Yuldasheva Hoshiyaxonning Genetika va genomika asoslari fanidan tayyorlagan kurs ishi

2.2 G’o’zada noteng birikkanlik (LD) asosida assosiativ kartalashtirish.
An’anaviy birikkanlikni kartalshtirishga ( ingl Linkage mapping) taqqoslanganda noteng birikkaanlikni (LD) kartalashtirish, gaplotiplarda lokuslarning tasodifiy bo’lmagan assosiatsiyalarni qo’llaydi, bu esa murakkab miqdoriy belgilarni yuqori aniqlikda kartalashtirishning imkonini beradi . o’simliklar populyatsiyasi uchun assosiativ kartalshtirish usulidagi so’nggi yutuqlarning ko’pgina ekin turlarida bir qancha , oddiydan to murakkab o’simliklar genomikasi erasi “ da qishloq xo’jaligi ekinlari uchun “ genlarni yuqori aniqlikda belgilash “vositasida yondashuvining gullab yashnashini namoyon etadi.Assosiativ kartalshtirish nomi bilan ma’lum noteng birikkanlikni kartalshtirish ikki ota -onali ( biduragay ) populyatsiyalarda amalga oshiriladigan an’naviy QTL kartalashtirishning kuchli muqobili hisoblanadi.Chunki bu usul rekombinatsiya jarayonlari yetishmasligi bilan bog’liq muommolarni hal etish imkonini beradi . Assosiativ kartalashtirish
21
uchun populyatsiyalar o’tmishda sodir bo’lgan ko’p miqdordagi tarixiy rekombinatsiya jarayonlari to’plami va kelib chiqishi no’malum , genetik jihatdan to’g’ridan to’g’ri aloqador individlardan tarkib topgan bo’ladi.
Rekombinatsiya hodisalari sonining ortishi o’z navbatida QTL bilan assosiatsiya bo’lgan markerlar bloklarining parchalanishiga hamda QTL hududi aniqlik darajasining oshishiga olib keladi. Belgi bilan genom yoki malekulyar markerlar , yohud noteng birikkanlikdagi mavjud markerlar bloklari o’rtasidagi muhim assosiatsiyalarni aniqlash assosiativ kartalashtirish usulining asosiy funksiyasidir. Shunday qilib, assosiativ kartalshtirish nazariy jihatdan an’anviy QTL kartalashtirishga taqqoslanganda bir qancha afzaliklarga ega ekanligini ta’kidlash mumkin .
1).kartalashtirishning aniqligini oshirish ; 2) markerni belgi bilan o’zaro bog’lashda keng genetik o’zgaruvchanlikning mavjudligi va bir vaqtning o’zida ko’plab allellarni aniqlash ; 3) vaqt va moliyaviy harajatlarni sezilarli darajada qisqartiradigan yuqori aniqlikda kartalashtirish uchun katta hajmdagi populyatsiya yaratish zaruratini bartaraf etish; 4) Assosiativ kartalshtirish bir vaqtning o’zida ko;plab belgilarni tadqiq etishi ( biduragay chatishtirishda esa bu narsa biroz imkonsiz sanaladi va ko’ hollarda ulardan faqat bitta xususiyatni o’rganish uchun foydalanish mumkin ); 5) ko’p yillar davomida yig’ilgan , tarixiy fenotipik ma’lumotlardan imkoniyati mavjudligi;
Shunday bo’lsada , assositiv kartalashtirish usulidan foydalanishda barchasi ham oson bo’lavermaydi. Ushbu yondashuv ko’pincha bir qancha sabablarga ko’ra tanqid qilinadi.: 1) populyatsiya aralashuvidan kelib chiqqan ta’sir tufayli ko’p sonli soxta ijobiy QTL larning aniqlanishi ; 2) assossiatsiyalarning aniqlash imkonini beruvchi funksional polimorfizm allellari ( kichik va noyob allellar ) chastota taqsimlanishining ta’siri . Tajriba soxta ijobiy natijalardan xoli bo’lishi uchun bir necha omillarni e’tiborga olish lozim. Populyatsiya tuzilishi turli xil hisoblash usullari yordamida diqqat bilan taxlil qilinishi kerak . Katta miqdordagi kichik guruxlarga ega bo’lgan haddan ortiq populyatsiya tuzilishi
