Îáçîðû, ïðîáëåìû, èòîãè ÑÅËÜÑÊÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÀß ÁÈÎËÎÃÈß, 2011, ¹ 5 (îáçîð) ÀÑÑÎÖÈÀÒÈÂÍÎÅ ÊÀÐÒÈÐÎÂÀÍÈÅ Ó ÐÀÑÒÅÍÈÉ

ÑÅËÜÑÊÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÀß ÁÈÎËÎÃÈß, 2011, ¹ 5
Îáçîðû, ïðîáëåìû, èòîãè
ÓÄÊ 631.52:575:58.084
ÀÑÑÎÖÈÀÒÈÂÍÎÅ ÊÀÐÒÈÐÎÂÀÍÈÅ Ó ÐÀÑÒÅÍÈÉ
(îáçîð)
Þ.Â. ×ÅÑÍÎÊÎÂ, À.Ì. ÀÐÒÅÌÜÅÂÀ
Äàåòñÿ îïðåäåëåíèå ïîäõîäó, îñíîâàííîìó íà àññîöèàòèâíîì êàðòèðîâàíèè ïðè ãåíåòè÷åñêèõ
èññëåäîâàíèÿõ. Ïðîâîäèòñÿ åãî ñðàâíåíèå ñ òðàäèöèîííûì ìåòîäîì êàðòèðîâàíèÿ êîíòðîëèðóþùèõ
êîëè÷åñòâåííûå ïðèçíàêè õðîìîñîìíûõ ëîêóñîâ (QTL) ïî ãåíåòè÷åñêîé è ñåëåêöèîííîé ïåðñïåêòèâíîñòè (êðàòêî ïåðå÷èñëåíû îñíîâíûå ýòàïû QTL-êàðòèðîâàíèÿ, îïèñàíà êîíöåïöèÿ íåðàâíîâåñíîãî
ñöåïëåíèÿ, ïîäðîáíî ðàññìîòðåí ïðèíöèï àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ — ñîâðåìåííîãî ìåòîäà ÄÍÊãåíîòèïèðîâàíèÿ). Íà êîíêðåòíûõ ïðèìåðàõ ïîêàçàíî, ÷òî àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå ïîçâîëÿåò íå
òîëüêî îñóùåñòâëÿòü àíàëèç, êëàññèôèöèðîâàòü è ãðóïïèðîâàòü åñòåñòâåííûå è ñåëåêöèîííûå ïîïóëÿöèè (äèêèå âèäû, ïðèìèòèâíûå ôîðìû, ñîðòà, ëèíèè), ñîõðàíÿåìûå â ãåííûõ áàíêàõ ãåíåòè÷åñêèõ ðåñóðñîâ ðàñòåíèé, íî è áîëåå ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü èõ â ïðàêòè÷åñêîé ñåëåêöèè ñ öåëüþ óëó÷øåíèÿ
âîçäåëûâàåìûõ êóëüòóð.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå, àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå, ðàñòåíèÿ, ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå.
Keywords: linkage disequilibrium, association mapping, plants, practice.
Íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíûå óñïåõè ãåíåòèêè è ñåëåêöèè â îáëàñòè ðàñòåíèåâîäñòâà, ñâÿçàííûå ïðåæäå âñåãî ñ ðàçâèòèåì è ïðèìåíåíèåì ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ è ìàðêåðíîé ïîìîùè ñåëåêöèè, óçêèé ãåíåòè÷åñêèé áàçèñ ñîâðåìåííûõ ñîðòîâ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ ðàñòåíèé îñòàåòñÿ ñåðüåçíîé ïðåãðàäîé äëÿ èõ óëó÷øåíèÿ è ïîääåðæàíèÿ ñòàáèëüíî âûñîêîé ïðîäóêòèâíîñòè.
