کاربردهای بیوتکنولوژی در ژنتیک و اصلاح دام

بیوتکنولوژی یا فنآوری زیستی، که به صورت توانائی بکارگیری فرآیندهای زیستی در بعد صنعتی تعریف میشود در دو دههِ گذشته، کاربردهای گستردهای در عرصه های کشاورزی وبهداشت، محیط زیست و غیره یافته است.
بیوتکنولوژی در مفهوم عام و نزد اکثریت مردم معنای درآمد بی دردسر را تداعی نموده است و در دههِ اخیر این کلمه را غالبا به مفهوم همه چیز برای همهِ مردم کار می برند.
تاریخچه بیوتکنولوژی نشان می هد که سابقه استفاده از آن به ۸ هزار سال قبل می رسد. درزمان سومریان و رومیها از میکروارگانیزمها استفاده میکردند. حتی در جنگ جهانی نیز آلمانها که ازواردات گلیسرول برای تهیه مادهِ منفجره ناامید شده بودند از راه تولید میکروبی از مخمر به گلیسرول رسیدند
‌‌از دهه۱۹۸۰، بیوتکنولوژی زمینهِ جدیدی را برای رشد پیدا نمود که‌این تغییر مرهون پیشرفتی است که حاصل فن‌آوری برش و اتصال مولکولDNA به صورت دلخواه میباشد. اکنون این تفکر که بیوتکنولوژی با تکیه بر دستاوردهای مهندسی ژنتیک قادر است منافع عظیمی را نصیب بشریت نمایند، به شدت تقویت یافته است.
مهندسی ژنتیک در واقع انقلاب عظیمی را در علوم زیستی به وجود آورده‌و با سابقهِ کوتاه قریب بیست سال، سرشار از نتایج مثبت است. تحلیلگران آگاه قرن آینده را قرن امپراطوری مهندسی ژنتیک، کامپیوتر و لیزر نامیده‌اند. امروزه در اثر مطالعات عمیق و بررسیهای ژرف مرزهای ژنتیک مولکولی و یافته های‌ مربوطه شناخت ژنها به گونه‌ای دور از تصور گسترش یافته و حجم اط‌اعات حاصله و رشد روزافزون آن قابل مقایسه با هیچ دورانی نمی باشد. نمودار زیر به بعضی ازتوانمندیهای بیوتکنولوژی در علوم مختلف اشاره می کند:
● تلقیح مصنوعی
‌‌‌‌اکنون تلقیح مصنوعی به یک فن‌آوری کاربردی با قدمت پنجاه ساله مبدل شده است وسطح وسیع در جمعیتهای گاوهای شیری برای کاهش هزینه نگهداری گاو نر و همچنین سرعت بخشیدن به پیشرفت ژنتیکی انجام می گیرد. تلقیح مصنوعی برنامه های تست نتاج را در مقیاس گسترده امکانپذیر می کند برای استفاده از این تکنیک روشهای دیگری برای انجماد اسپرم با نیتروژن مایع و رقیق کردن اسپرم ابداع گردیده است. در بعضی از کشورها همانند دانمارک و هلند استفاده عملی از تلقیح مصنوعی در صددرصد گاوداریها انجام می گیرد.
● انجماد جنین
Leibo از اولین گاو آبستن از جنین منجمد شده در بیست سال پیش گزارش می هد و نتیجه گرفت که جنین منجمد شده نسبت به جنین تازه ۰۱% باروریش را از دست داده است در هر بار تخمکریزی ماده گاوها در شرایط طبیعی فقط یک اووسیت آزاد میکنند که صورت باروری دورهِ آبستنی طولانی را نیز به دنبال دارد بنابراین‌ از این طریق پیشرفت ژنتیکی از یک نسل به نسل دیگر کند است. از سویی دیگر ماده گاو در طول عمر باروری خود، فقط چند گوساله تولید خواهد کرد که معمولا از ده گوساله کمتر است. از اینرو روشهائی که بتوانند تعداد گوساله ناشی از ماده گاوهای با ارزش ژنتیکی بالا را افزایش دهند، مزایای شایان توجهی خواهند داشت. یکی ازاین روشها سوپر اوولاسیون است که باعث افزایش امکان دوقلوزائی در گله می شود.
