ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ: СРАВНИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВ

С развитием молекулярных маркеров, позволяющих производить анализ генотипов на уровне первичного носителя генетической информации – ДНК, появился наиболее разнообразный и наиболее многочисленный класс маркеров на сегодня. Это связано с тем, что каждая отдельно взятая нуклеотидная последовательность уникальна по своей структуре. Совокупность молекулярногенетических методов, получившая название ДНК-фингерпринтинг, наиболее широко используется в современных исследованиях для решения самых разных задач в различных биологических дисциплинах. В этой связи необходимость в сравнительной классификации существующих на сегодня молекулярно-генетических маркеров представляется актуальной. Исходя из опубликованного литературного материала, приводятся данные по предлагавшимся классификациям молекулярных маркеров. Дается определение термину «маркер» в генетике и селекции. Приводятся свойства и отличительные особенности генетических маркеров. Определяется что такое «хороший» генетический маркер, а также виды, категории, вариации и типы наследования молекулярных маркеров. Выявляемый с помощью молекулярных маркеров полиморфизм подразделяется на полиморфизм самой последовательности (включая нуклеотидные замены и инсерции-делеции) и полиморфизм числа тандемно повторяющихся последовательностей в повторяющихся районах. Кроме того, молекулярные маркеры можно классифицировать на две вариации: анонимные, т.е. те, в которых нуклеотидная последовательность не известна и для проявления молекулярного маркера ее установление не требуется (например, RAPD, AFLP, RFLP), и анонсированные (или детерминированные), т.е. те, в которых нуклеотидная последовательность известна либо выявляется в процессе проведения анализа (например, SNP, CAPS, STS). Однако, каким бы ни было предполагаемое применение молекулярных маркеров, выбор метода исследования также будет зависеть и от изучаемого вида растений. Последующее влияние методов молекулярно-генетического анализа на генетику и практическую селекцию растений будет зависеть от результатов, которые будут получены, в частности, от выявления возможности или невозможности генотипирования особи по одному генетическому маркеру, и от экономической цены получаемых информативных данных.

1. Чесноков Ю.В. Аспекты структурной организации нуклеиновых кислот. СПб.: АФИ. 2008. 64 с.

2. Чесноков Ю.В. Молекулярные маркеры и управление генетическими ресурсами растений // Идентифицированный генофонд растений и селекция. СПб.: ВИР. 2005. С. 240-250

3. Karp A., Kresovich S., Bhat K.V., Ayad W.G., Hodgkin T. Molecular tools in plant genetic resources conservation: a guide to the technologies // IPGRI Technical Bulletin. 1997. No. 2. – 25 p.

4. Phillips R.L., Vasil I.K. DNA-Based Markers in Plants. 2nd Edition. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Boston, London.2001.

5. Spooner D., Van Treuren R., De Vicente M.C. Molecular marker for gene bank management // IPGRI Technical Bulletin. 2005. No.10. 127 p.

6. Чесноков Ю.В. Генетические ресурсы растений и современные методы ДНК-типирования. СПб.: ВИР. 2007а. 80 с.

7. Хлесткина Е.К. Молекулярные методы анализа структурно-функциональной организации генов и геномов высших растений // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011. Т.15, № 4. С. 757768

8. Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. – Vol. 32. – P. 314-331

9. Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.L. Hypervariable ‘minisatellite’ regions in human DNA // Nature. 1985. Vol. 314. P. 67–73

10. Tautz D., Renz M. Simple sequences are ubiquitous re￢petitive components of eukaryotic genomes // Nucl. Acids Res. 1984. Vol. 12. – P. 4127–4138

11. Olson M., Hood L., Cantor C., Dotstein D. A common language for physical mapping of the human genome // Science. 1989. Vol. 245. – P. 1434–1435

12. Paran I., Michelmore R.W. Development of reliable PCR-based markers linked to downy mildew resistance genes in lettuce // Theor. Appl. Genet. 1993. Vol. 85. – P. 985–993

13. Orita M., Iwahana H., Kanasawa H., Hayashi K., Sekiya T. Detection of polymorphism of human DNA by gel electrophoresis as single-strand conformation polymorphisms // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. – Vol. 86. – P. 2766–2770

14. Konieczny A., Ausubel F.M. A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co-dominant ecotypespecific PCR-based markers // Plant J. 1993. – Vol. 4. – P. 403–410

15. Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucl. Аcids Res. 1990. – Vol. 18. – P. 6531–6535

16. Welsh J., Chada K., Dalal S.S., Cheng R., Ralph D., McClelland M. Arbitrarily primed PCR fingerprinting of RNA // Nucl. Acids Res. 1992. – Vol. 20. – P. 4965–4970

17. Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. – Vol. 20. – P. 176–183

18. Kalendar R., Schulman A.H. IRAP and REMAP for retrotransposon-based genotyping and fingerprinting //Nat. Protoc. 2006. – Vol. 1. – P. 2478–2484

19. Vos P., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., van de Lee T., Hornes M., Frijters A., Pot J., Peleman J., Kupier M., Zabeau M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting // Nucl. Acids Res. 1995. – Vol. 23. – P. 4407–4414

20. Waugh R., McLean K., Flavell A.J., Pearce S.R., Kumar A., T. Thomas B.B., Powell W. Genetic distribution of Bare-1-like retrotransposable elements in the barley genome revealed by sequence-specific amplification polymorphisms (S-SAP) //Mol. Gen. Genet. 1997. – Vol. 253. – P. 687–694

21. Wang D.G., Fan J.B., Siao C.J., Berno A., Young P., Sapolsky R., Ghandour G., Perkins N., Winchester E., Spencer J., Kruglyak L., Stein L., Hsie L., Topaloglou T., Hubbell E., Robinson E., Mittmann M., Morris M.S., Shen N., Kilburn D., Rioux J., Nusbaum C., Rozen S., Hudson T.J., Lipshutz R., Chee M., Lander E.S. Large-scale identification, mapping, and genotyping of single-nucleotide polymorphisms in the human genome // Science. 1998. – Vol. 280. – P. 1077–1082

22. Jaccoud D., Peng K., Feinstein D., Kilian A. Diversity arrays: a solid-state technology for sequence information independent genotyping // Nucl. Acids Res. 2001. – Vol. 29. – P. e25

23. Хлесткина Е.К., Салина Е.А. SNP-маркеры: методы анализа, способы разработки и сравнительная характеристика на примере мягкой пшеницы // Генетика. 2006. T. 42. C. 725–736

24. Чесноков Ю.В. Картирование локусов количественных признаков у растений. ВИР, СПб. 2009. 100 с.

25. De Vienne D. Marquerurs moleculares en genetique et biotechnologies vegetales. INRA, Paris. 2002.

26. Чесноков Ю.В. Разновидности сцепления генетических маркеров с целевым геном и локусами хромосом // Агрофизика. 2018. (в печати)