Ïðè÷èíîé òîìó âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ãåíåòè÷åñêè îäíîðîäíûõ ñîðòîâ ê
ñóùåñòâóþùèì è ïîòåíöèàëüíûì àáèîòè÷åñêèì è áèîòè÷åñêèì ñòðåññàì, à
òàêæå âîçðàñòàíèå òðåáîâàíèé ê êà÷åñòâó ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîé ïðîäóêöèè,
âêëþ÷àÿ ìåäèöèíñêèå àñïåêòû ïèòàíèÿ (1).  ýòèõ óñëîâèÿõ êîëëåêöèè ìèðîâûõ ãåíåòè÷åñêèõ ðåñóðñîâ ðàñòåíèé (ÃÐÐ), âêëþ÷àÿ äèêèå âèäû, ñòàðîìåñòíûå
è ñîçäàííûå íà èõ îñíîâå ñîâðåìåííûå ñåëåêöèîííûå ñîðòà, ñòàíîâÿòñÿ âàæíåéøèì ðåçåðâóàðîì ïðèðîäíîé ãåíåòè÷åñêîé èçìåí÷èâîñòè, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëåäñòâèå ïðîèñõîäèâøèõ â ïðîòÿæåííîì âðåìåííîì ïðîìåæóòêå ýâîëþöèîííî-ãåíåòè÷åñêèõ ñîáûòèé — àäàïòàöèè ê ñòðåññàì è îäîìàøíèâàíèÿ (2, 3). Ýôôåêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ex situ ñîõðàíÿåìûõ ÃÐÐ, â òîì
÷èñëå ñîâðåìåííîãî ñåëåêöèîííîãî ìàòåðèàëà (èíáðåäíûå, ìóòàíòíûå, ðåêîìáèíàíòíûå ëèíèè), â ïðàêòè÷åñêîé ñåëåêöèè æèçíåííî íåîáõîäèìî. Îäíàêî
òàêèå õîçÿéñòâåííî âàæíûå ïðèçíàêè, êàê ïðîäóêòèâíîñòü è êà÷åñòâî, óñòîé÷èâîñòü ê ðàçëè÷íûì ñòðåññàì, à òàêæå íåêîòîðûå ôîðìû óñòîé÷èâîñòè ê çàáîëåâàíèÿì, êàê ïðàâèëî, íå òîëüêî ïîëèãåííû, íî è «ìíîãîôàêòîðíû» è çà÷àñòóþ ñèëüíî çàâèñÿò îò âçàèìîäåéñòâèÿ ãåíîòèï—ñðåäà (2, 4). Êîíòðîëü ïîäîáíûõ ñëîæíûõ ïðèçíàêîâ îáû÷íî ñâÿçûâàþò ñ ëîêóñàìè êîëè÷åñòâåííûõ
ïðèçíàêîâ, èëè QTL (5).  òî æå âðåìÿ èäåíòèôèöèðîâàòü QTL òîëüêî íà îñíîâå êëàññè÷åñêîãî ôåíîòèïè÷åñêîãî àíàëèçà äîâîëüíî òðóäíî (6). Âûÿâëåíèå
õîçÿéñòâåííî öåííûõ QTL îòíîñèòñÿ ê àãðîíîìè÷åñêè âàæíûì çàäà÷àì, à èõ
èñïîëüçîâàíèå äëÿ óëó÷øåíèÿ âîçäåëûâàåìûõ âèäîâ ðàñòåíèé âñå ÷àùå òðåáóåò
óñòàíîâëåíèÿ òî÷íîãî ìåñòîïîëîæåíèÿ èäåíòèôèöèðîâàííûõ QTL íà õðîìîñîìàõ, ÷òî íà ñîâðåìåííîì ýòàïå ðàçâèòèÿ ãåíåòèêè è ñåëåêöèè äîñòèãàåòñÿ ñ
ïîìîùüþ ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ (4, 5).  ýòîé ñâÿçè âàæíåéøåé öåëüþ ëþáîãî ãåíåòè÷åñêîãî êàðòèðîâàíèÿ ñòàíîâèòñÿ îïðåäåëåíèå íåéòðàëüíî íàñëåäóåìûõ ìàðêåðîâ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò ãåíåòè÷åñêèõ äåòåðìèíàíò
