Использование днк технологий в животноводстве доклад

Обновлено: 28.06.2024

Генетическая инженерия — это отрасль молекулярной биологии, в которой разрабатываются методы передачи генетического материала от одного живого организма к другому с целью получения новой генетической информации и управления наследственностью. Ее развитие связано с достижениями генетики, микробиологии и биохимии.

Обычно используют два термина —генетическая и генная инженерия. Первый из них используется в более широком смысле, т.е. в него входит и понятие генной инженерии. При этом к последней не относятся перестройки генома обычными генетическими методами (мутациями и рекомбинациями).

Рассмотрим основные генноинженерные подходы, которые в перспективе могут быть использованы в животноводстве. Известно, что генетический материал всех живых организмов сосредоточен в молекулах ДНК. Все клетки организма имеют идентичные копии таких молекул.

Поэтому основой проведения генноинженерных исследований является именно молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты. При этом придерживаются такой последовательности: сначала выделяют гены из отдельных клеток или синтезируют их вне организма, потом включают новые гены в вектор (молекула ДНК, имеющая собственный аппарат репликации и способная поставлять в клетку необходимые гены и реплицировать их), соединяют ДНК гена и вектора и получают рекомбинантную ДНК; потом переносят определенные гены в геном хозяина, проводят их клонирование в составе вектора и получают генный продукт путем экспрессии чужеродного гена в реципиентной клетке.

Известны два способа выделения генов и создания рекомбинантной ДНК. Первый — с помощью химического синтеза, второй, более распространенный, с помощью особых ферментов (рестриктаз), которые имеют способность распознавать чужеродную ДНК, проникающую в организм и расщеплять ее в соответствующих участках. В результате создаются фрагменты разнообразных размеров подлине. Известны более 500 рестриктаз и каждая специфически расщепляет ДНК. Они лишены всякой видовой специфичности. Благодаря этому можно объединять в одно целое фрагменты ДНК любого происхождения и преодолевать природные видовые барьеры.

Части и разрывы нитей ДНК склеивают с помощью фермента лигазы. Особенностью выделенных генов (нуклеотидов) являются так называемые липкие концы, которыми их можно присоединить к участкам фагов (для животных). Таким образом создается вектор для переноса выделенных генов в клетку-реципиент.

Известен другой путь получения фрагментов ДНК с липкими концами. Для этого выделенные или искусственно синтезированные участки ДНК обрабатывают ферментом эндонуклеазой, которая укорачивает ее с обоих концов. Потом с помощью другого фермента — полинуклеотидтрансферазы достраивают к этим концам участки адениновых и тимидиновых нуклеотидов. Полученную молекулу рекомбинированной ДНК используют для переноса чужеродного гена в бактермальную клетку. Такая схема была использована для генов инсулина, интерферона, иммуноглобулина и других.

Необходимо заметить, что наличие и даже введение гена в хромосому организма-хозяина еще не дает возможность получать продукты его синтеза. Для того, чтобы ген мог функционировать, он должен наряду с участком, где закодирована информация, иметь еще регуляторный участок. Эти участки называются, соответственно, промотором и терминатором. С промотора начинается считывание информации (транскрипция), а в терминаторе закодировано окончание транскрипции сданного гена. Создан целый арсенал клонированных промоторов, которые дают возможность обеспечить проявление генов в разных типах клеток. При этом такой клон содержит 1-2 гена, и если учесть, что клонов большое число, то практически они представляют все гены, которые есть в геноме животного.

Большое значение имело получение интерферона для человека, белка с универсальным антивирусным действием.
Одним из важнейших достижений генной инженерии в практике животноводства является открытие соматотропного гормона (соматотропина или гормона роста). Но еще задолго до этого было известно, что экстракт гипофиза крупного рогатого скота стимулирует молочную продуктивность коров. Рассчитывали с помощью этого препарата быстро повысить надои животных. Но трудно было получать его в больших количествах и попробовали применить для этого метод генной инженерии. С помощью микробного синтеза на основе технологии рекомбинантных ДНК решили эту проблему.

Гормон роста берет участие в процессах стимуляции роста, деятельности молочной железы, влияет на обмен углеводов и липидов. Его инъецируют в составе генноинженерных гормонов, которые созданы для крупного рогатого скота, овец, свиней. Их клонирование осуществляют в клетках кишечной палочки и других микроорганизмов.