● انتقال جنین
‌‌‌ انتقال جنین از دیگر ابزار و تکنیکهای‌ اصلاحگران‌ برای‌ سرعت‌ بخشیدن‌ به‌ پیشرفت‌ ژنتیکی گله‌ می‌باشد. عیب‌ روشهای‌ انتقال‌ جنین‌ اینست‌ که‌ گوساله‌های‌ بدست‌ آمده‌ ممکن‌ است‌ متعلق‌ به‌یک‌ جنس‌ نباشند و بنابراین‌ احتمال‌ ایجاد گوسالهِ فریمارتین‌ افزایش‌ می‌یابد. با انتقال‌ جنین‌ می‌توان‌میانگین‌ تعداد زایش‌ در طول‌ عمر اقتصادی‌ گاو را از چهار شکم‌ به‌ بیست‌ و پنج‌ یا بیشتر افزایش‌ داد ودر نتیجه‌ نتاج‌ دامهای‌ مادهِ انتخاب‌ شده‌ در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ افزایش‌ می‌یابد
● لقاح‌ آزمایشگاهی
‌‌‌‌لقاح‌ آزمایشگاهی(IVF)یکی‌ از روشهایی‌ است‌ که‌ جنین‌های‌ مورد نیاز برای‌ انتقال‌ را فراهم می‌کند این‌ فرایند شامل‌ مراحل‌ زیر است:
- تحریک‌ تخمک‌ گذاری‌ در گاوهای‌ ماده‌ و جمع‌ آوری‌ اسپرم‌ در گاوهای‌ نر
- کنترل‌ رشد فولیکول‌ بوسیله‌ اولتراسوند
- جمع‌ آوری‌ تخمک‌ بوسیلهِ لاپارسکوپی‌
- لقاح‌ در آزمایشگاه‌ و کشت‌ جنین‌
این‌ جنین‌ها پس‌ از آمادگی‌ گاو گیرنده‌ آماده‌ انتقال‌ می‌شوند
● تعیین‌ جنسیت
‌‌‌‌یک‌ تفاوت‌ بارز ژنتیکی‌ بین‌ افراد جنسیت‌ است. توانائی‌ تعیین‌ جنسیت‌ در جنین‌ می‌تواند مدیریت‌ برنامه‌های‌ اصلاح‌ نژادی‌ مهم‌ باشد یکی‌ از بهترین‌ مثالها در صنعت‌ گاوشیرده‌ جایگزین‌کردن‌ ماده‌هاست‌ که‌ همیشه‌ موردنیاز است. از آنجائی‌ که‌ معمولاإ ۰۵% آبستنی‌ها، تولید گوساله‌ ماده‌می‌کند اهمیت‌ توسعه‌ روشهای‌ تعیین‌ جنسیت‌ جنین‌ در پرورش‌ گاوهای‌ شیرده‌ و نیز گاوهای‌ گوشتی‌محرز است‌ (۲۷، ۲۸۱). چندین‌ روش‌ برای‌ تشخیص‌ جنسیت‌ به‌ طور موفقیت‌ آمیز استفاده‌ می‌شودکه‌ به‌ ترتیب‌ عبارتند از روش‌ سیتوژنتیکی، تفکیک‌ اسپرمهای‌ حاوی‌ کروموزمهای‌ متفاوت، تعیین‌ایمینولوژیکی‌ آنتی‌ژنH-Y ‌، استفاده‌ از کاوشگرهایDNAمی‌باشد.
● حیوانات‌ همانندسازی‌ شده‌
‌‌‌‌در این‌ روشها هستهِ سلولهای‌ بالغ‌ و تمایز یافته‌ را در مرحلهِ خاصی‌ به‌ داخل‌ سلول‌ تخم غیرباروری‌ که‌ هسته‌ آن‌ خارج‌ شده‌ است‌ منتقل‌ می‌نمایند. بدین‌ ترتیب‌ تولد بره‌های‌ زنده‌ از سلولهای‌سوماتیک‌ مثل‌ غدد پستانی‌ امری‌ شدنی‌ است‌ و از مزایای‌ این‌ عمل‌ کاهش‌ فاصلهِ نسل‌ و استفاده‌ ازتعداد محدودی‌ از حیوانات‌ بسیار شایسته‌ و در نتیجه‌ پیشرفت‌ ژنتیکی‌ سریع‌ در گله‌ است‌ (۳۷۱).
● روشهای‌ ایجاد حیوانات‌ تراریخت‌
‌‌‌‌امروزه‌ از روش‌ انتقال‌ مستقیم‌ ژنهای‌ کنترل‌ کنندهِ هورمونها به‌ ژنوم‌ حیوانات‌ استفاده‌ می‌شود هر چند مطالعات‌ نشان‌ داده‌ است‌ که‌ انتقال‌ ژن‌ به‌ تنهائی‌ کافی‌ نیست‌ و تنظیم‌ دقیق‌ و بیان‌ یا تظاهر ژن‌نیز لازم‌ است. با انتقال‌ ژن‌ مورد نظر به‌ سیستم‌ ژنتیکی‌ حیوان‌ می‌توان‌ میزان‌ تولید هورمون‌ را به‌ مقدارزیادی‌ افزایش‌ داد. از حیوانات‌ ترانس‌ ژنیک‌ نظیر موش‌ جهت‌ تشخیص‌ بیماریهای‌ مهلک‌ و خطرناک‌نظیر سرطان‌ و کم‌خونی‌ استفاده‌ می‌شود تولید پروتئینهای‌ داروئی‌ نیز توسط‌ حیوانات‌ ترانسژنیک‌امکانپذیر است. برای‌ تولید پروتئین‌ داروئی‌ ابتدا ژن‌ مورد نظر با تکنیکهای‌ ریز تزریقی‌ و غیره‌ به‌داخل‌ جنین تک‌ سلولی‌ تزریق‌ می‌گردد. سپس‌ جنینها را داخل‌ رحم‌ مادران‌ گیرنده‌ جایگزین‌ می‌کنندبه‌ این‌ ترتیب‌ تعدادی‌ از فرزندان‌ متولد شده‌ ترانسژنیک، خواهند بود که‌ قادر هستند ژن‌ را به‌ نسلهای‌بعد انتقال‌ دهند. عیب‌ این‌ روشها اینست‌ که‌ حیواناتی‌ که‌ جدید و پرتولید در نظر گرفته‌ می‌شوندممکن‌ است‌ حاوی‌ ژنهای‌ مطلوب‌ نباشند.
‌‌‌‌یکی‌ از اهداف‌ انتقال‌ ژن‌ در دامهای‌ شیرده، تغییر ترکیبات‌ شیر می‌باشد. مقدار پنیر تولید مستقیما به‌ خصوصیت‌ مقدار کاپاکازئین‌ شیر وابسته‌ است‌ بدین‌ معنی‌ که‌ مایه‌ پنیر فقط‌ کاپاکازئین‌ راسوبسترا قرار می‌دهد و آن‌ را به‌ دو قسمت‌ یک‌ بخش‌ کوچک‌ که‌ ۵% وزن‌ کازئین‌ اولیه‌ را دارد و یک‌بخش‌ بزرگتر که‌ پاراکاپاکازئین‌ است‌ تقسیم‌ می‌کند.
