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marcador molecular

En biología molecular y otros campos, un marcador molecular es una molécula , tomada de alguna fuente, que proporciona información sobre su fuente. Por ejemplo, el ADN es un marcador molecular que brinda información sobre el organismo del que fue tomado. Por poner otro ejemplo, algunas proteínas pueden ser marcadores moleculares de la enfermedad de Alzheimer en una persona de la que se toman. [1] Los marcadores moleculares pueden no ser biológicos. Los marcadores no biológicos se utilizan a menudo en estudios medioambientales . [2]

Marcadores genéticos

En genética, un marcador molecular (identificado como marcador genético ) es un fragmento de ADN que está asociado a una determinada ubicación dentro del genoma . Los marcadores moleculares se utilizan en biología molecular y biotecnología para identificar una secuencia particular de ADN en un conjunto de ADN desconocido.

Tipos de marcadores genéticos

Hay muchos tipos de marcadores genéticos, cada uno con limitaciones y fortalezas particulares. Dentro de los marcadores genéticos existen tres categorías diferentes: "Marcadores de Primera Generación", "Marcadores de Segunda Generación" y "Marcadores de Nueva Generación". [3] Estos tipos de marcadores también pueden identificar la dominancia y la codominancia dentro del genoma. [4] Identificar la dominancia y la codominancia con un marcador puede ayudar a identificar heterocigotos de homocigotos dentro del organismo. Los marcadores codominantes son más beneficiosos porque identifican más de un alelo, lo que permite a alguien seguir un rasgo particular mediante técnicas de mapeo. Estos marcadores permiten la amplificación de una secuencia particular dentro del genoma para su comparación y análisis.

Los marcadores moleculares son eficaces porque identifican una gran cantidad de vínculos genéticos entre ubicaciones identificables dentro de un cromosoma y pueden repetirse para su verificación. Pueden identificar pequeños cambios dentro de la población cartográfica, lo que permite distinguir entre una especie cartográfica, lo que permite la segregación de rasgos e identidad. Identifican ubicaciones particulares en un cromosoma, lo que permite crear mapas físicos. Por último, pueden identificar cuántos alelos tiene un organismo para un rasgo particular (bialélico o polialélico). [5]

Los marcadores genómicos, como se mencionó, tienen fortalezas y debilidades particulares, por lo que es necesario considerar y conocer los marcadores antes de su uso. Por ejemplo, un marcador RAPD es dominante (identifica sólo una banda de distinción) y puede ser sensible a resultados reproducibles. Por lo general, esto se debe a las condiciones en las que se produjo. Los RAPD también se utilizan bajo el supuesto de que dos muestras comparten el mismo locus cuando se produce una muestra. [4] Diferentes marcadores también pueden requerir diferentes cantidades de ADN. Es posible que los RAPD solo necesiten 0,02 ug de ADN, mientras que un marcador RFLP puede requerir 10 ug de ADN extraído para producir resultados identificables. [6] Actualmente, los marcadores SNP han resultado ser una herramienta potencial en programas de mejoramiento en varios cultivos. [7]

Mapeo de marcadores genéticos.

El mapeo molecular ayuda a identificar la ubicación de marcadores particulares dentro del genoma. Hay dos tipos de mapas que se pueden crear para el análisis de material genético. Primero, es un mapa físico, que ayuda a identificar la ubicación de dónde se encuentra en un cromosoma, así como en qué cromosoma se encuentra. En segundo lugar, hay un mapa de vinculación que identifica cómo determinados genes están vinculados a otros genes en un cromosoma. Este mapa de vinculación puede identificar distancias de otros genes utilizando (cM) centiMorgans como unidad de medida. Los marcadores codominantes se pueden utilizar en el mapeo para identificar ubicaciones particulares dentro de un genoma y pueden representar diferencias en el fenotipo. [8] La vinculación de marcadores puede ayudar a identificar polimorfismos particulares dentro del genoma. Estos polimorfismos indican ligeros cambios dentro del genoma que pueden presentar sustituciones de nucleótidos o reordenamiento de secuencia. [9] Al desarrollar un mapa, es beneficioso identificar varias distinciones polimórficas entre dos especies, así como identificar secuencias similares entre dos especies.

Aplicación en ciencias vegetales.

Cuando se utilizan marcadores moleculares para estudiar la genética de un cultivo en particular, hay que recordar que los marcadores tienen restricciones. En primer lugar se debe evaluar cuál es la variabilidad genética dentro del organismo que se está estudiando. Analizar cómo es identificable una secuencia genómica particular, cercana o en genes candidatos. Se pueden crear mapas para determinar distancias entre genes y diferenciación entre especies. [10]

Los marcadores genéticos pueden ayudar en el desarrollo de nuevos rasgos novedosos que pueden producirse en masa. Estos rasgos novedosos se pueden identificar utilizando marcadores y mapas moleculares. Rasgos particulares, como el color, pueden estar controlados por unos pocos genes. Los rasgos cualitativos (requieren menos de 2 genes), como el color, se pueden identificar mediante MAS (selección asistida por marcadores). Una vez que se encuentra el marcador deseado, se puede seguir dentro de diferentes generaciones filiales. Un marcador identificable puede ayudar a seguir rasgos particulares de interés al cruzar entre diferentes géneros o especies, con la esperanza de transferir rasgos particulares a la descendencia.