(ëîêóñîâ èëè ãåíîâ), êîíòðîëèðóþùèõ ïðîÿâëåíèå òåõ èëè èíûõ, â òîì ÷èñëå
3
êîëè÷åñòâåííûõ, ïðèçíàêîâ. Ãåíåòè÷åñêîå êàðòèðîâàíèå QTL íà ñîâðåìåííîì
ýòàïå ïðåèìóùåñòâåííî îñóùåñòâëÿþò äâóìÿ ñïîñîáàìè: ñ ïîìîùüþ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ïîïóëÿöèé (òàê íàçûâàåìûå äâóðîäèòåëüñêèå êàðòèðóþùèå ïîïóëÿöèè), òî åñòü ìåòîäîì êàðòèðîâàíèÿ ëîêóñîâ êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ, èëè
QTL-êàðòèðîâàíèåì, è ïîñðåäñòâîì èñïîëüçîâàíèÿ ãåíîòèïîâ èç åñòåñòâåííûõ
ïîïóëÿöèé èëè îáðàçöîâ èç êîëëåêöèé ÃÐÐ, òî åñòü íà îñíîâå ïîäõîäà, íàçâàííîãî êàðòèðîâàíèåì ïî íåðàâíîâåñíîìó ñöåïëåíèþ, èëè àññîöèàòèâíûì
êàðòèðîâàíèåì. Äåòàëè òðàäèöèîííîãî QTL-êàðòèðîâàíèÿ áûëè îïèñàíû íàìè
ðàíåå (5). Äëÿ òîãî ÷òîáû ñðàâíèòü ãåíåòè÷åñêóþ è ñåëåêöèîííóþ ïåðñïåêòèâíîñòü óêàçàííûõ àëüòåðíàòèâíûõ ïîäõîäîâ, â íàñòîÿùåé ðàáîòå êðàòêî ïåðå÷èñëåíû îñíîâíûå ýòàïû QTL-êàðòèðîâàíèÿ, îïèñàíà êîíöåïöèÿ íåðàâíîâåñíîãî ñöåïëåíèÿ, ïîäðîáíî ðàññìîòðåí ïðèíöèï àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ — ñîâðåìåííîãî ìåòîäà ÄÍÊ-ãåíîòèïèðîâàíèÿ, ïîçâîëÿþùåãî ïðîâîäèòü ñêðèíèíã îáðàçöîâ ÃÐÐ èëè ñåëåêöèîííîãî ìàòåðèàëà ñ âûñîêèì
ðàçðåøåíèåì îäíîâðåìåííî ïî øèðîêîìó êðóãó àëëåëåé.
Í å ð à â í î â å ñ í î å ñ ö å ï ë å í è å. Âïåðâûå òåðìèí «íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå» (linkage disequlibrium; LD), êàê è ñàìà êîíöåïöèÿ LD, áûëè ïðåäëîæåíû H.S. Jennings â 1917 ãîäó. Ïîçæå íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå
ñòàëî òàêæå èçâåñòíî êàê «íåðàâíîâåñèå ãàìåòíîé ôàçû», «ãàìåòè÷åñêîå íåðàâíîâåñèå» è «àëëåëüíàÿ àññîöèàöèÿ».  îòå÷åñòâåííîé ëèòåðàòóðå ïåðâîå
óïîìèíàíèå î íåðàâíîâåñíîì ñöåïëåíèè è î âîçìîæíîñòè åãî èñïîëüçîâàíèÿ
â ïðàêòè÷åñêîé ñåëåêöèè ðàñòåíèé, à òàêæå äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ýâîëþöèîííûõ
îòíîøåíèé ó ðàçëè÷íûõ âèäîâ ðàñòèòåëüíûõ ôîðì ïðèâåäåíî â 1985 ãîäó â
ìîíîãðàôèè À.À. Æó÷åíêî è À.Á. Êîðîëÿ (2).  ñîâðåìåííîé òðàêòîâêå