‌‌‌‌پاراکازئینات‌ حاصل‌ از محلول‌ مایهِ پنیر در برابر یون‌ کلسیم‌ حساس‌ بوده‌ و رسوب‌ می‌کندتجزیه‌ کاپاکازئین‌ باعث‌ بهم‌ خوردن‌ تعادل‌ بارهای‌ الکتریکی‌ شده‌ و به‌ دنبال‌ آن‌ مهاجرت‌ کازئینو به‌فاز محلول‌ عامل‌ اصلی‌ و ضروری‌ برای‌ منعقد شدن‌ شیر، می‌باشد. بنابراین‌ افزایش‌ تولید کاپاکازئین‌با تکنیک‌ انتقال‌ ژن‌ یک‌ احتمال‌ منطقی‌ به‌ نظر می‌رسد (۴). هدف‌ دیگر در انتقال‌ ژن‌ تغییر لاکتوز شیرمی‌باشد که‌ کمک‌ بزرگی‌ به‌ امکان‌ مصرف‌ شیر توسط‌ بسیاری‌ از افراد است‌ که‌ حساس‌ به‌ لاکتوزهستند و قدرت‌ هضم‌ لاکتوز بعد از مصرف‌ شیر یا مواد غذائی‌ حاوی‌ شیر را ندارند.
‌‌‌‌اگر چه‌ تکنیک‌ انتقال‌ ژن‌ خبر از تولید تعدادی‌ از دامهای‌ پرتولید از لحاظ‌ ژنتیکی‌ را می‌دهد .سیر ترقی‌ آن‌ آهسته‌ است. توسعه‌ نژادهائی‌ از حیوانات‌ که‌ در برابر عفونتها مقاوم‌ هستند وبا روشهای‌ترانسژنیک‌ از مصونیت‌ ایمینولوژیکی‌ توارث‌پذیر برخوردار شوند نیز از اهداف‌ دیگر تولید حیوانات‌ترانس‌ژنیک‌ می‌باشد .
‌‌‌‌شماری‌ از ژنهای‌ کاندیدا که‌ در سیستم‌ ایمنی‌ سهیم‌ هستند همانند ژنهای‌ گیرندهِ سلولهایT ژنهای‌ مربوط‌ به‌ غدد لنفاوی‌ و ژنهای‌ عمدهِ سازگاری‌ بافتیMHC)‌) برای‌ انتقال‌ ژن‌ موردمطالعه‌ قرار گرفته‌اند. یکی‌ از موفقیت‌آمیزترین‌ آزمایشات‌ ترانسژنیک‌ ایجاد خوکهای‌ تولید کنندهِموگلوبین‌ انسانی‌ است‌ به‌ اینصورت‌ که‌ ناحیهِ تنظیم‌ کنندهِ ژن‌ بتاگلوبین‌ در انسان‌ را به‌ دو ژن‌آلفاگلوبین‌ متصل‌ نموده‌ و در نتیجه‌ خوک‌ ترانسژنیک‌ قادر به‌ تولید هموگلوبین‌ انسانی‌ در سلولهای‌خون‌ خود می‌باشد. بوسیلهِ آزمایشهای‌ شیمیائی‌ مختلف، مشخص‌ شده‌ است‌ که‌ هموگلوبین‌ انسانی‌در خوک‌ ترانسژنیک‌ همان‌ خصوصیات‌ هموگلوبین‌ طبیعی‌ انسانی‌ را دارد. البته‌ علی‌رغم‌ این‌ موفقیت‌به‌ هرحال‌ هموگلوبین‌ آزاد ممکن‌ است‌ که‌ جواب‌ مشکل‌ نباشد چون‌ این‌ هموگلوبین‌ قادر به‌ تبادل‌اکسیژن‌ بعد از ورود به‌ گلبولهای‌ قرمز انسان‌ نخواهد بود و معضل‌ تجزیه‌ شدن‌ آن‌ مسئله‌ دیگری‌ است
‌‌‌‌محدودیتهای‌ فرایند ترانسژنیک‌ در دامهای‌ بزرگ‌ همچون‌ گاو عبارتند از:
- دامهای‌ بزرگ‌ تعداد زیاد تخمک‌ ایجاد نمی‌کنند.
- کاشتن‌ دوباره‌ جنین‌ دستکاری‌ شده‌ با توجه‌ به‌ اینکه‌ از گوسفند و گاو در هر نوبت‌ حاملگی‌ فقط‌یک‌ فرزند متولد می‌شود کار آسانی‌ نیست.
- سیتوپلاسم‌ حیوانات‌ اهلی‌ به‌ اندازه‌ای‌ کدر است‌ که‌ مشاهدهِ پیش‌ هسته‌ بدون‌ استفاده‌ از فنون‌ویژه‌ ممکن‌ نیست‌
‌‌‌‌یکی‌ از ایده‌هائی‌ که‌ بسیار بعید به‌ نظر می‌رسد شناسائی‌ ژنهای‌ مسئول‌ خواب‌ زمستانی‌خرسها وانتقال‌ آنها به‌ گاوهای‌ گوشتی‌ می‌باشد که‌ احتمالا هزینهِ خوراک‌ را به‌ میزان‌ زیادی‌ کاهش‌خواهد داد
‌‌‌‌در مورد طیور، مسئله‌ ترانس‌ژنیک‌ بصورت‌ مقاومت‌ به‌ بیماریهائی‌ مثل‌ کوکسیدوز، لکوزافزایش‌ کیفیت‌ گوشت‌ یا پایین‌ آوردن‌ کلسترول‌ تخم‌مرغ‌ مطرح‌ می‌شد.
