¿Cuáles son los indicadores para medir la diversidad genética de los cultivos?
Los rasgos morfológicos con polimorfismo y alta heredabilidad son los primeros marcadores genéticos utilizados en la investigación de la diversidad. La diversidad de estos rasgos también se llama diversidad fenotípica. La identificación de rasgos morfológicos generalmente no requiere equipos ni tecnología complejos. Los rasgos morfológicos controlados por unos pocos genes son simples, rápidos y económicos. Por lo tanto, la diversidad fenotípica ha sido durante mucho tiempo un indicador de medición importante para estudiar el origen y la evolución de los cultivos. Especialmente después de la introducción de técnicas de análisis cuantitativo como el análisis multivariado y el índice de diversidad, el análisis de diversidad fenotípica se ha convertido en un medio importante para estudiar el origen y la evolución de los cultivos. Por ejemplo, Jain et al. (1975) analizaron la diversidad fenotípica de más de 3000 muestras de trigo duro y encontraron que las muestras de Etiopía y Portugal eran las más abundantes, seguidas por las de Italia, Hungría, Grecia, Polonia, Chipre, India. Material tunecino y egipcio. En general, la diversidad del trigo duro es mayor en la región mediterránea y en Etiopía, en consonancia con su centro de origen. Tolbert et al. (1979) analizaron la diversidad de más de 17.000 materiales de cebada y encontraron que Etiopía no era un centro de diversidad y que la cebada no tenía un centro de diversidad obvio. Sin embargo, existen algunas deficiencias en el análisis de la diversidad fenotípica, como que hay pocos marcadores morfológicos controlados por unos pocos genes, la heredabilidad de los marcadores morfológicos controlados por múltiples genes suele ser baja y la interacción entre el genotipo y el medio ambiente, etc., limita la Amplia aplicación de marcadores morfológicos.
2. Marcadores de metabolitos secundarios
Los pigmentos y otros metabolitos secundarios también son uno de los primeros marcadores genéticos. Los pigmentos son antocianinas y flavonoides y generalmente son altamente hereditarios y polimórficos a niveles intra e interespecíficos. Fueron ampliamente utilizados como marcadores genéticos en los años 1960 y 1970. Por ejemplo, Frost et al. (1975) estudiaron la diversidad de tipos de flavonoides en materiales de cebada y encontraron que los tipos A y B están ampliamente distribuidos, mientras que el tipo C sólo se distribuye en Etiopía. Su distribución de diversidad es muy consistente con los resultados de las isoenzimas. investigación. . Sin embargo, como muchos otros rasgos, los pigmentos varían en diferentes tejidos y órganos, y la interacción entre el genotipo y el entorno también puede afectar su expresión cuantitativa. No es neutral en la selección y no puede explicarse mediante el modelo de sitio/alelo, lo que limita su aplicación generalizada. En las décadas de 1970 y 1980, la tecnología de isoenzimas reemplazó a estos marcadores y se utilizó ampliamente para estudiar la diversidad genética y los orígenes de los cultivos.
3. Marcadores de proteínas y de isoenzimas
Los marcadores de proteínas y los marcadores de isoenzimas son mucho más numerosos que los dos primeros marcadores y pueden considerarse un tipo de marcador molecular. Hay dos tipos principales de marcadores proteicos: marcadores serológicos y marcadores proteicos de semillas. Algunos marcadores de isoenzimas también se consideran marcadores de proteínas.
En general, los marcadores serológicos son altamente hereditarios y la interacción entre el genotipo y el ambiente es pequeña. Sin embargo, hasta el momento, sus características genéticas no están claras y es difícil determinar la homología, o puede serlo. determinado mediante el uso del locus/entorno alélico para explicar. Debido a la dificultad de los experimentos con animales, en los últimos años ha habido cada vez menos ejemplos de uso de marcadores serológicos, pero el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) relacionado se utiliza en estudios filogenéticos (Esen y Hilu, 1989), diversidad étnica del maíz estudios (Yakoleff et al., 1982) y estudios sobre la diversidad de líneas endogámicas de maíz (Esen et al., 65482).
Las proteínas de las semillas (como gliadina, glutenina, globulina, etc.) son un buen tipo de marcador con alto polimorfismo y alta heredabilidad. Las tecnologías de detección utilizadas incluyen cromatografía líquida de alta resolución, SDS-PAGE, electroforesis bidimensional, etc. Los polimorfismos en las proteínas de las semillas pueden explicarse por loci/alelos (* * * dominantes), pero en comparación con los marcadores de isoenzimas, la detección de las proteínas de las semillas es más lenta y los genes de las proteínas de las semillas a menudo están estrechamente vinculados, lo que dificulta su explicación desde una perspectiva evolutiva. (Stegemann y Pietsch, 1983).
Antes de la aparición de los marcadores moleculares del ADN, los marcadores de isoenzimas eran el tipo de marcadores genéticos más utilizado.
