I.2. Задачи генетического анализа

Изучение наследования отдельных признаков - важнейшая часть генетического анализа, позволяющая определить тип наследования (ядерное или внеядерное), установить гены, по которым различаются исходные формы, и общее число генов, контролирующих данный признак, выявить типы взаимодействия генов и характер их наследования. В случае обнаружения внеядерного наследования выясняют, с какими органеллами (пластидами, митохондриями, цитоплазмой) или другими компонентами клетки (плазмидами, вирусами и пр.) оно связано.

В решение этой задачи входит определение группы сцепления для вновь обнаруживаемых мутаций, изучение совместного наследования нескольких признаков, локализация генов в группе сцепления с помощью уже картированных генов, построение генетических, цитологических, физических (рестриктных) карт хромосом. Арсенал методов, применяемых для локализации генов, достаточно велик. Это метод гибридизации с использованием специально создаваемых линий, маркированных по разным хромосомам рецессивными или доминантными мутациями или перестройками хромосом; картирование на основе митотического кроссинговера; гибридизация соматических клеток; рестриктное или физическое картирование; гибридизация in situ.

Включает этап установления аллельности вновь возникших и уже изученных мутаций, затрагивающих изучаемый признак, локализацию мутаций внутри гена (внутригенное картирование). Основные методы изучения - гибридологический, метод делеционного картирования; выделение, клонирование и секвенирование ДНК, а также рестрикционный анализ. Для изучения структуры генов эукариот применяют также электронно-микроскопические наблюдения гетеродуплексов между зрелыми мРНК и соответствующими генами.

Проводится только на растениях для изучения генетического потенциала родов на основе оценки степени их родства. Единицей анализа является геном - исходное гаплоидное число хромосом, качественно специфичное для данного вида. Родство геномов определяется на основе наличия гомологии или гомеологии хромосом при отдаленной гибридизации и полиплоидии. Гомологичные хромосомы конъюгируют между собой (синдез) в профазе мейоза и образуют биваленты. Гомеологичные хромосомы неспособны конъюгировать в мейозе, но могут функционально взаимозаменять друг друга в процессе онтогенеза растений. Это хромосомы менее близких видов и родов. Виды, обладающие гомеологичными геномами, скрещиваются между собой, но дают бесплодные гибриды.

Основными методами геномного анализа являются отдаленная гибридизация, а также цитогенетический анализ, с помощью которого изучают конъюгацию хромосом в мейозе у гибридов для определения их гомо- и гомеологии. Используют также метод полиплоидии, биохимические методы и др.

Выявление генетической структуры популяций начинается с изучения их генетической гетерогенности при разных способах размножения. Для этого используют метод гибридологического анализа на основе инбридинга и изучения потомков инбредных поколений, в которых выявляются рецессивные гены, часто скрытые в популяциях в гетерозиготах. Поскольку число и форма хромосом - это систематические видовые признаки, то для изучения хромосомного полиморфизма в популяциях исследуют кариотипы разных видов и их гибридов. Частоты генотипов, генов и аллелей в популяциях определяются на основе анализа результатов свободных скрещиваний и инбридинга. Для оценки полиморфизма широко используют биохимические методы, такие, как электрофорез в гелях и др.

Заключается в изучении спектра и частоты мутаций, возникающих спонтанно и при индуцированном мутагенезе. В зависимости от объекта применяют разные методы этих оценок. У низших эукариот для выделения и количественного учета мутаций используют методы отпечатков и селективные среды, молекулярно-генетические методы. У диплоидов рецессивные мутации могут проявляться только в поколениях. Для их анализа создают специальные линии-тестеры, маркированные различными мутациями и перестройками хромосом, препятствующими прохождению кроссинговера; используют цитогенетические методы и др.