‌‌‌‌در مورد ماهی‌ تزریقDNA ‌ به‌ داخل‌ تخم‌ بارور در شماری‌ از گونه‌ها دیده‌ شده‌ است‌ در ماپیش‌ هسته‌ کاملا در زیر میکروسکوپ‌ قابل‌ روِیت‌ نیست‌ بنابراینDNA ‌ به‌ داخل‌ سیتوپلاسم‌تخمهای‌ بارور یا جنینهائی‌ که‌ در مرحلهِ چهار سلولی‌ هستند تزریق‌ می‌شود.
‌‌‌‌بر خلاف‌ پستانداران‌ در ماهی‌ لقاح‌ خارجی‌ است‌ و رشد جنین‌ در آب‌ صورت‌ می‌گیرد. از اینرو نیاز به‌ روشهای‌ لانه‌ گزینی‌ وجود ندارد. جنین‌ می‌تواند با تنظیم‌ دمای‌ تانک‌ زنده‌ بماند. امکان‌بقای‌ تخم‌ ماهی‌ بعد از تزریقDNA ‌ بالاست‌ و حدود۳۵ تا ۸۰ درصد می‌باشد و ایجاد ماهی‌ترانس‌ژنیک‌ درصد احتمالی‌ حدود ۱۰ تا ۷۰ درصد دارد .بسیاری‌ از مطالعات‌ اولیه‌ روی‌ماهیهای‌ ترانسژنیک، بر روی‌ آزمایشات‌ انتقال‌ ژن‌ هورمون‌ رشد استوار است‌ .
● ژن‌ درمانی‌
‌‌‌‌ژن‌ درمانی‌ اصلاح‌ یک‌ اشتباه‌ متابولیسمی‌ مادرزادی‌ با وارد کردن‌ یک‌ ژن‌ طبیعی‌ در فرد مبتلامی‌باشد. البته‌ در مورد جانوران‌ اشتیاق‌ زیادی‌ برای‌ زنده‌ نگاه‌ داشتن‌ مبتلایان‌ به‌ بیماریهای‌ شدید وسخت‌ ژنتیکی‌ وجود ندارد.
‌‌‌‌اخیراإ روش‌ انتقال‌ ژنها در داخل‌ سلول‌ نطفه‌ای‌ موش‌ به‌ منظور رفع‌ یک‌ نقص‌ ژنتیکی‌ موردتجربه‌ قرار گرفته‌ است. در این‌ تجربه‌ ملکولهایDNA ‌را که‌ شامل‌ ردیف‌ کددار برای‌ سنتز پروتئین‌آزاد کنندهِ گونادوتروپین(Ghrh)هستند، بداخل‌ هسته‌ تخمک‌ بارور موشهائی‌ که‌ مبتلا به‌ کم‌کاری‌ موروثی‌ غدد جنسی‌ بودند تزریق‌ نمودند. ژن‌ تزریق‌ شده‌ در هیپوتالاموس‌ تعدادی‌ از موشهای‌تولید شده، فعال‌ گردید و رمز خود را در راه‌ سنتز هورمون‌ نامبرده‌ بیان‌ داشت. بعلاوه‌ فعالیت‌ ژن‌بطور طبیعی‌ تحت‌ اثر سیستم‌ تنظیم‌ کننده‌ قرار گرفته‌ و حیوان‌ از هر لحاظ‌ طبیعی‌ بوده‌ است. از این‌گذشته‌ در نسلهای‌ بعدی‌ حیوان‌ نیز اثری‌ دال‌ بر کمبودGhrh مشاهده‌ نشده‌ است‌
● تشخیص‌ بیمارهای‌ دامی‌
‌‌‌‌روشهای‌ معمول‌ تشخیص‌ بیماریها در آزمایشهای‌ از جمله‌ آزمایشات‌ سرولوژی‌ و تزریق عوامل‌ بیماری‌زا به‌ حیوان‌ خطرناک‌ و کند است. در روشهای‌ تشخیص‌ با کشت‌ بافت، بافت‌ آلوده‌حاوی‌ عوامل‌ بیماری‌زا، تولید آنتی‌ژن‌ نموده‌ و سپس‌ با تست‌ آنتی‌بادی‌ شناسائی‌ می‌شوند. عیب‌ این‌روش‌ این‌ است‌ که‌ بعضی‌ از میکروبها دیر رشد هستند و کشت‌ حدود ۱-۳ ماه‌ طول‌ می‌کشد .
‌‌‌‌روش‌ دیگر تشخیص‌ بیماری‌ نمونه‌گیری‌ از خون‌ و بررسی‌ آنتی‌بادی‌ است‌ که‌ بدن‌ در مقابل آنتی‌ژنها تولید نموده‌ است. عیب‌ این‌ روش‌ هم‌ اینست‌ که‌ بیماری‌ باید تا مرحلهِ خاصی‌ پیشرفت‌نماید. از جدیدترین‌ روشهای‌ تشخیص، استفاده‌ از واکنش‌ زنجیره‌ پلی‌مراز(PCR)برای‌ تعیین‌DNA میکروارگانیزمهای‌ پاتوژن‌ است‌ و این‌ تشخیص‌ بر خلاف‌ روشهای‌ معمول‌ چند روز بیشترطول‌ نمی‌کشد و به‌ محصولات‌ بیولوژیکی‌ دیگر نیز نیاز ندارد .