22
aslida bir biriga bog’lanmagan lokuslar orasidagi “psevdo” – LD larni aniqlshga olib kelishi mumkin , bu esa o’z navbatida marker va belgi o’rtasida soxta ijobiy assosiatsiyani keltirib chiqaradi. Shunday qilib AK ni amalga oshirishdan oldin , populyatsiya undagi mavjud yashirin substrukturasi tadqiq etilgan bo’lishi talab etiladi. Assosiativ kartalashtirishda soxta ijobiy natijalarni kamaytirish uchun noyob allellarni chiqaribb tashlash eng to’gri tanlov hisoblanadi. Biroq tadqiqotlar shuni ko’rsatadiki , fenotpik o’zgarishlarning katta qismi noyob allellar tufayli yuzaga keladi. Va ushbu noyob allelar chastotasi bilan ma’lum bir necha referens populyatsiyalar o’rtasida genetik chatishtirish o’tkazish orqali segregasiyalangan populyatsiyalarni yaratish strukurali populyatsiya muommolari va noyob allellarning chastotasini sezilarli darajada oshiruvchi uyali assosiativ kartalashtirish (UAK) populyatsiyasi deb ataladi.
Noteng birikkanlikka asoslangan assosiativ kartalashtirishning yana bir asosiy omili qishloq xo’jaligi ekinlari genomida LD ning o’zgaruvchanlik darajasi xisoblanadi butun genom bo’ylab LD strukturasi to’liq genomni o’rganish uchun markerlarning to’liq zichligini aniqlashga imkon beradi. Gaplotip ichida asosiy markerlar o’zlarining bir xilda namoyon etishi sababli , gaplotip qanchalik uzun bo’lsa marker zichligi shunchalik kam talab etiladi . Aksincha, agar xromosoma bo’lagi qisqa gaplotiplar mavjudligi bilan xarakterlansa unda markerlarning zichligi mos ravishda ortadi. O’z navbatida gaplotip uzunligi genomlardagi identifikatsiya qilingan lokuslar soni va populyatsiyadagi reproduktsiya jarayoniga bog’liq. Fizik va genetik masofalar xududidagi LD darajasi assotsiativ kartaralashtirishda erishish mumkun bo’lgan maksimal aniqlikka yetish uchun muxum xisoblanadi. Makkajo;xorida LD darajasini aniqlash bo’yicha tadqiqotlar undagi o’rtacha LD 2000 asos atrofida ekanligini ko’rsatgan. Keyinchalik , inbrend liniyalari ustida olib borilgan tadqiqodlarda esa ulardagi LD darajasi taxminan 100-500 kb ga teng ekanligi
ko’rsatib berilgan. Madaniylashtirilgan arpada LD darajasi 1- 10 sm oralig’ida
23
bo’lishi mumkin .LD ning uzun yoki qisqaligi foydalanilayotgan malekulyar markerlarning turlariga ham bevosita bog’liqdir .Sholi genomi SnP markerlari yordamida tadqiq qilinganda L D darajasi 1 sm yoki undan ham qisqa , SSR markerlari bilan o’tkazilgan boshqa tadqiqotlarda esa 20 -30 sm ekanligi aniqlangan. Abdurahmonov ba boshqalar tamonidan g’oza genomi va O’zbekiston g’o’za germoplazma kolleksiyasini o’rganish bo’yicha g’o’zada noteng birikkanlik darajasi aniqlangan . Unga ko’ra tegishli ravishda germoplazma kolleksiyasining ekzotik namunalarida < 10sm , r2>0, 1 bo’lganda takomillashgan