Использование этого гормона в скотоводстве при ежедневном введении (или через 2-3 дня) способствует повышению скорости роста молодняка на 10-15 %, удоя молока на 20-40 %. Состав молока при этом не меняется.

Положительные результаты получены в исследованиях по стимуляции с помощью соматотропина интенсивности роста свиней, овец, бычков, репродуктивных способностей свиней.

Вместе с этим не менее сложным заданием является перенос генов непосредственно высшим организмам, в т.ч. и животным. Необходимо природным путем, а не введением искусственных препаратов, внедрять новые гены в организмы. Используют несколько подходов — интродукцию гена в изолированные клетки реципиента с последующей ретрансплантацией этих клеток, инъекцию гена непосредственно в организм реципиента, интродукцию клонированных генов в геном эмбрионов на ранних стадиях развития.

Широко проводятся исследования по созданию трансгенных кролей, овец, свиней, птицы. Быстрыми темпами осуществляется создание трансгенных животных, которые могут синтезировать некоторые лекарственные препараты; инсулин, интерферон, факторы оседания клеток крови, гормоны, незаменимые аминокислоты. Планируется получение трансгенных овец, которые бы продуцировали в молоке фактор оседания крови, необходимый для лечения гемофилии, причем для этого достаточно стада в 15-20 овец.

Большой интерес представляют работы по созданию трансгенных животных, которые синтезируют незаменимые аминокислоты. Например, в овцеводстве имеет актуальность способность овец синтезировать метионин, который необходим для роста шерсти. В Австралии удалось получить трансгенное животное с интегрированным гормоном роста овцы. Для этого был выделен ген гормона роста, который потом был введен в геном зиготы. Полученная трансгенная овца в трехлетнем возрасте была в полтора раза больше по живой массе, чем сверстницы.

Получение трансгенных особей проводится в трех направлениях; картирование геномов сельскохозяйственных животных, производство дополнительных продуктов эндогенного происхождения, использование их для селекционно-генетического улучшения, акклиматизации и одомашнивания.

Наиболее применимым может быть создание линий трансгенных животных, имеющих ген соматотропина или устойчивых к целому ряду заболеваний (генетически иммунных форм).

В перспективе есть возможность получать политрансгенных животных, в зиготу которых будет вноситься несколько генов. Но при этом возникает опасность разрушения эволюционно сбалансированного генома особей. Поэтому в данном случае одним из основных этапов будет тщательный отбор и селекция на гомеостаз генома политрансгенных животных. Можно наметить несколько направлений применения генной инженерии для создания трансгенных животных по видам.

Крупный рогатый скот —трансгенозгормонароста, гена тимидинкиназы вируса герпеса, получение инсулина человека, интерферона, факторов оседания крови, введение гена азотфиксации, ресинтез дикого тура.

Свиньи — ген гормона роста человека, бычий ген соматотропина, ген антигена гепатита В, гены релизинггормона, гибридизация с овцой, получение каракульских поросят, гены долголетия.

Овцы — ген гормона роста овцы, гены синтеза серосодержащих аминокислот, ген синтеза протромбина, ген зимней спячки, ген разноцветной шерсти за счет перенесения генов попугая.

Птица — ген инсулин-подобного ростового фактора, ген иммуноглобулина, гены устойчивости против лейкоза, болезни Марека, саркомы Рауса, гормон роста птицы, генантисмысловой ДНК аденовируса, мини-гуси, гены устойчивости от болезней от диких родственников, гены яйцеживорождения.

Кроли — ген антигена вируса гепатита А, гормоны роста человека, крупного рогатого скота, интерферона человека, ген антисмысловой РНК аденовируса человека.

Если подытожить направления для отрасли животноводства в целом, можно выделить гены гормонов ростадля всех видов, ген антисмысловой ДНК аденовируса, интродукция генов от одного вида к другому с целью получения новых признаков, введение генаазотфиксации, гена Буруллас целью повышения плодовитости.
Учитывая современные тенденции развития биологической и сельскохозяйственной наук, решать проблемы эффективного управления популяционными ресурсами можно, создавая популяции и родительские стада многофункционального назначения, т.е. одну и туже популяцию в зависимости от направления производства, рыночной конъюнктуры можно соответственно переориентировать путем перекомбинации ее генотипического состава на максимальное производство определенного вида продукции или преимущественную реализацию некоторых физиологических функций.

