Ugrás a tartalomhoz

Erdészeti - természetvédelmi genetika

Mátyás Csaba

Mezőgazda Kiadó

Genetikai markerek felhasználása kvantitatív genetikai elemzésekhez

Genetikai markerek felhasználása kvantitatív genetikai elemzésekhez

A mennyiségi tulajdonságokat meghatározó génekről, azok számáról és működésükről az eddig ismertetett genetikai elemző módszerekkel keveset sikerült megtudni. Úgy tűnik továbbá, hogy több olyan előfeltételezés, amelyet a hagyományos genetikában alkalmaznak, a kvantitatív hatású génekre csak korlátozottan érvényes. Ilyen pl. az a feltételezés, hogy a gének egymástól függetlenül hasadnak, vagy hogy hatásuk additív módon összegződik.

A markertechnika új lehetőséget nyitott meg a gének hatásának elemzésére (valóban számos kis hatású génről van-e szó, vagy csak néhány „major” génről?), és a kromoszómán elfoglalt helyük meghatározására. Nagy előrelépést jelentene, ha a könynyen vizsgálható markerek felhasználhatók lennének a gazdaságilag fontos mennyiségi bélyegek szelekciójában. A markerek és a mennyiségi tulajdonságokat meghatározó szakaszok (QTL-ek) közötti kapcsolatok kiderítéséhez speciális statisztikai elemző programok szükségesek, ezek fejlesztése jelenleg is tart.

Fontos

A szomorú alak (f. pendula) monogénes öröklődése lucfenyőnél Alig van olyan jelentősebb kvantitatív tulajdonság, amelyről kimutatták, hogy monogénes öröklődést mutat. A lucfenyő szomorú alakjával végzett keresztezési kísérletek alapján megállapították, hogy a f. pendula alakot egyetlen gén határozza meg. Azonosítottak olyan genetikai markert is, amely kapcsoltan öröklődik a. „P" génhellyel. A Finnországban szelektált szomorú lucok fatermési szempontból ígéretesek, mert ágaik vékonyak, a korona keskeny és a hektáronkénti egyedszám magas. Amennyiben a további munka során sikerül a. „P" gén klónozása, az más fafajokba is átvihető lesz.

Az eddigiek során már számos fafajra vonatkozóan publikáltak RAPD- és RFLP-technikával kimutatott kvantitatív bélyeg–QTL-marker kapcsolatot, ezekről áttekintést ad a 15. táblázat. A QTL-azonosítás ott kecsegtet áttöréssel, ahol kisszámú génhely szerepét lehet feltételezni, ami egyszerűbb öröklődést jelent, mint pl. a rezisztencia esetében. Egynyári növényeknél számos esetben azonosítottak már rovarrezisztencia-gént. Skov és Wellendorf (2000) szitkafenyőn elemezték a levéltetűvel szembeni rezisztenciát, és 3 (esetleg csak 2) meghatározó QTL-t találtak. Ugyanez érvényes a gombarezisztenciára is. A Pinus taeda esetében találtak egy domináns gént, amely orsórozsdával szembeni rezisztenciát határoz meg. Héjrozsdával szembeni rezisztencia géneket azonosítottak Pinus lambertiana-ban (l. 8. fejezetben is), valamint levélfoltosság-rezisztencia gént nyárfában (15. táblázat) is. A rezisztencia QTL-ek feltárása ismételten megerősíti az ellenálló-képesség aránylag egyszerű öröklődését.

15. táblázat - Néhány példa lombos és fenyő fajokban azonosított, mennyiségi tulajdonságot meghatározó szakaszokra(QTL-re), és a tulajdonság teljes fenotípusos varianciája QTL által meghatározott százalékos arányára (Ericson – Ekberg, 2002 nyomán)

Faj

Tulajdonság

QTL-ek száma

Meghatározza (%-ban)

Pinus pinaster

csírázás időpontja

2

15-17

csemete magassága

6

6-12

Pinus sylvestris

1. évi magasság

3 hím

24

2 nőivarú

31

vég. időszak hossza (1. év)

4 nőivarú

24

Castanea dentata x mollissima

tintabetegség rezisztencia

7

7-23

Eucalyptus grandis x urophylla

fatérfogatsúly

5

5

gyökerezőképesség

4

29

Populus trichocarpa x deltoides

magasság

1

26

törzsalak

1

33

fakadás

5

28-51

levélfoltosság rezisztencia

3

26-44


Az alaposabban kutatott amerikai nyárak eredményei azt mutatják, hogy hasonlóan a kukoricához vagy a paradicsomhoz, a növekedést (és fatermést) is valószínű aránylag kis számú kromoszomális régió határozza meg. A kvantitatív tulajdonságokat meghatározó szakaszok közül több, a fatermést indirekt módon befolyásoló egyéb tulajdonságot is meghatároz (levéljellemzők, oldalágak szöge stb.). A nyár géntérképén olyan „funkcionális csoportok” rajzolódnak ki, amelyek pl. a lombkorona-felület nagyságát és a körlap-növekedést egyaránt meghatározzák. Úgy tűnik, hogy egyes QTL-régiók széles körben meghatározó hatásúak. Több szakember véleménye szerint a nyárak kvantitatív változatosságát 80 százalékban 4–5 fő gén határozza meg. Vagyis néhány gén hatása széleskörű, míg nagyon sok gén szerepe csak elenyésző.

Ismét hangsúlyozni kell, hogy a QTL-ek esetében nem génekről vagy génhelyekről, hanem DNS-szakaszokról van szó. Az elemzés bonyolultsága miatt aránylag korlátozott mennyiségű egyedet ellenőriztek, ezért tisztázást igényel, hogy a kimutatott kapcsolat más környezetben, más leszármazási vonalakon, más életkorban is funkcionális-e.

A térképezést követő feladat a szakaszokon található gének azonosítása. A szakaszok szekvenálásával lehetőség nyílik az összehasonlításra már ismert génekkel, hiszen mint ismeretes, a gének bázissorrendje jelentős mértékben hasonló evolúciósan távoli fajok között is. A gének azonosítását követően nagy lehetőségek nyílnak meg a géntechnológia és nemesítés számára erdei fák esetében is.