navlar germoplazmasida 25- 30 smni tashkil etgan r2> 0.2 bo’lganda esa takomillashgan navlar germoplazmasida LD ning genom darajasi 5-8 sm gacha va ekzotik germoplazmasida 1-2 smgacha qisqargan . bu esa nisbatan kam sonli markerlar bilan g’o’zaning qimmatli xo’jalik belgilarini kartalashtirish ( maksimal 500- 1000 ) imkonini yaratadi . o’simliklar orasida LD darajasi uning farqlanishi ifoda etilgan birlikning tabiati bilan tushuntirilishi mumkin . Santimorgan rekombinatsiya birligi bo’lib , genomdagi har bir rekombinatsiya birligi bo’lib , genomdagi har bir rekombinatsiya chastotasi turlichadir .Shu sababli sholi genomining 30 sm ga cho’ziladigan bir hududdagi LD , fizik jihatdan xuddi shu genomning boshqa hududida tarqaladigan 1sm LD bilan bir xil o’lchamga ega bo’lishi mumkin. LD darajasini belgilashning yanada aniqroq yo’li bu fizik masofa hisoblanadi. Shunday bo’lsada ba’zi ekinlar uchun genom ketma -ketlik ma’lumotlarining yo’qligi tadqiqotchini faqatgina santimorgan birligidan foydalanish bilan chegaralaydi. Bugungi kunga kelib tadqiqotchilar assosiativ kartalshtirish usulidan deyarli barcha asosiy qishloq xo’jalik ekinlarida, jumladan, sholi , makkajo’xori, arpa, soya, rapsva boshqa ekinlarda murakkab belgilarni tadqiq etish uchun foydalanishgan.
Aynan g’o’zada assosiativ kartalashtirish usuli dunyoda birinchi bo’lib, akademik Abdurahmonov tamonidan qo’llanilgan . Abdurahmonov o’z tadqiqotlarida O’zbekiston germoplazmasi kolleksiyasining 1000 dan ortiq
24
namunalaridan foydalangan .Natijada, g’o’za sifatini boshqaruvchi o’nlab QTL lokuslari aniqlanib tavsiflangan hamda O’zbekiston g’o’za seleksion dasturlari qatoriga markerlarga asoslangan seleksiyada dasturni joriy etgan. Bugungi kunga kelib , tadqiqotchilar tamonidan g’o’zada qimmatli xo’jalik belgilarni kartalashtirishda assosiativ kartalashtirish usuli keng qo’llanilmoqda . Xususan, Ademe M.S va boshqalar tamonidan tolaning chiqimi va sifat belgilarini assosiativ kartalashtirish taxlillarini amalga oshirdi. Tadqiqotchilar 302taa mahalliy g’o’za namunalarini “ Yellow River” va “Yangtze River” daryolarining 12ta hududida ekib , ularning genomini 198 ta SSR markerlari bilan skrinning qilishdi. Assosiativ kartalashtirish natijasida , genom bo’ylab LD darajasi r2 =0.1 bo’lgaanda -30 -32 sm , r2 = 0.2 bo’lganda 1-2 smga qisqargani aniqlangan. Aralash chiziqli model tahlili asosida 57 ta ma’noli (p< 0.01 ) marker belgi assositsiyasi xususan , 7 ta tola uzunligiga , 10 ta tola mikroneyriga , 9 ta tola pishiqligiga , 7 ta tola elongatsiyasiga , 5 ta tolaning bir xillik indeksiga , 5 ta tolaning bir xilligi nisbatiga , 6 ta ko’sak og’irligiga va 7 ta tola chiqimiga , shuningdek, 11 ta marker bir necha xil belgilarga assosiatsiya bo’lgani aniqlandi. Xinhui Nie boshchiligidagi yana bir gurux olimlar Xitoy milliy g’o’za navlarida SSR markerlarga assoslangan assosiativ kartalashtirishni amalga oshirdi. Tadqiqotda jami 179 ta polimorf markerlar 426 ta allel lokuslarni namoyon etgan .LD ning zichlik masofasi 0-5 sm gachani tashkil etgan. Tola sifatini assosiativ kartalashtirish shuni ko’rsatdiki , 216 marker lokuslari tola sifat belgilari bilan assosatsiya bo’lgan (P< 0.05) ba bu 58 % dan 5.12% gacha o’rtacha 2.70 % fenotipik variatsiya bilan izoxlanadi.n 13 ta marker lokuslari boshqa tadqiqotlarda qo’lga kiritilgan natijalar bilan bir xil bo’ldi. 3 ta marker lokusi esa bir xil belgiga bog’langan . 