● انتخاب‌ براساس‌ نشانگرها
‌‌‌‌متخصصان‌ اصلاح‌ نژاد بیشتر روی‌ تنوع‌ صفات‌ کمی‌ می‌اندیشند و سعی‌ می‌نمایند با توسط روشهای‌ آماری‌ از همهِ اط‌لاعات‌ در برنامه‌های‌ انتخاب‌ استفاده‌ نمایند. این‌ روشها از سال۱۹۵۰ باپایه‌گذاری‌ متدهای‌ بیومتری‌ پیچیده‌تر همراه‌ شد .‌‌‌‌ژنتیک‌ کمی‌ تنها اثر تجمعی‌ ژنهایی‌ را که‌ باعث‌ ایجاد تفاوت‌ بین‌ افراد می‌شوند مورد توجه قرار می‌دهد و فرض‌ اصلی‌ آن‌ تفکیک‌ همزمان‌ بسیاری‌ از ژنهای‌ کوچک‌ اثر می‌باشد. این‌ موضوع‌مورد تردید است‌ که‌ همه‌ ژنهای‌ موِثر بر صفات‌ کمی، کوچک‌ اثر باشند و ممکن‌ است‌ بعضی‌ ژنهاسهم‌ عمده‌ای‌ در تنوع‌ ژنتیکی‌ داشته‌ باشند. برای‌ توضیح‌ بیشتر تفاوت‌ عملکرد ژنها بایدخصوصیات‌ ژنها به‌ تنهائی‌ نیز بررسی‌ شود . روشهای‌ آماری‌ مناسب‌ جهت‌ شناسائی‌ حیوانات‌دارای‌ ارزش‌ اصلاحی‌ مطلوب‌ توسعه‌ یافته‌ است‌ که‌ اساس‌ آن‌ حذف‌ هر چه‌ بیشتر عوامل‌ محیطی‌ واستفاده‌ از اط‌لاعات‌ حاصل‌ از عملکرد خود حیوان‌ و خویشاوندان‌ آن‌ جهت‌ انتخاب‌ و تخمین‌ آثارافزایشی‌ همه‌ جایگاههای‌ موِثر بر صفت‌ است. انتخاب‌ براساس‌ فنوتیپ‌ به‌ دلیل‌ آثاری‌ که‌ عوامل‌محیطی‌ روی‌ صفت‌ اندازه‌گیری‌ شده‌ دارند و نیز توارث‌ صفات‌ چند ژنی، اثر متقابل‌ بین‌ ژنها دریک‌ لوکوس‌ (غلبه) و بین‌ لوکوسهای‌ مختلف‌ (اپیستازی) با کاهش‌ سودمندی‌ روبروست‌ . درحال‌ حاضر کاربرد تکنیک‌ آماری‌ همچونBLUP ‌(۷)، امکان‌ جدا کردن‌ آثار محیطی‌ از ژنتیکی‌ رافراهم‌ و در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ بسیار سودمند واقع‌ شده‌اند. ولی‌ این‌ روشها ژنوتیپ‌ یک‌ فردراناشناخته‌ باقی‌ می‌گذارند و به‌ صورت‌ یک‌ جعبهِ سیاه‌ به‌ آن‌ می‌نگرند و مضراتی‌همچون‌ کاهش‌ واریانس‌ ژنتیکی، تثبیت‌ الل‌های‌ کشنده‌ و همخونی‌ را ممکن‌ است‌ بدنبال‌ داشته‌باشد. چرا که‌ در روشهای‌ ژنتیک‌ کمی‌ اط‌لاعات‌ ژنوتیپی‌ افراد بطور دقیق‌ قابل‌ ارزیابی‌نمی‌باشد بلکه‌ برآوردی‌ از آن‌ از طریق‌ فنوتیپ‌ و خویشاوندان‌ امکانپذیر است.
‌‌‌‌شناخت‌ ملکولی‌ ژنهائی‌ که‌ بزرگ‌ اثر هستند ممکن‌ است‌ دیدگاه‌ جدیدی‌ برای‌ بهبود ژنتیکی فراهم‌ کند . علم‌ ژنتیک‌ ملکولی‌ در اصلاح‌ نژاد می‌کوشد با پرده‌برداری‌ از سیما و ساختار ژنها،نقش‌ دقیق‌ آنها را در تولید حیوان‌ شناسائی‌ و چگونگی‌ تغییراتشان‌ را در سطح‌ مولکولی‌ بررسی‌ نماید.
‌‌‌‌شناسائی‌ طبیعت‌ کنترل‌ صفات، نه‌ تنها دستاوردهای‌ علمی‌ عمده‌ای‌ را به‌ همراه‌ داشته‌ بلکه برنامه‌های‌ اصلاحی‌ را به‌ یک‌ بازده‌ مناسب‌ هدایت‌ خواهد نمود که‌ این‌ دیدگاه‌ به‌ عنوان‌ انتخاب‌ به‌کمک‌ نشانگر(۸) مشهور است‌. ژنتیک‌ ملکولی‌ و بیوشیمی‌ شکاف‌ و نقایص‌ ژنتیک‌ کمی‌ راپر کرده‌ و درک‌ ما را از علل‌ تغییرات‌ کمی‌ در سطح‌ ژن‌ بالا برده‌ است.