Пока же изучены такие подходы по генетическому манипулированию на бактериях путем выведения целых колоний штаммов.

Но даже на этом уровне исследования надо осуществлять с великой осторожностью. Гены, перенесенные из одной бактерии в другую, способны дать патогенные штаммы, которые не сдержать, и это может иметь печальные последствия для популяций не только животных, ной человека. Пока При рода жестоко мстит за внедрение человека в такие структуры жизни как атом, ген.

Существенный прогресс в области селекции сельскохозяйственных животных в последние десятилетия в мире связан с разработкой и внедрением технологии генной и геномной селекции. Последние имеют высокий инновационный потенциал, однако их последующее внедрение в России требует разработки собственных систем или вхождения международные системы оценки племенной ценности. Технологии генной селекции, которые не потеряли сегодня своей актуальности в мире, разрабатываются и внедряются сегодня институтами Россельхозакадемии практически на всех основных видах основных сельскохозяйственных животных. Наибольшие успехи достигнуты в области свиноводства, где предложено к внедрению 15 генов, влияющих на все основные экономически значимые признаки свиней, отмечает Н.А. Зиновьева.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………. 2
1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДНК
ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЕКЦИИ СЕЛЬСКО-
ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ……………………5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………….18
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………..20

Прикрепленные файлы: 1 файл

Контрольная работа по генетике в животноводствеWord (3).docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

ФГБОУ ВПО КОСТРОМСКАЯ ГСХА

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

КАФЕДРА ЧАСТНОЙ ЗООТЕХНИИ, РАЗВЕДЕНИЯ И ГЕНЕТИКИ

Выполнила: студентка 6 курса

Проверил: к.с.-х.н., доцент кафедры

разведения и генетики

1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДНК

ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЕКЦИИ СЕЛЬСКО-

ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ…………………… 5

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………..20

Комплексной программой развития биотехнологий на территории РФ до 2020 года в качестве приоритетов в области животноводства определены разработка и внедрение геномных и постгеномных методов создания форм животных, а также методов геномной паспортизации. Все это отличные способы повышения эффективности селекционно-племенной работы.

Генетическое совершенствование пород сельскохозяйственных животных предусматривает международный обмен генофондом с целью использования лучших мировых селекционных достижений. Однако ввоз племенного материала из-за рубежа сопряжен с неконтролируемым проявлением и распространением наследственных аномалий, способных нанести существенный вред развитию животноводства и поставить под угрозу биологическую безопасность страны, отмечает Е.А. Гладырь [1].

Наиболее крупная на сегодняшний день база данных, содержащая информацию о наследственных дефектах 186 видов животных, ОМIA Университета Сиднея. Она содержит фенотипическое описание 398 наследственных аномалий крупного рогатого скота и 214 аномалий свиней. Для элиминации рецессивных наследственных аномалий в популяции сельскохозяйственных животных необходима разработка и освоение системы ДНК-идентификации животных – носителей мутантных аллелей, отмечает Н.А. Зиновьева [4].

Потенциал российских пород и системы крупномасштабной селекции еще не использован полностью, аборигенные породы совершенствуются и развиваются, и в ближайшей перспективе именно они составят основу новых направлений селекционной работы с сельскохозяйственными видами животных. До настоящего времени большинство экспериментов по получению трансгенных животных выполнено на лабораторных видахживотных. Решение этой проблемы для сельскохозяйственных животных требует сложных и трудоемких исследований, тем не менее, использование биотехнологий в селекции достаточно успешно развиваются. В России ведущим научно-исследовательским учреждением, в котором под руководством академика Н.А. Зиновьевой ( до 2012 года институт возглавлял академик Л.К. Эрнст) проводятся работы по получению трансгенных животных, является Всероссийский институт животноводства РАСХН.

