميائي لحمض الماليك الكلاستوجين، باستخدام WT والطفرة hvatr.g. المقاومة للألمنيوم في الشعير TILLING.
ليست هناك تعليقات: