Yuldasheva Hoshiyaxonning Genetika va genomika asoslari fanidan tayyorlagan kurs ishi

1.2.O’simliklarda uyali assosiativ kartalashtirish strategiyasi.
XX-asrning 90-yillariga kelib DNK markerlari o’simliklar ustida olib boriladigan malekulyar –genetik tadqiqotlarda amrkaziy o’rinni egalladi. Xususan, DNK markerlari malekulyar genetikaning tegishli soxalarida jumladan, germoplazma xususiyatlarini baholash ,ulardagi qimmatli lokus genlarni QTL kartalshtirish , ularni klonlashhamda shu asosda qimmatli belgilarni markerlarga asoslangan seleksiya texnologiyasi yordamida kerakli genotipga introgressiya qilish kabi tadqiqotlarda keng qo’llanila boshladi. Genotiplar xilma -xilligini tadqiq etish ,malekkulyar pasporlash , genlarni belgilash , genetic karta tuzish, va QTL identifikatsiya qilish , bularning barchasi tegishli kartalshtirish populyatsiyalarini talab etadi bu QTL kartaalshtirish loyixasining muvaffiqiyati
8
uchun juda muhimdir. O’simliklarda QTL kartalshtirish tadqiqotlari asosan F2 va bekross recombinant inbred liniyalar va qo’sh gaploidlar kabi segregasiyalanuvchin( genetic ajraluvchi) populyatsiyalardan foydalangan holda amalga oshiriladi. Xar ikkala F2 va bekross populyatsiyalari ularni yaratish osonligi va kam vaqt tqlqb etganligi bois kartalshtirish populyatsiyalaring eng oddiy ko’rinish hisoblanadi. F2 retsessiv QTL larni aniqlashda ishonchliroq hisoblanadi biroq , aaniqlangan QTL lar uchun dominantlik holatini baxolashda ham foydalanish mumkin. G’o’zada ko’pkina tadqiqotlar kartalashtirish populyatsiyasi sifatida F2 da amalga oshirilgan. Daminantlik namoyon bo’lganda, bekkrosslar ressessiv va dominant tasirlarni samarali baxolash imkonini beradi. Biroq, F2 va bekkrosslar 3 ta kamchilikka ega . Birinchidan , ushbu populyatsiyalarning nisbatan kamroq miozni talab etadi, shuning uchun xatto QTL lardan uzoq bo'lgan markerlar ham u bilan kuchli bog'liqlikda bo'lib ko'rinadi. Bunday uzoq masofali assosiyalar QTL larni aniq joylashuviga to’sqinlik qiladi. Ikkinchidan , F2 va bekross populyatsiyalari vaqtinchalik populyatsiyalar bo’lib yuqori darajada geterozigota va ularni urug’lari orqali bir necha muddat tadqiq etib bo’lmaydi. Nihoyat, F2 va bekross populyatsiyalarda o’zaro epistaz ta’sirlarni o’rganish juda murakkab hisoblanadi. Rekombinant inbrend liniyalar bir necha yaqin qarindoshlar to’plamidan iborat yetuk gomozigota liniyalar sanaladi. G’o’zada rekomninant inbrend liniyalar dan foydalanib hosildorlik va tola sifatiga aloqador belgilarni kartalashtirish borasida ko’plab tadqiqotlar amalga oshirilgan .qo’sh gaploid lardadan ham ko’plab o’simlik turlarida QTL kartalashtirishda foydalanilgan.
Qo’sh gaploid metodologiyasi faqatgina ikkita avlodda 100 % sof va genetic bir xil recombinant inbred liniyalarni shakllantirish orqali seleksiya samaradorligini oshiradi. Qo’sh gaploid liniyalar genetic tadqiqotlarni osonlashtiradi, va seleksiya vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi. Qo’sh gaploid populyatsiyalari recombinant inbred liniyalar yaqin izogen liniyalarga
9
qaraganda tezroq yaratiladi biroq, ularni yaratishning faqatgina gaploidlarni yaxshi o’rganilgan turlardagina imkoni mavjud. Recombinant inbred liniyalar , yaqin izogen liniyalarva qo’sh gaploidlar doimiy poulyatsiyalar bo’lib ular genetic o’zgarish yuzaga kelmasdanko’payishi va ko’paytirilisshi mumkin bo’lgan gomozigota yoki “ haqiqiy seleksion “ liniyalar hisoblanadi. Shunga qaramay , yuqorida takidlab o’tilgan kartalshtirish populyatsiyalari ma’lum darajada kamchiliklarga ega. Bundan tashqari, QTl kartalashtirish tadqiqotlari asossida aniqlangan o’simliklardagi qimmt li xo’jalik belgilari bilan assosiasiyalangan DNK markerlarining seleksiya jarayonlariddagi samaradorligi pasayib ketishi kuzatilmoqda .buning asossiy sababi esa ikki ota ona genotiplaridan foydalanib yaratigan populyatsiya asosida QTL kartalashtirish bo’lib bunday holatda aniqlik darajasi biroq pastligi tufayli bir nechta allelni baxolashda uzoq muddat talab etadi.
Hozirda , g’o’za genlarini kartalshtirishda yuqori potensialga ega bo’lgan Assosiativ kartalshtirish usuli keng qo’llaniladi. Go’za genlarini assosiativ kartalshtirishni fundamental muommolardan biri bu belgi va marker o’rtasidagi soxta assosiyasini keltirib chiqaruvchi populyatsiya strukturasi va uning genomidagi noyob allaelar chastotasi hisoblanadi. Bu kabi muammolarni xal etishning ko’plab emperik yo’llari mavjud bo’lib ‘ bularning eng samaralisi allellarning taqsimlanishi va aniq strukturaga ega bo’lgan bir qancha xarakterli genotiplarni tanlash orqali Uyali assosativ kartalshtirish (UAK) populyatsiyasini yaratish hisoblanadi. UAK – kartalshtirishning boshqa usullardan afzaliklari shundan iboratki,bunday populyatsiyalarni yaratishda rekombinasion bloklarning bo’linishiga populyatsiya strukturasining qisqarishiga va noyob allellarni minimallashuviga erishiladi. UAK strategiyasi birinchi marta tadqiqotchilar Eduward Buckler , James Holland , Jianming Yu va Michael McMullen hamkorligida makkajo’xori ekinining murakkab belgilari genetic arxitekturasi ni o’rganish maqsadida ishlab ccchiqsi. Shuni alohida ta’kidlash
10
joizki , oddiy assosiativ kartalshtirishdan farqli ravishda UAK faqatgina o’simliklarning maxsus ishlab chiqilgan populyatsiyasida amalga oshiriladigan o’ziga xos usul hisoblanadi. UAK usulining asosiy maqsadi nham oddiy QTL kartalshtirish strategiyasidagi kabi o’rganilayotgan fenotipik belgilarni spesifik genotip bilan bog’lashdan iborat. UAK usuli birikkanlik taxlili hamda assositiv kartashtirish dagi afzalliklarnini o’zida mujassam etibgina qolmay balki bu usularda uchraydigan kamchilik va muommolijarayonlarni bartaraf etish uchun ham hizmat qiladi. UAK usuli tadqiqotlarda ko’p marker talab etmasligi , allellarga boyligi , yuqori aniqlik hamda yuqori statistic aniqqlik kabi afzalliklari bilan Assosiativ kartashtirish va birikkanlik taxlilida uchraydigan kamchiliklarni bartaraf etib har ikkala usulning afzalliklarini olgan.
UAK strategiyasi tadqiqotchilarga genetika va genomikaning tizimli usullarining samarali qo’llash imkonini beradigan umumiy kartalshtirish populyatsiyalari kabi manbalarni yaratish va shu asosda o’simliklarning fundamental darajadagi murakkab belgilarini kengroq o’rganishga qaratilgan .
UAK jarayoni quyidagi bosqichlarni o’z ichiga oladi.

1. 
   Xilma –xillik darajasi yuqori bo’lgan boshlangi’ch materiallarni tanlash vakatta hajmdagi kartalshtirish populyatsiyasini ishlab chiqish;
   
2. 
   Boshlang’ch materiallarni sekvenirlash (DNK ketma ketligini aniqlash ) yoki yuqori zichlikda genotiplash ;
   
3. 
   Yuqori zichlikdagi marker ma’lumotlari asosida boshlang’ich materiallardan xromasoma segmentlarini ularning avlodlariga irsiylanishini tavsiflash uchun har ikkala , boshlang’ich materiallar hamda recombinant inbred liniyalarini tegishli markerlar bilan genotiplash ;
   
4. 
   Rekombinant inbred liniyalarni turli xil murakkab belgilar uchun genotiplash;
   
5. 
   Rekombinat liniyalarni yuqori zichlikdagi markerlari bilan fenotipik belgilari asosida genom bo’ylab keng assosiasiya taxlillarini o’tkazish;
   

11
Shu kunga qadar bir qancha ustuvor qisshloq xo’jalik ekinlarida UAK populyatsiyasini yaratilgan. Hususan AQSH olimlari tamonidan makkajo’xorining ajoyib xilma –xilligini jamlash va noting birrikkanlikni evalutsion jarayonini asrab qolish maqsadida 25 ta xilma –xil liniyalar asosida makkajo’xorining UAK populyatsiyasi yaratildi. Bunda 24ta liniyaning har biri B73 liniyasi bilan chatishtirilib , F1 duragay avlodi olingan . 24ta oilaning har birida 200 tadan F1 duragaylar gomozigota holatidagi rakombinant inbred liniyalar yaratish maqsadida oltinchi avlodga qadar o’z –o’zi bilan changlantirishga qaratilgan . hozirda ushbu
UAK populyasiyasi AQSH qishloq xo’jaligi departamennt I – qishloq xo’jaligiga ilmiy xizmat ko’rsatish tashkiloti Makkajo’xori zaxira markazida saqlanmoqda va undan butun dunyo tadqiqotchilari o’z tadqiqotlarida foydalanishmoqda
2009-yilda UAK usulidan foydalanib QTL likuslarini identifikatsiya qilish bo’yicha Buckler muallifligida “Makkajo’xori gullash davrining genetic arxitekturasi” mavzusidagi dastlabki ilmiy maqola chop etildi. Makkajo’xori UAK populyatsiyasi ota – ona liniyalarining sekvenirlanishi bu usulni yana bir yorqin hususiyatidan dalolat berdi. Ushbu ekin turida olib borilgan genom taxlili xozirgi kunga qadar yuz bergan rekombinasiya jarayoni hamda poulyatsiya tarkibidagi tabiiy xilma – xillik bo’yicha ma’lumot olish imkonini berdi. Klaus Pillen boshchiligidagi bir guruh nemis olimlari tamonidan arpaning ( Hordeum vulgare) avtogamiya turida Barke navi asosida UAK populyatsiyasi yaratildi . yaratilgan 25 ta UAK oilasini 1420 ta liniyalari ustida qator dala tajriba lari hamda butun genom bo’yicha assosiatsiyalarni o’rganish asosida arpa gullash davrining boshqarilishida asosiy rol o’ynaydigan 8 ta QTL lokuslari identifikatsiya qilingan. Eng yuqori QTL effekti fotoperiodizmga javobga r bo’lgan Ppd-H1 geniga tegishli ekanligi aniqlangan . Ushbu genning asosiy qismi sekvenerlangandan so’ng 25ta UAK
12
oilasi ichida gullash davri tezlashgan 12ta eng kuchli ekzotik gaploidlar aniqlangan .Belgilarning irsiylanishidagi asosiy effektlar va epiztas ta’sirlarni
o’z ichiga olgan butun genom bo’yicha bashorat modelining qo’llanilishi populyatsiyada yuqori aniqlik bilan gullash davrini bashorat qilish imkonini berdi.
Bugungi kunga qadar ustuvor qishloq xo’jalik ekinlari ( bug’doy , arpa , sholi , soya va jo’xori )da UAK populyatsiyalari yaratilgan bo’lib ular ustida malekulyar genetik va genom tadqiqotlari amalga oshirilmoqda

13