7ta miqdoriy belgilar lokuslari tolaning rivojlanishida ishtirok etuvchi no’malum genga bog’langan . Yinhua Jia boshchiligidagi olimlar guruxi g’o’zada ko’sak soni , ochilgan ko’sakdagi paxtaning vazni va tola chiqimi belgilarini tadqiq etishda assosiativ kartalash usulidan foydalanishdi. Ular o’z tadqiqotlarida g’o’za germoplazmasining 323
25
ta namunalarini 9 ta xududa ekib , mazkur belgilarni o’rganish uchun 651 ta SSR markerlaridan foydalanishdi. Ushbu markerlar hosil qilgan lokusllarning 251 ta si ma’noli ekanligi aniqlanib yuqoridagi 3 ta belgiga genetik bog’langan.Shulardan 69 ta lokus induvidual ta’sirga ega bo’lib , o’zaro epistatik ta’sirlarda ishtirok etishi aniqlangan. Pokistonlik Muhammad Seed xitoylik hamkasbklari bilan g’o’za ning Gossypium hirsutum L, turuda assosiativ kartalashtirishni amalga oshirdilar . olimlar o’z tadqiqotlarida g’o’za germoplazmasining 109 ta asosan AQSH va Xitoy namunalaridan foydalanishgan.Hamda ularni 250 ta SSR markerlari bilan skrinini qilishdi. Ushbu markerlarni 98 tasi polimorf ekanligi aniqlandi. Tadqiqot namunalari sho’rlangan ( 100 va 200mM NaCl ) tuproq muhitida , issiqxona sharoitida o’stirildi .hamda o’simliklarning nixollik davridan boshlab fenotipik kuzatuvlar olib borildi. Namunalarning tuz stressiga ta’siri baholandi ushbu namunalarda BNL3103 (D6), NAU478(D8 DNK markerlari sho’rga chidamlilik bilan kuchli darajada bog’lanilganligi aniqlandi
Bundan tashqari , g’o’zaning Gossypium barbadanze L, turid ilk bor assosiativ kartalashtirish ni A. Abdullayev boshchiligidagi yana bir o’zbrk olimlari guruxi amalga oshirdi . ushbu tadqiqotda go’zaning gossypium barbadanse L, turi germoplazmasining 288 ta dunyoning turli mintaqalarga mansub namunalari ikki turki muhit AQSH va O’zbekiston sharoitida o’rganildi. Ushbu naunalarda 108 ta butun genom SSR markerlaridan foydalanib tola sifat belgilari genetik xilma- xilligi populyatsiya strukturasi, noteng birikkanlik darajasi va LD ga asoslangan assosiativ kartalash tadqiqotlari amalga oshirildi. LD darajasi r2= 0.05 bo’lganda o’rtacha 24.8 cM teng bo’lgani aniqlangan. Ikki xilma – xil muhitda fenotipik baxolash asosida assosiativ kartalashtirishning Aralash chiziqli model yondashuvi qo’llanilib , 100 ta marker lokuslari tolaning asosiy sifat belgilariga kuchli assosiatsiyalanganligi aniqlandi. Shulardan 14 tasi bundan oldingi olimlar tadqiqotlari natijalari bilan o’xshash va qolgan 86 ta QTL
26
yangi aniqlangani ma’lum bo’ldi . Ushbu olingan natijalar molekulyar seleksiya va genom texnologiyalaridan foydalanib g’o’za navlarini yanada takomillashtirishga xizmat qiladi.

27