Newsflash
Home arrow Uprawa winorośli arrow Gentyka i wino arrow O marce i markerze dobrego wina
O marce i markerze dobrego wina
Napisał Administrator   
wtorek, 22 wrzesień 2009

Ostatnio na niniejszych łamach zajmowałem się problemem właściwego rozumienia popularnych w literaturze przedmiotu określeń, takich jak „klon”, „kultywar”, czy „hybryda”. Próbowałem wyjaśnić, że skoro V. vinifera jest w stanie krzyżować się z dziesiątkami gatunków dzikiej winorośli, trudno obronić tezę, że materiał genetyczny V. vinifera jest szczególnie szlachetny i odmienny od DNA jej krewniaków. Rzecz jasna, nadal nie wiadomo, czy genów odpowiedzialnych za – zastosuje tu gigantyczny skrót myślowy – cechę „wino dobrej jakości”, jest kilka, kilkanaście czy kilkaset; zaryzykuje jednak stwierdzenie, że prawdopodobnie nie jest ich wcale tak dużo. Oczywiście, sprawa może być daleko bardziej skomplikowana: tajemnica jakości może kryć się np. nie w obecności (lub braku) określonych genów, ale np. subtelnym zmianom ich regulacji. Rozwiązanie tej zagadki zajmie genetykom i biologom molekularnym pewnie jeszcze trochę czasu, ale pierwszy krok na tej drodze z pewnością został już uczyniony.

W 2007 roku ukazały się dwie konkurencyjne prace donoszące o zsekwencjonowaniu genomu winorośli. W zaciekłym wyścigu o to, kto będzie szybszy, o włos wygrało włosko-francuskie konsorcjum Vigna/Vigne, publikując pracę w Nature 27 sierpnia, podczas gdy drugi z zespołów - Istituto Agrario San Michele all’Adige (IASMA), opublikował swoje wyniki w grudniu (w czasopiśmie Plos One). Na dobrą sprawę zsekwencjonowano więc dwa genomy winorośli. Czy nie było to marnowanie sił i środków na ten sam cel? Nie do końca, bowiem choć genetyczna zawartość obu zsekwencjonowanych klonów Pinot Noir (to trochę bardziej skomplikowane, ale pozostanę przy takim uproszczeniu) jest prawie taka sama, to „prawie”...robi różnicę.

Dwa oddzielne i bardzo podobne genomy otwierają bowiem nowe możliwości dla biologów zajmujących się tzw. genomiką komparatywną – czyli dziedziną wiedzy związaną z tropieniem drobnych różnic genomowych prowadzących często do istotnych zmian widocznych gołym okiem, a często stanowiących wręcz podstawę klasyfikacji dwóch genotypów jako oddzielnych odmian. Trochę przypomina to zabawę w „znajdź, iloma szczegółami różnią się te dwa obrazki” – dopóki obie ilustracje są częściowo zasłonięte, zidentyfikowanie różnic w szczegółach jest bardzo trudne, lub wręcz niemożliwe. Dostępne dla każdego sekwencje genomowe (wraz z rozrastającą się legendą, tzw. anotacją) są szczególnie przydatne przy projektowaniu narzędzi pozwalających na szacowanie podobieństwa pomiędzy danymi odmianami czy nawet klonami, a także określanie ich pochodzenia i pokrewieństwa.

Jednym z takich narzędzi, o których chciałbym dzisiaj napisać nieco więcej, są tzw. markery genetyczne (markery molekularne). Definiuje się je jako różnice w DNA obserwowane w danej genomowej lokalizacji. Odmienności takie mogą być bardzo różnego rodzaju – od zmiany jednego nukleotydu, poprzez obecność (lub brak) odcinków kilkunasto- i kilkusetnukleotydowych. Zmienność taką określa się mianem polimorfizmu, i jak można się domyślać, dotyczy ona w większości (choć oczywiście nie jedynie) sekwencji nie kodujących, często określanych niesłusznie mianem tzw. „śmieciowego” DNA. Wyżej opisane różnice obecne są nawet pomiędzy blisko spokrewnionymi osobnikami i występują bardzo często. Jak było już wspominane powyżej, markery genetyczne mogą być przydatne w ustalaniu pochodzenia i ocenianiu pokrewieństwa, ale są też niezwykle pomocne w projektach selekcjonowania nowych odmian (tzw. marker assisted selection).

