FTLK HAYVANLARINDA MARKR DESTEKL SELEKSYON Do Dr Uur

ÇİFTLİK HAYVANLARINDA MARKÖR DESTEKLİ SELEKSİYON Doç. Dr. Uğur ŞEN

GİRİŞ Verim değerlerinin tahmini Ø Fenotip Ø Ebeveyn bilgileri Genetik ilerleme fenotipik seleksiyona dayalı Kantitatif karakterler Ø Bir çok gen tarafından etkilenir Ø Fenotip çoğu kez genotipi yansıtmaz Ø Seleksiyon için her zaman iyi bir kriter oluşturmaz Performansa dayalı seleksiyon metotları günümüzde yetersiz hale gelmeye başlamıştır

GİRİŞ Herhangi bir kantitatif karakterle ilgili genetik değerin tahmininde doğruluk derecesi daha yüksek ve güvenilir metotların geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır

GİRİŞ Moleküler biyolojinin gelişimi Ø Çiftlik hayvanlarının seleksiyonu Ø Genetik ilerleme DNA markörleri Ø Bireysel verimi tanımlama, Ø Ebeveyn tayini , Ø Genetik hastalıkların kontrolü Markör destekli seleksiyon (genotipik seleksiyon uygulamaları) Ø Kantitatif karakter lokuslarının belirlenmesi Moleküler markörler ile Ø Geleneksel ıslah metotlarıyla aşılamayan bazı sınırlamaların da önüne geçilebilecek

GEN MARKÖRLERİ 1. LEPTİN 2. İNSÜLİN BENZERİ BÜYÜME FAKTÖRLERİ 3. BÜYÜME HORMONU RESEPTÖR GENİ

LEPTİN � Leptin adipoz doku tarafından salgılanır � Yem değerlendirme � Metabolizma � Üremenin denetimi � Leptin geninin polimorfik olduğunu gösterilmiş � Karkas özelliklerindeki genotipik farklılıktan etkilenmekte

İNSÜLİN BENZERİ BÜYÜME FAKTÖRLERİ (IGF I-II) Etçi sığırlarda insülin benzeri büyüme faktörleri (IGF I- II) geni içinde Promotor bölgedeki (CA) ØMikrosatalit polimorfizmi ØDoğum ağırlığı ØBir yaşına kadar canlı ağırlık artışı arasında bir ilişki saptamıştır

BÜYÜME HORMONU RESEPTÖR GENİ (Ghr) Ghr geni büyüme hormonu aktivitesinde oldukça önemli role sahiptir. Homozigot genotipli Angus boğaların da Ghr’deki artışın: Ø Genotipin sütten kesim ağırlığı Ø Karkas ağırlığına önemli etkileri olduğunu göstermiştir. Araştırıcılar büyüme hormonu reseptör geni aktivitesinin markör destekli seleksiyon programlarında kullanım potansiyeli bulunduğunu da bildirmektedirler.

MOLEKÜLER MARKÖRLERİN UYGULAMA ALANLARI 1. Pratik veya Kısa Dönem Uygulama Alanları • Ebeveyn tayini • Yavru cinsiyetinin belirlenmesi • Genetik uzaklığın tahmini • Hastalık taşıyıcılarının belirlenmesi ve genetik hastalıkların kontrolü

Ebeveyn Tayini Ebeveyn tayini, ØHayvanın yetiştiricilik değerinin belirlenmesi ØAkrabalarından elde edilen verilerin kullanılması Ebeveyn tayinleri güvenilirlik ØMoleküler markörler; ≥ %90 ØKan grupları; %70 -90 ØDiğer biyolojik markörler; %40 -60 Yüksek derecede polimorfik mikrosatellit DNA markörleri bu amaç için oldukça uygundur. Çiftlik hayvanlarında mikrosatellit markörlerin kullanılmasıyla gerçekleştirilen PCR temelli ebeveyn tayinleri başarıyla uygulanmaktadır.