Создаются принципиально новые линии и породы скота с повышенной устойчивостью к опасным болезням и высокой продуктивностью на основе получения генных конструкций, связанных с механизмом регулирования обмена веществ и развития животных, формирования важнейших хозяйственно полезных признаков (удой, рост, шерстность, яйценоскость и др.). Уже накоплен определенный объем научной информации по трансгенным конструкциям, включающим гены соматотропинового цикла. Что позволяет получить трансгенных животных с усиленным синтезом белка, Л.К. Эрнст [7].

1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДНК ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЕКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Современный этап развития биотехнологий основан на широком использовании ДНК-технологий. Большому прогрессу ДНК-технологий способствовало то, что была осознанна их важность и перспективность в решении многих проблем человека в области экологии, медицины, промышленности и сельского хозяйства. ДНК-технологии -новый раздел молекулярной генетике, основная цель которого – исследование и изменение наследственного материала на разных уровнях его организации: геномной, генной, хромосомной, пишет Ю.Н. Козлов [6].

На сегодняшний день приоритетные направления ДНК- технологий это оценка генофонда сельскохозяйственных животных, ДНК-паспортизация сельскохозяйственных животных , маркирование признаков продуктивности, диагностика наследственных заболеваний и диагностика инфекций.

Оценка генофонда сельскохозяйственных животных.

Разработка методов генетического маркирования животных по повторяющимся последовательностям ДНК является важной задачей в связи с реализацией программ по сохранению и использованию генетических ресурсов. Для оценки генетического сходства и разнообразия животных можно использовать свойство гипервариабельности часто повторяющихся последовательностей ДНК. Частые повторы ДНК (сателлиты, мини- и микросателлиты) обладают более высокой степенью изменчивости, чем структурные гены. Методы рестрикционного анализа позволяют достаточно простым и быстрым способом выявить в геноме повторяющиеся элементы, различающиеся на уровне популяций, видов и более высоких таксономических групп, пишет Л.А. Калашникова [5].

Принцип метода заключается в том, что специальные ферменты - рестриктазы узнают короткие последовательности (сайты узнавания) и делают разрезы в ДНК. Рестриктаза разрезает исследуемую ДНК на определенное количество фрагментов фиксированной длины. Эти фрагменты разделяются электрофорезом.

Если в структуре ДНК произошли изменения, например, замена одного основания на другое вследствие точковой мутации, то при этом исчезает или возникает сайт узнавания. Изменяется картина распределения фрагментов - полос на геле. Различия описываются как полиморфизм длин рестриктных фрагментов (ПДРФ). Варианты ПДРФ рассматриваются как локус- специфические генетические маркеры.

Метод прямого рестрикционного анализа часто повторяющейся фракции ДНК даёт информацию о множестве локусов генома и открывает хорошую возможность для изучения генетической дивергенции. Использование целого ряда рестриктаз для анализа ядерного генома позволяет получить воспроизводимую картину распределения семейств повторяющихся последовательностей ДНК.

Метод чрезвычайно прост в исполнении, надёжен и не требует больших материальных и временных затрат. Полиморфизм повторяющейся фракции генома животных может быть выявлен прямым способом без использования молекулярной гибридизации и радиоактивного мечения, отмечает Л.А. Калашникова [5].

С помощью метода ПДРФ может быть выявлено сколь угодно большое количество отличительных признаков, позволяющих с высокой степенью достоверности определять видовую принадлежность тканей, а также мяса и мясных продуктов при ветсанэкспертизе. Модификации метода рестрикционного анализа повторяющейся фракции ДНК позволят решать не только конкретные проблемы систематики, но могут принести пользу в исследованиях микроэволюционных процессов формирования видов, комбинации внесённых в популяцию структурных генов с аборигенными повторяющимися последовательностями, обеспечивающими регуляторные функции генома, и т.д.

Данные о полиморфизме митохондриальной ДНК (мт ДНК) можно использовать для филогенетического анализа, маркирования породных и внутрипородных особенностей животных, выявления связей с хозяйственно-полезными признаками и наследственных дефектов. В митохондриальном геноме находится 37 генов, включённых в центральный метаболизм. Мутационная изменчивость мтДНК в среднем в 5-10 раз выше, чем уникальных последовательностей ядерного генома. Материнский характер наследования в сочетании с наличием высокополиморфных участков дают уникальное преимущество использования маркирующих характеристик мтДНК для генетической идентификации особей в рамках семейств на основе сходства митотипа любых родственников по материнской линии, отмечает Л.А. Калашникова [5].