Sus ventajas incluyen alto polimorfismo, * * * dominancia, herencia de un solo gen, interacción mínima entre genotipo y ambiente, detección rápida y fácil y amplia distribución, por lo que ha sido ampliamente utilizado en investigaciones sobre diversidad (Soltis y Soltis, 1989). Por ejemplo, Nevo et al. (1979) utilizaron alozimas para estudiar 1179 individuos de 28 poblaciones de cebada silvestre en diferentes regiones ecológicas de Israel y encontraron que la cebada silvestre tiene abundantes variaciones de alozimas, y el tipo de variación está estrechamente relacionado con el clima y el suelo. , lo que indica que la selección natural es muy importante en la evolución de la cebada silvestre. Nakagahra et al. (1978) estudiaron 776 materiales de arroz asiático utilizando isoenzimas esterasas y encontraron que cada isoenzima ocurre con diferentes frecuencias en diferentes países y tiene tipos geográficos. Cuanto más al norte o al sur vayas, más simple será la fuente. Sin embargo, existen abundantes tipos de zimogramas en Nepal, Bután, Assam, Myanmar, Vietnam y Yunnan, China, que también se considera el centro de origen del arroz. Sin embargo, cabe señalar que existen algunas excepciones, como la isoenzima inactiva que se encuentra en el tomate, el trigo y el maíz, la isoenzima dominante que se encuentra en el maíz y el sorgo, y la isoenzima epistática que se encuentra en el maíz y el tomate, en algunos casos genotipo-ambiente. existen interacciones.
Sin embargo, los marcadores de proteínas también tienen algunas desventajas, que incluyen: ① El fenotipo de las proteínas se ve afectado por el genotipo, el tipo de tejido muestreado, la fase de crecimiento, el entorno y la modificación postraduccional; ② El número de marcadores es pequeño y el genoma; el área cubierta es muy pequeña, porque los marcadores de proteínas solo involucran regiones codificantes y no todas las proteínas pueden detectarse ③ En muchos casos, los marcadores de proteínas no son neutrales en la selección ④ Algunas proteínas son específicas de cada especie; Indetectable mediante técnicas estándar de análisis de proteínas. Estas deficiencias provocaron que los marcadores de proteínas dieran paso a los marcadores moleculares de ADN después de la década de 1980.
4. Marcadores citológicos
Los marcadores citológicos requieren un equipo microscópico especial para detectarlos, pero el procedimiento de detección es relativamente sencillo y económico. Al estudiar la diversidad, dos marcadores citogenéticos son el número de cromosomas y las características morfológicas de los cromosomas. Además, el contenido de ADN también es valioso (Price, 1988). El número de cromosomas es altamente heredable, pero puede variar en ciertos tejidos especializados; las características morfológicas de los cromosomas, incluido el tamaño de los cromosomas, la posición del centrómero, la configuración meiótica, los satélites, las constricciones secundarias y los cromosomas B, son marcadores que reflejan bien la diversidad (Dyer, 1979). Después de la aplicación generalizada de técnicas de tinción especiales (como la tecnología de bandas C y bandas G) y la tecnología de hibridación in situ con sondas de ADN, los marcadores citogenéticos son más estables y fiables que antes. Sin embargo, debido a que la variación en el número de cromosomas y las características morfológicas es a veces aleatoria, y esta variación no puede explicarse mediante el modelo de locus/alelo, no se ha utilizado ampliamente en estudios de diversidad. Hasta la fecha, el ejemplo más común de marcadores citológicos en estudios de mutaciones es la detección de cambios en el número y la estructura de los cromosomas tras un cultivo ex vivo.
5. Marcadores moleculares de ADN
Desde la década de 1980, la tecnología de marcadores moleculares de ADN se ha utilizado ampliamente en el estudio de la diversidad genética de las plantas y las relaciones genéticas. En comparación con otros tipos de marcadores, los marcadores moleculares de ADN son un tipo ideal de marcadores genéticos. Las razones incluyen: ① La variación de la secuencia de nucleótidos es generalmente neutral en la selección, al menos para las regiones no codificantes. ② Debido a la detección directa de secuencias de ADN, no hay interacción genotipo-ambiente en el marcador en sí. ③ En las células vegetales hay tres; tipos de genomas (genoma nuclear, genoma del cloroplasto y genoma mitocondrial) que pueden analizarse utilizando marcadores moleculares de ADN. Actualmente, los marcadores moleculares de ADN se pueden dividir en las siguientes categorías: polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP), ADN polimórfico amplificado aleatorio (RAPD), polimorfismo de longitud de fragmentos amplificados (AFLP), repeticiones de secuencia simple o microsatélite (SSR) y polimorfismos de un solo nucleótido ( SNP). Cada marcador molecular de ADN tiene sus propias ventajas y desventajas inherentes, y su aplicación varía según la situación específica. En el estudio de la diversidad genética existen numerosos informes sobre la aplicación de la tecnología de marcadores moleculares de ADN.