Yavru cinsiyetinin belirlenmesi Sürünün istenen amaçlara göre düzenlenmesine Embriyoda Y kromozumuna spesifik problarla cinsiyet belirlenebilmekte ØZaman alıcı ØYüksek miktarda embriyonik parça kullanılır ØEmbriyoya zarar verebilir Günümüzde embriyo cinsiyetinin belirlenmesinde; Ø Y kromozomuna spesifik fragmentler Ø PCR ile çoğaltılarak ØAgaroz jel elektroforezde görüntülenerek Bu yöntem: ØDaha az miktarda DNA’ya ihtiyaç duyar ØEmbriyodan 2 -8 hücre alınması yeterlidir Ø 5 saatten kısa sürer Ø% 100 doğrulukta sonuçlar alınabilmektedir

Genetik uzaklığın tahmini İki popülasyon arasındaki ØGenetik uzaklığın tahmini ØPedigrinin doğrulanmasına ØAynı tür içerisindeki farklı ØIrk ØHatların karakterizasyonuna ØZamanla türlerde meydana gelen varyasyonların tahmini Genetik uzaklığın belirlenmesinde : ØMikrosatellit DNA markörleri ØAFLP ØRAPD

Hastalık taşıyıcılarının belirlenmesi ve genetik hastalıkların kontrolü Hastalık taşıyıcılarının belirlenmesi; ØFenotipik olarak normal bireylerden ayırt edilemeyen, zararlı allel taşıyan, heterozigot bireylerin Ø Sürüden uzaklaştırılmasında kullanılan önemli bir araçtır. Tedavi edilemeyen ciddi hastalıkların birçoğu; ØBakteri veya virüs gibi patojenlerden ziyade ØGenomdaki bazı kusurlardan meydana gelmektedir Bir gen bölgesinde meydana gelen polimorfizm; ØGenetik ve metabolik düzensizliklerin moleküler mekanizmanın anlaşılması ØGenetik olarak kontrolü ØFenotipik olarak normal görünen heterozigot taşıyıcıların belirlenmesi Kusurlu resesif allele sahip taşıyıcı hayvanlar ØPCR-RFLP tekniği kullanılarak belirlenir ve heterozigot taşıyıcı hayvanlar sürüden uzaklaştırılır

MOLEKÜLER MARKÖRLERİN UYGULAMA ALANLARI 2. UZUN DÖNEM UYGULAMA ALANLARI • Genom haritalarının oluşturulması • Kantitatif karakter lokuslarının belirlenmesi • Genom taraması �Aday gen yaklaşımı • Genetik Çeşitlilik ve Gen Kaynaklarının Korunması

Genom haritalarının oluşturulması Genom haritalaması: Ø 1990 yılında, insan genomundaki 30000 genin tespiti Ø 15 yıllık bir proje Ø 2003 yılında 20000 -25000 genin tanımlanmasıyla tamamlanan ü Genom haritalarının oluşturulmasında Ø Synteny haritalama Ø İn situ hibridizasyon Ø Bağlantı haritalaması Ø Karşılaştırmalı haritalama Çiftlik hayvanlarının genom haritalarının oluşturulmasında kullanılan yöntemler Genom haritalarının oluşturulmasında Ø Tip I (RFLP ve PCR-RFLP) Ø Tip II (Mikrosatellitler) Tip II markörler Ø Yüksek polimorfizm Ø Hızlı ve kolay bir şekilde çoğaltılma

Kantitatif Karakter Lokuslarının Belirlenmesi üKantitatif karakter ØSüt verimi ØHastalıklara direnç ØCanlı ağırlık artışı ØYapağı verimi ØDoğumdaki yavru sayısı üGenetik ve çevre faktörlerinden etkilenen, üMultifaktöriyel kalıtım gösteren karakterler üÇiftlik hayvanlarında ekonomik öneme sahip genetik özelliklerin varyasyonun sonucudur QTL’nin tespiti; ØDoğrulanması kompleks ØZaman alıcı ØMasraflı üKârlı ticari geri dönüşümleri tercih sebebidir Çiftlik hayvanlarında QTL’nin haritalanması ØGenom taraması ØAday gen yaklaşımı çoğu kantitatif

1 - Genom Taraması Genom taraması ØBelirli bir özellik için QTL belirlenir ØÇok sayıda hayvanın kromozomlarına ait genetik yapının polimorfik markörünün tespiti ØFenotipik veriler ile genetik verilerin istatistiksel yöntemler aracılığıyla birleştirilerek QTL’nin kromozom üzerindeki en uygun yerleşiminin belirlenmesi Genom taraması ØBir özelliğin kalıtımı ile genom boyunca çok sayıdaki polimorfizmin kalıtımı arasındaki ilişkiyi araştırır.