При исследовании различных пород крупного рогатого скота обнаружены две различные митохондриальные линии и множество уникальных гаплотипов. Ни один из митотипов, найденных в азиатской группе пород, не был выявлен в афро- европейской группе, и наоборот.

Вариации в структуре мтДНК могут влиять на уровень энергетического метаболизма, коррелирующий с продуктивностью животных и их воспроизводительной способностью. Материнский цитоплазматический эффект оказывает влияние на молочную продуктивность, содержание жира и белка в молоке.

Митохондриальная генетическая вариабельность вносит вклад не только в дивергенцию пород, но и в результаты их скрещивания. Энергетический метаболизм - один из наиболее важных механизмов гетерозиса. Цитоплазматическая наследственность является причиной различной продуктивности животных при реципрокных скрещиваниях.

Предполагается, что митохондрнальные гены вовлечены в механизм репродуктивной изоляции. Успех или неуспех отдалённых скрещиваний может быть обусловлен тем, представитель какого вида является женским партнёром.

Применяя метод ПЦР, можно избежать длительной и трудоёмкой процедуры выделения мтДНК и использовать для анализа препараты тотальной ДНК, пишет Л.А. Калашникова [5].

Одним из вариантов анонимных маркеров является RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Высокополиморфные анонимные последовательности RAPD амплифицируют с помощью ПЦР с использованием одного короткого произвольного праймера. Для рандомной амплификации фрагментов ДНК используют случайные декануклеотиды - короткие праймеры длиной в 10 нуклеотидных оснований. К настоящему моменту синтезирован и протестирован на полиморфизм достаточно большой объем подобныхпраймеров. Секвенирование ряда ампликонов показало, что они могут быть представлены участками часто повторяющейся и умеренно повторяющейся ДНК, а также входить в состав структурных генов.

RAPD - в большей степени доминантные, чем кодоминантные маркеры: полиморфизм последовательности сводится к присутствию или отсутствию данного маркера, а не изменению длины. В настоящее время RAPD - технология широко используется в изучении генома (конструирование генетических карт, анализ генетической структуры популяций, генотипирование, маркирование признаков). Метод RAPD - анализа имеет ряд достоинств - это быстрота, простота детектирования и необходимость малого количества ДНК для анализа (5-25 нг), отмечает Л.А. Калашникова [5].

Исследования в области ДНК-паспортизации животных проводятся, начиная с конца 90-х годов прошлого века. С этой целью в институтах отделения зоотехнии созданы и постоянно пополняются ДНК-банки основных видов и пород сельскохозяйственных животных и птицы. Решение задачи создания генетических паспортов пород сельскохозяйственных животных, поставленных в программе, требует разработки методов и тест-систем, позволяющих с высокой точностью проводить генетическую дифференциацию пород, типов и линий животных.

Проводимые в течение ряда лет исследования, показали, что наиболее эффективным типом маркеров в этой связи являются микросателлиты. И сегодня предлагаются мультилокусные системы анализа этих маркеров для всех основных видов животных, позволяющие с высокой точностью дифференцировать популяции и породы внутри видов.

Инновационный потенциал предложенных систем ДНК-паспортизации заключается в их использовании в контроле происхождения и чистопородности племенного материала. Последнее имеет особую актуальность в области свиноводства и птицеводства, базирующихся, как известно, на системе гибридизации, эффективность которой во многом определяется чистопородностью исходных форм и линейностью кроссов.
Следует отметить всероссийский масштаб восстребованности технологии ДНК-паспортизации КРС и свиней, внедрение которых осуществляется более чем в 30 субъектах РФ.

В работе представлены возможности повышения эффективности селекции сельскохозяйственных животных с помощью современных молекулярно-генетических методов.Дается краткий литературный обзор теоретических и практических аспектов использования метода полимеразной цепной реакции. Приведены данные о результатах использования метода ПЦР анализа в животноводстве, в том числе и собственные исследования. Обсуждаются направления увеличения эффективности метода, в частности, путем выявления геномных элементов, полиморфизм которых прямо ассоциирован с изменчивостью хозяйственно ценных признаков.