Un ejemplo del uso de marcadores moleculares para identificar un rasgo particular dentro de una planta es el tizón de la cabeza por Fusarium en el trigo. El tizón de la cabeza por Fusarium puede ser una enfermedad devastadora en los cultivos de cereales, pero ciertas variedades, descendientes o variedades pueden ser resistentes a la enfermedad. Esta resistencia se infiere mediante un gen particular que se puede seguir utilizando MAS (selección asistida por marcadores) y QTL (loci de rasgos cuantitativos). [11] Los QTL identifican variantes particulares dentro de fenotipos o rasgos y generalmente identifican dónde se encuentra el GOI (gen de interés). Una vez que se ha realizado el cruce, se puede tomar y evaluar una muestra de la descendencia para determinar qué descendientes heredaron los rasgos y cuáles no. Este tipo de selección se está volviendo más beneficioso para los mejoradores y agricultores porque reduce la cantidad de herbicidas, fungicidas e insecticidas necesarios para usar en los cultivos. [11] Otra forma de insertar un GOI es mediante transmisión mecánica o bacteriana. Esto es más difícil pero puede ahorrar tiempo y dinero.

Aplicaciones de marcadores en el mejoramiento de cereales.

  1. Evaluación de la variabilidad de las diferencias y características genéticas dentro de una especie.
  2. Identificación y toma de huellas dactilares de genotipos.
  3. Estimación de distancias genéticas entre especies y descendencia.
  4. Identificación de la ubicación de QTL.
  5. Identificación de secuencias de ADN a partir de genes candidatos útiles. [11]

Aplicaciones de marcadores en acuicultura

  1. Identificación de especies.
  2. Estudio de variación genética y estructura poblacional en poblaciones naturales.
  3. Comparación entre poblaciones silvestres y de criadero.
  4. Evaluación de cuellos de botella demográficos en poblaciones naturales.
  5. Cría asistida por marcadores.

Marcadores bioquímicos

Los marcadores bioquímicos son generalmente el marcador proteico. Estos se basan en el cambio en la secuencia de aminoácidos en una molécula de proteína. El marcador proteico más importante es la aloenzima . Las aloenzimas son formas variantes de una enzima que están codificadas por diferentes alelos en el mismo locus y estas aloenzimas difieren de una especie a otra. Entonces, para detectar la variación se utilizan aloenzimas. Estos marcadores son marcadores tipo i.

Ventajas:

Desventajas:

Aplicaciones:

Ver también

Referencias

  1. ^ Choe, Leila H.; Dutt, Michael J.; Relkin, normando; Lee, Kelvin H. (23 de julio de 2002). "Estudios de posibles marcadores moleculares del líquido cefalorraquídeo para la enfermedad de Alzheimer". Electroforesis . 23 (14): 2247–2251. doi :10.1002/1522-2683(200207)23:14<2247::aid-elps2247>3.0.co;2-m. PMID  12210229. S2CID  29462550.
  2. ^ Fraser, diputado; Yue, ZW; Buzcu, B. (mayo de 2003). "Reparto de fuentes de partículas finas en Houston, TX, utilizando marcadores moleculares orgánicos". Ambiente Atmosférico . 37 (15): 2117–2123. Código Bib : 2003AtmEn..37.2117F. doi :10.1016/S1352-2310(03)00075-X.
  3. ^ Maheswaran, M. (2004). "Marcadores moleculares: historia, características y aplicaciones". Departamento de Biología Molecular Vegetal y Biotecnología .
  4. ^ ab "Marcadores moleculares tradicionales: extensión". artículos.extension.org . Consultado el 13 de diciembre de 2015 .
  5. ^ Maheswaran, M. (agosto de 2014). "Marcadores moleculares: historia, características y aplicaciones". Biotecnología avanzada .
  6. ^ "Mejoramiento molecular y selección asistida por marcadores". Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agro-Biotecnológicas . ISAAA . Consultado el 12 de diciembre de 2015 .
  7. ^ Contreras-Soto RI, Mora F, de Oliveira MAR, Higashi W, Scapim CA, Schuster I ( (2017). "Un estudio de asociación de todo el genoma para rasgos agronómicos en soja utilizando marcadores SNP y análisis de haplotipos basado en SNP" . UNO 12 (2) : 1–22  . Bibcode : 2017PLoSO..1271105C doi : 10.1371 / journal.pone.0171105 . {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  8. ^ Griffiths, Anthony JF; Molinero, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (1 de enero de 2000). "Mapeo con marcadores moleculares". {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  9. ^ "Mapas de enlaces moleculares". forages.oregonstate.edu . Consultado el 13 de diciembre de 2015 .
  10. ^ "Mejoramiento molecular y selección asistida por marcadores". Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agro-Biotecnológicas . ISAAA . Consultado el 12 de diciembre de 2015 .
  11. ^ abc Korzun, Viktor. «Marcadores moleculares y sus aplicaciones en el mejoramiento de cereales» (PDF) . Sesión I: MAS en Plantas . Consultado el 12 de diciembre de 2015 .