‌‌‌‌در برنامه‌های‌ اصلاح‌ نژاد، مارکر یا نشانگر مولکولی‌ عبارتست‌ از تفاوت‌ در توالی نوکلئوتیدهایDNA ‌ که‌ این‌ تفاوت‌ دارای‌ توارث‌ مندلی‌ است‌ این‌ قطعه‌ ویژه‌ متعلق‌ به‌ ژن‌ یا ژنهائی‌است‌ که‌ بطور معنی‌داری‌ در تنوع‌ بین‌ حیوانات‌ سهیم‌ هستند و در نتیجه‌ ممکن‌ است‌ بین‌ قطعه‌ویژه‌ای‌ که‌ نتاج‌ از والدین‌ دریافت‌ می‌نمایند و عملکرد نتاج‌ یک‌ ارتباط‌ مشاهده‌ شود در نتیجه‌می‌توان‌ نتاج‌ را براساس‌ قطعه‌ کروموزومی‌ که‌ از والدین‌ دریافت‌ کرده‌اند انتخاب‌ کرد ..
‌‌‌‌بنابراین‌ خود نشانگر معمولا روی‌ عملکرد حیوان‌ بی‌تاءثیر است‌ ولی‌ با یک‌ ژن‌ تاءثیرگذارروی‌ عملکرد حیوان‌ یا توالی‌ مجاور متصل‌ بهQTL ‌آن‌ را ارزشمند می‌کند. ما با استفاده‌ از نشانگرژنتیکی‌ مستقیماإ روی‌ تنوع‌ ژنتیکی‌ نگرش‌ داشته‌ و با شناسائی‌ تنوع‌ در سطحDNA ‌ قادر خواهیم‌ بودتفاوت‌ صحیح‌ ژنتیکی‌ دو فرد را بررسی‌ کنیم.
‌‌‌‌روش‌ مناسب‌ ترکیب‌ اط‌لاعات‌ حاصل‌ از نشانگرهای‌ ژنتیکی‌ با روشهای‌ آماری‌ می‌باشد
باعث‌ افزایش‌ دقت‌ و کاهش‌ فاصلهِ نسل‌ و نهایتاإ افزایش‌ پاسخ‌ به‌ انتخاب‌ می‌گردد ‌‌‌‌مزیت‌ انتخاب‌ به‌ کمک‌ نشانگر در یک‌ صفت‌ نسبت‌ به‌ روشهای‌ انتخاب‌ براساس‌ فنوتیپ بستگی‌ به‌ وراثت‌پذیری‌ صفت‌ دارد. انتخاب‌ براساس‌ نشانگر در موارد زیر مفید است:
- وراثت‌ پذیری‌ صفت‌ کم‌ باشد
- صفت‌ محدود به‌ جنس
- صفت‌ در ابتدای‌ زندگی‌ باشد
- اط‌لاعات‌ از والدین‌ جمعیت‌ حاضر وجود نداشته‌ باشد.
- صفات‌ لاشه‌ یا صفاتی‌ که‌ اندازه‌گیری‌ آن‌ مشکل‌ و پرهزینه‌ است‌
‌‌‌‌عیب‌ انتخاب‌ براساس‌ نشانگر فقط‌ در احتمال‌ نوترکیبی‌ است‌ که‌ سودمندی‌ آن‌ را کاهش می‌دهد. از سه‌ راه‌ کلی‌ اط‌لاعات‌ مستقیم‌ بدست‌ آمده‌ از سطح‌ ژنها در برنامه‌های‌ اصلاحی‌ موِثراست:
- نشانگرها می‌توانند فاصله‌ نسلی‌ را کاهش‌ دهند و اجازه‌ دهند که‌ انتخاب‌ در مراحل‌ زودتری‌ اززندگی‌ صورت‌ گیرد
- دقت‌ انتخاب‌ را با فراهم‌ کردن‌ اط‌لاعات‌ بیشتر برای‌ تخمین‌ افزایش‌ می دهد.
- نشانگر شدت‌ انتخاب‌ را افزایش‌ داده‌ و اجازه‌ انتخاب‌ کاندیدهای‌ اصلی‌ را از میان‌ تعداد زیادی‌کاندیدا برای‌ انتخاب‌ فراهم‌ می‌کند.
Denise‌‌‌‌ ۱۹۹۸در یک‌ گزارش‌ از مرور منابع،QTL هائی‌ که‌ در جمعیتهای‌ گاو مشخص‌ شده بودند را بررسی‌ نمودند. در گاوهای‌ گوشتیQTL ‌هائی‌ برای‌ وزن‌ تولد، رشدشاخ، رشد قبل‌ ازشیرگیری‌ و چربی‌ پیدا شده‌ که‌ اینQTL ‌ها با مارکرهای‌ ژنتیکی‌ همبستگی‌ نشان‌ داده‌اند.همچنین‌ در گاو برای‌ تشخیص‌ هیپرتروفی‌ ماهیچه و بیماری‌ پومپ(۱۱) از نشانگرهای‌ ژنتیکی‌مستقیم‌ آن‌ استفاده‌ می‌شود. علاوه‌ بر این‌ در گاوهای‌ شیر ده‌ مارکرهای‌ پیوسته‌ای‌ برای‌ شیر وترکیبات‌ آن، تولید پنیر و بیماریBLAD ‌ گزارش شده‌ است‌.
‌‌‌‌در خوکQTL ‌هائی‌ برای‌ باروری، رشد از تولد تا۳۰ کیلوگرمی، چربی‌ پشتی‌ و شکمی گزارش‌ شده‌ است.