Ключевые слова: биотехнология, селекция, полимеразная цепная реакция, животноводство, полиморфизм генов, продуктивность.

Современные задачи ускоренной индустриализации животноводства, увеличения объемов производства животноводческой продукции по отношению к затратам требуют развития новых подходов к управлению генетическими ресурсами животных. В этой связи большие надежды возлагаются на современные достижения в области биотехнологий.

Современная биотехнология, основанная на методах молекулярной биологии, занимает ведущее положение в системе биологических, ветеринарных и зоотехнических исследований [4,6,11].

В результате открытия в 1953 году Д. Уотсоном и Ф. Криком структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — носителя наследственной информации живых существ, описания комплементарности ее организации, стал понятен и объясним принцип генетики наследственности, что явилось основой новой области науки и технологий — ДНК-технологии. В общем, все методы ДНК-технологии, связанные с созданием новых генных конструкций и на их основе новых организмов, основаны на искусственном воспроизведении процессов, реально существующих в живой природе. Исследователи, по сути, не придумывая ничего нового, лишь используют приемы многократно реализованных в процессе эволюции живых организмов — изменчивость, наследственность и отбор [3].

Последние десятилетия ознаменовались изменением в подходах к совершенствованию домашних животных. Традиционно данные работы включали, как правило, многолетние наблюдения за продуктивными качествами отдельных особей с выявлением улучшителей и использование их в селекции. С развитием ДНК-технологий и накоплением фактического материала стало возможным через оценку генотипа в рамках концепции ген-маркерных признаков изучить все многообразие фенотипических форм и выявить желательные [1,2]. Наиболее перспективным методом выявления маркеров различных генов оказался метод полимеразной цепной реакции (Polymerasechainreaction PCR).

Настоящий переворот в молекулярной генетике произошел с момента открытия, удостоившегося Нобелевской премии, Кери Мюллисом с соавт. в 1986 году метода полимеразной — цепной реакции — ПЦР (polymerizechainreaction- PCR). В основе метода ПЦР лежит способность ДНК-полимераз, осуществлять направленный синтез второй, т. е. комплементарной цепи ДНК, по имеющейся матрице одноцепочной ДНК, наращивая небольшую олигонуклеотидную затравку (праймер), комплементарную участку этой матрицы, до размеров несколько тысяч или даже десятков тысяч звеньев. Собственно как метод ПЦР возникла тогда, когда стали использовать не просто ДНК — полимеразу, а так называемую термостабильную, которая была выделена из термофильной бактерий Thermusaquaticus (Taq), обитающих в горячих источниках, а позднее и биомассы действующих вулканов. Температурный оптимум работы фермента находится в области 70–72 0 С [3].

Каждый цикл ПЦР состоит из трех этапов. На первом этапе необходимо денатурировать ДНК, для чего реакционную смесь нагревают до 92–95 0 С, в результате двухцепочные молекулы ДНК расплетаются с образованием двух одноцепочных молекул. На втором этапе происходит отжиг (присоединение праймеров к ДНК- мишени с образованием коротких двухцепочных участков ДНК, необходимых для инициации синтеза). С образовавшимися комплексами праймер-матрица связывается ДНК- полимераза и на третьем этапе происходит одновременное копирование ДНК с двух праймеров, комплементарных участкам ДНК на противоположных цепях.

Двунитевые фрагменты ДНК, равные по длине расстоянию между двумя праймерами, начинают накапливаться после третьего цикла. Важно, что синтезированные в ходе первого цикла ПЦР цепи ДНК также служат матрицами для второго цикла амплификации. Таким образом, происходит накопление ампликонов в реакционном растворе, теоретически в геометрической прогрессии.

Даже если в исходном растворе первоначально находилась только одна двухцепочная молекула ДНК, то за 30–40 циклов синтезируется столько молекул ампликона, что их концентрация достигается 10–20 мкг/мл. Этого количества достаточно для достоверного визуального обнаружения продукта ПЦР методом электрофореза в агарозном или полиакриламидном геле. [3].

Полимеразная цепная реакция в настоящее время является наиболее совершенным диагностическим методом молекулярной биологии и широко применяемым в ДНК-технологиях.