2 - Aday Gen Yaklaşımı Bilinen bir özellik ile ilişkili bir veya daha fazla gen aday genlerdir. Aday gen yaklaşımında çoğu durumda tüm genomun taranması yerine ØQTL’yi arama üÖzellik üzerinde etkili olan genler tespit edildikten sonra Øİlişki analizleri ya da bağlantı analizleri ile ØAday genlerin QTL olup olmadıkları belirlenir. Aday gen yaklaşımı genotiplendirme maliyetlerini büyük ölçüde düşürebilir Fakat aday genler için kullanılan metotlar : Øİyi bilinmeyen özellikler için uygun değildir. Øİyi bilinen özellikler için dahi gen yapısı genelinde tarama yapmanın avantajları vardır ØÖnceden şüphelenilmemiş lokuslar ortaya çıkarılabilir.

Genetik Çeşitlilik ve Gen Kaynaklarının Korunması Genetik çeşitlilik kavramı ØBelirli bir bölgeye adapte olmuş ØYaygın olarak yetiştirilen ØCanlı türlerindeki kalıtsal bilginin zenginliğini ifade etmektedir üGen kaynaklarının ıslahı ØSeleksiyon ØAkrabalı yetiştirme ØMelezleme üIrk içinde genetik varyasyon kaybına yol açabilmekte ØIrk kendini yok etme ihtimali ile karşıya kalmaktadır

Genetik Çeşitlilik ve Gen Kaynaklarının Korunması Temel amaç ØGenetik kaynakları korumak ØMuhtemel kayıplar hakkında farkındalık oluşturmak ØKoruma faaliyetlerini belirlemektir. DADIS (domestic animal diversity information system) paylaşımını kolaylaştırmak amacıyla DNA bilginin uluslararası markörlerinin kullanılmasıyla başlatılmıştır. Sığır, koyun, keçi, tavuk, domuz ve atlarda genetik çeşitlik ØDFP, RAPD ve mikrosatellitler gibi genetik markörlerle belirlenmektedir.

MARKÖR DESTEKLİ SELEKSİYON 1900’lü yılların başında ortaya atıldı Polimorfik lokus bilgileri kullanılmakta Uygun genetik markörlerin olmayışı nedeniyle sınırlı kalmıştır 1980’li yıllarda DNA seviyesindeki polimorfizmlerin keşfi MAS’ın pratikte uygulanabilmesi için Øİlgili özellikten sorumlu QTL’nin belirlenmesi ØQTL’nin markörlerin test edilebileceği hedef popülasyonlarda doğrulanması ØFenotipik ve genetik bilginin birleştirilmesi ØMarkör lokusu ile QTL arasındaki ilişki kesinleştirildiğinde Økalıtım yoluyla bireylere aktarılan QTL allelini belirlemek de mümkündür ØBu bilgi damızlık hayvanların seleksiyonunda kullanılabilmektedir

MARKÖR DESTEKLİ SELEKSİYON Markör destekli seleksiton ile; ØMevcut genetik çeşitlilikten faydalanma kolaylaşır ØArzu edilen özelliklerin tümünün genetik ilerletilmesinde kullanılabilir ØKalıtım derecesi düşük ØÖlçülmesi zor ve masraflı ØTek cinsiyette ifade edilen ØErgin dönemde ifade edilen üÖzellikler için erken ve isabetli bir seleksiyon yapma imkânı sunmaktadır. Hayvanların genotipleri: ØDoğumda ØKan, tükürük ve idrar

MARKÖR DESTEKLİ SELEKSİYON MAS geleneksel ıslah yöntemlerindeki nesiller arası sürenin genetik tahmin doğruluğunu MAS uygulamaları ØGünümüz ıslah yöntemlerinin etkinliğini arttırmakta ØYeni özelliklerin seleksiyonu için de olanaklar sağlayacak üABD, İngiltere, Kanada, Brezilya, Avustralya ve Yeni Zelanda’da faaliyet gösteren merkezler yetiştiricilere markör destekli seleksiyon imkânı sunmaktadır.

SONUÇ Moleküler markörler uygulamaları ile birlikte ØVerim seviyesinin önceden tahmini ØGenetik ilerlemeye yüksek katkı ØKesim sonrası değerlendirilebilen özellikler ØSadece tek cinsiyette ifade edilen özelliklerde her iki cinsiyette birden seleksiyon uygulanmasını mümkün hale getirmekte Bu yeni yapıda; ØFenotipik performansa dayalı geleneksel seleksiyon ØIslah programları ØGenetik bilgi MAS’ın daha fazla özellik için uygulanması ve etkinliğinin arttırılması ØÇiftlik hayvanlarında kantitatif karakter lokuslarının belirlenmesine bağlıdır Hayvanların genetik kapasiteleri daha kısa sürede arttırılabilir ve ülke ekonomisine önemli ölçüde katkı sağlanabilir.