Wydaje się, że wśród wielu rodzajów markerów najwygodniejszymi dla celów określania podobieństwa pomiędzy różnymi genotypami są tzw. markery mikrosatelitarne, czasami określane także jako markery SSR, od angielskiego simple sequence repeat, oraz tzw. markery SNP, korespondujące do polimorfizmu pojedynczych nukletydów (SNP - single nucleotide polymorphism). W przypadku tych pierwszych ich liczba liczona jest już w setkach, choć obejmuje oczywiście polimorfizmy zbadane tylko dla grupy kilku – kilkudziesięciu odmian winorośli.

Na czym polega samo doświadczenie pozwalające na identyfikację danej różnicy? Mówiąc najprościej, na namnożeniu fragmentu DNA danej odmiany winorośli zawierającego w swej sekwencji także naszą sekwencję markerową (właściwie można przyjąć, że ten kawałek DNA to właśnie nasz marker). Ponieważ może on mieć różną długość u różnych odmian (wspominany wcześniej polimorfizm), po odczytaniu jego właściwej wielkości i porównaniu z dostępnymi w bazach i literaturze danymi będziemy wiedzieć, u których odmian ma on wielkość A, u których B, a których C. Jeśli przetestujemy teraz kilkanaście kolejnych markerów, uzyskamy dokładny profil analizowanego genomu. Profil taki może być pomocny w identyfikacji genetycznej nieznanej próbki, ustalania pokrewieństwa, itp.itd. Przedstawiony przed chwilą schemat określenia „profilu genetycznego” w istocie jest tylko minimalnie bardziej skomplikowany: winorośl jest diploidem, wobec czego sprawdzając długość markera SSR dla danej odmiany uzyskać możemy produkty o dwóch długościach (np. A i B); w takim jednak przypadku jest to także cecha charakterystyczna danej odmiany.

trawienia: przykład obrazu pasków DNA pociętych tzw. enzymami restrykcyjnymi (jeśli potnie się odpowiadające sobie długie fragmenty DNA różnych roślin, na podstawie różnic we wzorze trawień również można wnioskować o podobieństwie genetycznym próbek). Panel A przedstawia zdjęcie żelu agarozowego z wykonanym trawieniem kilku próbek, panel B w zasadzie to samo: porównanie trawień DNA różnych próbek, z fragmentami wyznakowanymi fluoroscencyjnie, odczytanymi przy użyciu sekwenatora i danymi przetworzonymi przy użyciu specjalnych programów komputerowych). 

 

seq: przykład SNP (polimorfizm pojedynczego nukleotydu)

 

Wbrew częstemu przekonaniu, przeprowadzenie prostej analizy (chociażby takiej jak opisana wyżej) z użyciem zestawu markerów SSR czy SNP nie jest nadmiernie skomplikowane, chociaż wymaga podstawowego wyposażenia laboratorium biologii molekularnej. Wyposażenie takie posiada praktycznie dowolna uczelnia wyższa czy Instytut PAN z wydziałem nauk biologicznych. Nie wątpię jednak, że takie proste laboratorium powstanie wcześniej czy później dla potrzeb którejś większej polskiej winnicy, gdyż rozszerzenie funkcji „zwykłego” laboratorium kontroli jakości i analityki o podstawowe wyposażenie dla potrzeb badań biologii molekularnej zmieściłoby się bardziej w dziesiątkach, niż setkach tysięcy złotych...Jeśli chodzi o markery SNP, czyli mówiąc po ludzku różnice pomiędzy sekwencjami DNA dotyczące pojedynczych nukleotydów, metod umożliwiających ich identyfikację jest kilkanaście; najprostszą jest namnożenie fragmentu zawierającego SNP, a następnie jego zsekwencjonowanie.

 

Dr Adam Wawrzyński

 

 

Linki:

Structural and Functional Characterization of the Grape Genome - VIGNA  - strona projektu VIGNA/VIGNE

The grapevine genome sequence suggests ancestral hexaploidization in major angiosperm phyla - Artykuł z Nature  z dnia 26 sierpia 2007r

VIGNE/VIGNA. Grape genome sequencing initiative  -podsumowanie 3 letniego programu

The Pinot Noir Grapevine Genome Initiative - włoski projekt badawczy PNGGI

A High Quality Draft Consensus Sequence of the Genome of a Heterozygous Grapevine Variety - Artykuł z Plos One z dnia 19 grudnia 2007r 

Ostatnia aktualizacja ( czwartek, 24 wrzesień 2009 )
Następny >

Mambo is Free Software released under the GNU/GPL License.
Mambo 4.5.5 PL powered by MamboPL.com Team