● کاربرد نشانگرهای‌ ژنتیکی‌ در آزمون‌ نتاج‌
‌‌‌‌در آزمون‌ نتاج‌ نرهای‌ جوانی‌ که‌ از نرها و ماده‌های‌ با ارزش‌ اصلاحی‌ بالا حاصل‌ شده‌است براساس‌ عملکرد۵۰-۱۰۰عدد از دخترانشان‌ آزمون‌ می‌گردند. در آزمون‌ نتاج‌ زمان‌ طولانی‌ صرف‌می‌شود بطوری‌ که‌ ۵-۶ سال‌ برای‌ تایید(proof) کاندیدا صرف‌ شود. تخمین‌ ارزش‌ اصلاحی‌ نرها ازروی‌ رکورد دختران‌ به‌ هزینه‌ای‌ بالغ‌ بر ۴۵۰۰۰ دلار به‌ ازای‌ هر نر نیاز دارد و تنها ۱۰% از نرهای‌آزمون‌ شده‌ در یک‌ برنامهِ اصلاحی‌ انتخاب‌ می‌شوند.‌‌‌‌اگر چه‌ این‌ روش‌ به‌ طور موِثر شایستگی‌ ژنتیکی‌ گله‌ را بهبود می‌بخشد ولی‌ روشهائی‌ که‌ در آن ارزش‌ اصلاحی‌ یک‌ حیوان‌ سریعتر تشخیص‌ داده‌ شود ضروری‌ به‌ نظر می‌رسد .‌‌‌‌امروزهQTL ‌ به‌ عنوان‌ اط‌لاعاتی‌ که‌ می‌توان‌ برای‌ انتخاب‌ افراد براساس‌ ژنوتیپ‌ استفاده‌ کرد
برای‌ سرعت‌ بخشیدن‌ به‌ برآورد ارزش‌ اصلاحی، مطرح‌ گردیده‌ است.
● تاءثیر انتخاب‌ روی‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر
VAN Arendonk‌‌‌‌ و(۱۹۹۵)Bovenguisگزارش‌ کردند با توجه‌ به‌ اینکه‌ انتخاب‌ براساس نشانگر باعث‌ افزایش‌ فراوانی‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر می‌شود، فقط‌ در پنج‌ نسل‌ این‌ سودمندی‌ ادامه‌ خواهدداشت‌ و در زمان‌ طولانی، فراوانی‌ اللهای‌ مطلوبQTL ‌ تثبیت‌ می‌شود. لذا در دراز مدت‌ بهتر است‌که‌ از اط‌لاعاتQTL ‌ کمتر استفاده‌ شود .
‌‌‌‌برآورد ارزش‌ اصلاحی‌ حیوانات‌ با استفاده‌ از روشهای‌ موِثری‌ چونBLUP ‌که‌ مبنای رکوردهای‌ فنوتیپی‌ افراد می‌باشد باعث‌ افزایش‌ همخونی‌ و همچنین‌ کاهش‌ اندازهِ موِثر جمعیت‌می‌شود.
‌‌‌‌درBLUP ما با تغییر فراوانی‌ ژنهای‌ کوچک‌ اثر، تنوع‌ ژنتیکی‌ را کاهش‌ نخواهیم‌ داد ولی‌ انتخاب‌ براساس‌ نشانگر که‌ هدف‌ آن‌ افزایش‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثرQTLاست، اعمال‌ شود این‌ استراتژی‌فقط‌ برای‌ انتخاب‌ کوتاه‌ مدت‌ (حداکثر ۵ سال) مفید خواهد بود
‌‌‌‌بهرحال‌ در هر دو روش‌ انتخابBLUP ‌ و انتخاب‌ براساس‌ نشانگر آللهای‌ مثبت،QTL جمعیت‌ تثبیت‌ می‌شود و حداکثر پاسخ‌ ممکن‌ برایQTL ‌ بدست‌ می‌آید با این‌ تفاوت‌ که‌ روشهای‌متداول‌ آماری، تفاوت‌ انتخاب‌ کمتری‌ را برای‌ تثبیت‌ ژنهای‌ بزرگ‌ اثر اختصاص‌ می‌دهند و در نتیجه‌در انتخاب‌ دراز مدت‌ روش‌ مبتنی‌ برBLUP نسبت‌ بهMAS ‌ مفیدتر خواهد بود .
‌‌‌‌

آرش جوانمرد، فارغ التحصیل کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح نژاد دانشگاه تهران
http://www.parsbiology.com
منابع‌
‌‌۱- آخوندی، ع.۱۳۷۶. موتاسیون‌ و نقش‌ آن‌ در اصلاح‌ نباتات، سمینار کارشناسی‌ ارشد گروه‌ اصلاح‌نباتات، دانشگاه‌ تهران.
‌‌۲- احمدیان‌ تهرانی، پ.۱۳۷۷. مقدمه‌ای‌ بر همسانه‌ سازی‌ ژنها (کلون‌ کردن‌ ژنها)، انتشارات‌ دانشگاه‌تهران.
‌‌۳- آزادی، س.۱۳۷۸. بررسی‌ تنوع‌ ژنتیکی‌ پنج‌ نژاد گوسفند ایرانی‌ با استفاده‌ از مارکرهایRAPD‌،پایان‌نامه‌ کارشناسی‌ ارشد گروه‌ علوم‌ دامی، دانشگاه‌ تبریز.
‌‌۴- آقائی، ۱.۱۳۷۶. بررسی‌ مولکولی‌ ژن‌ کاپا-کازئین‌ و تعیین‌ ژنوتیپ‌ آن‌ در نژادهای‌ سرابی، دشتیاری‌سیستانی‌ و گاومیشهای‌ شمال‌ غرب. پایان‌نامه‌ کارشناسی‌ ارشد گروه‌ علوم‌ دامی، دانشگاه‌ آزاد کرج.
‌‌۵- افراز، ف.۱۳۷۹. نقش‌ مارکرهای‌ میکروساتلیت‌ در یافتنQTL ‌و مقاومت‌ به‌ بیماری‌ دام‌ و طیور،مقالات‌ ارائه‌ شده‌ در موسسهِ تحقیقات‌ علوم‌ دامی‌ کشور.