При оценке животных по генотипу применяется метод ПЦР-ПДРФ анализа, так как он имеет высокую чувствительность, точность, быстроту и простоту выполнения [1,2,3,4,7].

Открытие и выделение рестрицирующих эндонуклеаз, расщепляющих ДНК в участках со строго определенной последовательностью, позволило разработать маркеры на основе анализа рестрикционного полиморфизма ДНК (ПДРФ, англ. RFLP — Restriction Fragment Length Polymorphism) [3].

Впервые ПДРФ был использован как генетический маркер в 1974 г. при идентификации термочувствительной мутации в геноме аденовируса. Однако широкое применение вариантов полиморфизма ДНК в качестве генетических маркеров началось с 1980 г. после выхода работы Ботштейна, в которой изучены свойства ПДРФ как генетического маркера, дано теоретическое обоснование его использования и предложен метод оценки уровня информативности. ПДРФ используют для анализа полиморфизма конкретных локусов (генов). С использованием ПДРФ-маркеров были получены первые успешные результаты по построению молекулярно-генетических карт многих видов растений и животных, накоплены обширные сведения о генетическом полиморфизме различных организмов, выявлены ассоциации с хозяйственно-полезными признаками. Важным достоинством данного типа маркеров является высокая воспроизводимость результатов, а также кодоминантный тип наследования. ПДРФ-локусы могут обладать множественными аллелями, что повышает их информативность [3].

Одним из важных направлений ДНК-технологий является картирование геномов сельскохозяйственных животных. С 90-х годов 17 лабораториями из 9 стран реализуется программа картирования генома свиньи (ПигМеп), несколько позже запущена аналогичная программа по геному крупного рогатого скота, в ее участии принимает 30 лабораторий из 13 государств. В США финансируется национальный проект по картированию геномов КРС, свиньи, овцы, курицы. Новая Зеландия активно разрабатывает программу по картированию генома овцы [5].

К главным задачам картирования относятся:

- изучение положения локуса гена на конкретной хромосоме;

- определение генетического расстояния между генами, расположенными на одной хромосоме;

- выявление полиморфизм генов, т. е. всех аллельных вариантов;

- определение нуклеотидной последовательности генов, распределения в них интронов и экзонов, а также межгенетических последовательностей.

Развитие направления по картированию связано с усовершенствованием методов гибридизации insitu ДНК с меченными флуоресцентными красителями зондами.

В последнее время для картирования структурных генов или анонимных последовательностей небольшой длины до нескольких сот пар нуклеотидов стали применять метод ПЦР с использованием меченых нуклеотидов [3].

Основополагающей проблемой повышения эффективности селекционного процесса является изучение детерминант формирования высокой продуктивности и использования молекулярно-генетических маркеров в генетическом мониторинге и управлении селекционным процессом [1].

Разработка этой проблемы предусматривает решение задач по установлению связи локусов генома сельскохозяйственных животных с хозяйственно-ценными признаками и отбору значимых для селекционных целей маркеров высокой продуктивности MAS (MarkerAssistedSelection).

Многие фенотипические признаки, к которым относятся количественные признаки (QTL — quantitytradeloci) сельскохозяйственных животных, являются результатом интегрального взаимодействия многих генов. Поэтому при поиске хозяйственно-полезных признаков продуктивности, наиболее информативным является подход позиционного картирования, позволяющий одновременно оценивать состояние многих элементов генома, представленных на всех хромосомах [3,7].

Таким образом, современные ДНК-технологии в животноводстве, включают:

- создание новых форм организмов в целях получения животных-продуцентов терапевтически важных для человека белков;

- селекцию с помощью молекулярно-генетических маркеров MAS, предусматривающую картирование, маркирование главных количественных признаков — QTL;

- сохранение биоразнообразия с использованием молекулярно-генетических маркеров;

- разработку генетически обоснованных программ разведения и подбора родительских форм;

- молекулярно-генетический скрининг наследственных заболеваний сельскохозяйственных животных.

Главная цель селекционной работы заключается в подборе пар животных с высокой племенной ценностью для скрещиваний, позволяющих в следующем поколении добиться прогнозируемого селекционного успеха. Одним из основных направлений ДНК-технологий имеющих практическое значение в области животноводства является маркерная селекция. Массовое внедрение в животноводство ДНК-технологий позволяет изучить гены маркеры животных, которые контролируют и прогнозируют важные функции у животных. Генетическое маркирование на уровне ДНК позволяет тестировать животных любого пола и возраста [8].

Подобные результаты были представлены в работах французских исследователей по использованию множественного генотипирования по SNP для выявления аллельных вариантов, ассоциированных с молочной продуктивностью у трех французских специализированных молочных пород [12, 14].

Таким образом, анализ материалов о проведенных исследованиях и их результатах показывает потенциальную значимость ДНК-генотипирования в животноводстве с помощью метода ПЦР для интенсификации селекционного процесса. Эта технология позволит проводить генетическое моделирование будущего потомства с желательными генотипами и, соответственно, прогнозируемой продуктивностью, устойчивостью к заболеваниям. С помощью ДНК-технологий можно формировать специализированные линии для получения племенных животных с гомозиготным генотипом (для 100 % наследования желательного аллеля).

2. Гетманцева Л. В. Влияние полиморфизма генов MC4R, IGF2 и POU1F1 на продуктивные качества свиней. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Донской государственный аграрный университет.п. Персиановский, 2012.

3. Гетманцева Л. В. Влияние полиморфизма гена MUC4 на репродуктивные качества свиней / Л. В. Гетманцева, А. Е. Святогорова, М. А. Леонова, А.В.Усатов // Сборник трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молекулярная диагностика 2014" — Москва, март, 2014г. — С. 504–505.

4. Гетманцева Л. В. Использование ДНК-маркеров в селекции свиней / Л. В. Гетманцева, Е. А. Карпенко, Д. В. Чекотин// Перспективное свиноводство: теория и практика. 2012. № 1. С. 4.

5. Глазко В. И. ISSR-PCR маркеры и мобильные генетические элементы в геномах сельскохозяйственных видов млекопитающих / В. И. Глазко, Е. А. Гладырь А. В. Феофилов Н. В. Бардуков др.// Сельскохозяйственная биология — 2013. — № 2. — С. 71–76.

6. Глик Б.Молекулярная биотехнология. Принципы и применение /Б. Глик Дж. Пастернак// Пер. с англ. — М.: Мир, 2002. — 589 с.

7. Костюнина О. В. Полиморфизм гена рецептора меланокортина MC4R и его влияние на мясные и откормочные качества свиней /О. В. Костюнина, Н. А. Зиновьева, Е. И. Сизарева, А. И. Калугина, Е. А. Гладырь, Л. В. Гетманцева, М. С. Форнара, В. Р. Харзинова // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 8. С. 49–51.

12. Flori L. The Genome Response to Artificial Selection: A Case Study in Dairy Cattle / L.Flori, S.Fritz, F.Jaffrezic, M. Boussaha et al. // PLoS ONE, 2009. Vol. 4.№.8.p.6595.

14. PedersenL. D. Genomic selection strategies in dairy cattle breeding programmes: Sexed semen cannot replace multiple ovulation and embryo transfer as superior reproductive technology/ L. D. Pedersen, M.Kargo, P. Berg, J.Voergaard, et.al. //J. Anim. Breed. Genet. — 2012. — Vol.129 — P. 152–163.

Основные термины (генерируются автоматически): цепная реакция, MAS, PCR, QTL, ДНК, животное, молочная продуктивность, селекционный процесс, высокая продуктивность, генетический маркер.

Ключевые слова

биотехнология, селекция, полимеразная цепная реакция, животноводство, полиморфизм генов, продуктивность

Использование днк технологий в животноводстве доклад

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

Контрольная работа по генетике в животноводствеWord (3).docx

Ключевые слова

Похожие статьи

Перспективные гены-маркеры продуктивности. | Молодой ученый

Молекулярно-генетические аспекты селекции животных

Влияние генов МС4R, POU1F1, PRLR, ESR на продуктивные.

Иммунобиохимические гены маркеры воспроизводительной.

Создание новых резистентных форм Oryza sativa l. к Magnaporthe.

Использование молекулярных маркеров в селекции ореха грецкого

Генетическое детерминирование плодовитости овец