‌‌۶- امتیازی، گ.، م.، کریمی. ۵۷۳۱. مبانی‌ زیست‌ شناسی‌ مولکولی‌ و مهندسی‌ ژنتیک، انتشارات‌ مانی.
‌‌۷- بزرگی‌ پور، ر. ۲۷۳۱. مارکرهای‌ مولکولیDNA ‌ در اصلاح‌ نباتات، پژوهش‌ و سازندگی، شماره‌ ۰۲،صفحه‌ ۸۴-۶۴.
‌‌۸- بیرجندی، م.، ر. ۶۷۳۱. بررسی‌ وضعیت‌ پرورش‌ و توان‌ تولید شیر و خصوصیات‌ شیرواری‌ گاوسیستانی‌ در شرایط‌ پرورش‌ سنتی. پایان‌نامه‌ کارشناسی‌ ارشد علوم‌ دامی، موِسسه‌ تحقیقات‌ علوم‌دامی‌ کشور.
‌‌۹- پاسالار، پ.، صمدی، ع. ۷۷۳۱. ژنتیک‌ مولکولی، جلد دوم، انتشارات‌ دانشگاه‌ تهران‌ (تالیف).
‌‌۱۰- ترکمن‌ زهی. آ.۱۳۷۸. ژنتیک‌ و اصلاح‌ دام، حرکت‌ از فنوتیپ‌ به‌ ژنوتیپ. سخنرانی‌ علمی‌ گروه‌علوم‌ دامی، دانشگاه‌ تهران.
‌‌۱۱- جیمزپریز.۱۳۵۸. کلینکال‌ پاتولوژی‌ دامپزشکی. مترجم‌ دکتر بهروز صمدیه، قدسیان، ۱.، انتشارات‌دانشگاه‌ تهران.
‌‌۱۲- جواهری، ح.۱۳۶۱. اصول‌ تکنیکهای‌ خون‌شناسی. ناشر مرکز کتاب‌ گلگشت.
‌‌۱۳-حسنی، ع.۱۳۷۶. شناسائی‌ پلی‌ مورفیسم‌ در ژن‌ گیرنده‌ هورمون‌ رشد و ارتباط‌ آن‌ با صفات‌ تولیدی‌در گاو هلشتاین‌ ایران، پایان‌نامه‌ کارشناسی‌ ارشد گروه‌ علوم‌ دامی، دانشگاه‌ سیستان‌ و بلوچستان‌
‌‌۱۴- خدائی، ح.۱۳۷۶. بررسی‌ جهش‌ در ژن‌ بتاگلوبین، پایان‌ نامه‌ کارشناسی‌ ارشد ژنتیک، دانشکده‌علوم‌ پایه، دانشگاه‌ تربیت‌ مدرس.
۱۵-خزعلی، همایون. و زین‌الدینی، س.۱۳۷۷. اندازه‌گیری‌ غلظت‌ هورمون‌ رشد پلاسما در شترهای‌ یک‌کوهانه‌ ماده‌ نابالغ‌ و بالغ‌ ایران، پژوهش‌ و سازندگی، شماره‌ ۳۸.
۱۶-دانیال‌ زاده، آ.، خ.، زارعیان.۱۳۶۹. اصول‌ زیست‌ شیمی، جلد دوم، مرکز نشر دانشگاهی‌ تهران‌(تالیف).
۱۷-رحیمی، ق.۱۳۷۶. بیوتکنولوژی‌ و تاءثیر آن‌ بر پیشرفت‌ برنامه‌های‌ اصلاحی‌ تولید گوشت‌ درصنعت‌ دامپروری، در: چکیده‌ مقالات‌ کارگاه‌ آموزشی‌ دستاوردهای‌ نوین‌ در کشاورزی. سازمان‌پژوهشهای‌ علمی‌ و صنعتی‌ ایران.
‌‌۱۸-رحیمی، م.۱۳۷۴. بررسی‌ سیتوژنتیکی‌ نژادهای‌ گاو سیستانی‌ و سرابی، پایان‌نامه‌ کارشناسی‌ ارشدگروه‌ علوم‌ دامی، دانشگاه‌ تهران.
‌‌۱۹-ضمیری، م.، ج.۱۳۷۴. تولید مثل‌ در گاو. انتشارات‌ دانشگاه‌ شیراز، (ترجمه).
۲۰-طباطبائی، م، نوری‌ دلویی، ر، تقی‌ بیگلو. ۱۳۷۲بیوتکنولوژی‌ مولکولی، انتشارات‌ مرکز ملی‌مهندسی‌ ژنتیک‌ و تکنولوژی‌ زیستی.
‌‌۲۱- طهماسب، م.۱۳۷۶. شناسائی‌ پلی‌ مورفیسم‌ شایع‌ در ژن‌ هموفیلی، پایان‌ نامه‌ کارشناسی‌ ارشددانشکده‌ علوم‌ پایه، دانشگاه‌ تربیت‌ مدرس.
‌‌۲۲- عبدمیشانی، س، ح.، اشرافی، ا.، فصیحی‌ هرندی.۱۳۷۵. واکنش‌ زنجیره‌ پلی‌ مراز و کاربردهای‌ آن‌در ژنتیک‌ و اصلاح‌ نباتات. در: مجموعه‌ مقالات‌ کلیدی‌ چهارمین‌ کنگره‌ علوم‌ و زراعت‌ و اصلاح‌نباتات.
۲۳-عصفوری، ر. ۱۳۷۶-مارکرهای‌ ژنتیکی‌ در ده‌ نژاد از گوسفندان‌ بومی، پژوهش‌ و سازندگی‌ شماره‌۳۴، صفحات‌