LD — ýòî ñóùåñòâîâàíèå êîððåëÿöèè ìåæäó ïîëèìîðôèçìàìè, íàïðèìåð
íà óðîâíå åäèíè÷íîãî íóêëåîòèäà (òàê íàçûâàåìûå SNP — single nucleotide
polymorphism) èëè ëþáûõ äðóãèõ ãåíåòè÷åñêè ìàðêèðîâàííûõ ëîêóñîâ,
âñëåäñòâèå íàëè÷èÿ ó íèõ îáùåé èñòîðèè ìóòàöèé è ðåêîìáèíàöèé. Ïîä
èñòîðèåé ìû áóäåì ïîíèìàòü ÷åðåäó ãåíåòè÷åñêèõ ñîáûòèé (ìóòàöèé èëè
ðåêîìáèíàöèé), ïðîèñõîäèâøèõ â îïðåäåëåííûé âðåìåííî́é (èñòîðè÷åñêèé)
ïðîìåæóòîê.  öåëîì äëÿ ðîäñòâåííûõ èëè ñëó÷àéíî ýâîëþöèîííî ñîïðÿæåííûõ ïîïóëÿöèé ñ íåçàâèñèìî ñåãðåãèðóþùèìè ëîêóñàìè â îòñóòñòâèå îòáîðà, ìóòàöèé èëè ìèãðàöèè èõ ïîëèìîðôíûõ ëîêóñîâ áóäåò õàðàêòåðíî ãåíåòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñíîãî ñöåïëåíèÿ.  ïðîòèâîïîëîæíîñòü ýòîìó
âçàèìîñâÿçü, îòáîð è ïðèìåñü (òî åñòü ïðèâíåñåíèå â ïîïóëÿöèþ íîâûõ ãåíîòèïîâ ñ íîâûìè ãåíàìè è/èëè àëëåëÿìè) óâåëè÷èâàþò óðîâåíü LD.
Òåðìèíû «ñöåïëåíèå» è «LD» ÷àñòî ïóòàþò. Ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî
õîòÿ ñöåïëåíèå è LD ñâÿçàíû äðóã ñ äðóãîì, ýòî ñîâåðøåííî ðàçíûå ïîíÿòèÿ. Ñöåïëåíèå èìååò îòíîøåíèå ê ñîâìåñòíîìó íàñëåäîâàíèþ ëîêóñîâ
âñëåäñòâèå èõ ôèçè÷åñêîãî ñöåïëåíèÿ (ñâÿçè) íà õðîìîñîìå, â òî âðåìÿ êàê
LD êàñàåòñÿ êîððåëÿöèè ìåæäó àëëåëÿìè â ïîïóëÿöèè. Ïóòàíèöà ïðîèñõîäèò ïîòîìó, ÷òî òåñíîå ãåíåòè÷åñêîå ñöåïëåíèå ìîæåò ïðèâîäèòü ê âûñîêîìó íåðàâíîâåñíîìó ñöåïëåíèþ. Òàê, åñëè ðàññòîÿíèå ìåæäó äâóìÿ ìóòàöèÿìè ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî îñíîâàíèé, òî, ñêîðåå âñåãî, ñåëåêöèîííîå
äàâëåíèå è äðåéô ó íèõ áûëè îäèíàêîâûìè íà ïðîòÿæåíèè îïðåäåëåííîãî
ïðîìåæóòêà âðåìåíè. Ïîñêîëüêó ðåêîìáèíàöèÿ ìåæäó áëèçêî ðàñïîëîæåííûìè îñíîâàíèÿìè — ÿâëåíèå ðåäêîå, òî ñîâìåñòíîå ïðèñóòñòâèå (íàñëåäîâàíèå äðóã ñ äðóãîì) ýòèõ ãåíåòè÷åñêèõ ëîêóñîâ èëè SNP âûñîêî êîððåëèðóåò è òåñíîå ñöåïëåíèå ïðèâåäåò ê âûñîêèì çíà÷åíèÿì íåðàâíîâåñíîãî
ñöåïëåíèÿ. È íàîáîðîò, SNP íà ðàçíûõ õðîìîñîìàõ èñïûòûâàþò íåîäèíàêîâîå äàâëåíèå îòáîðà è ñåãðåãèðóþò íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà, ïîýòîìó ýòè
SNP èìåþò î÷åíü íèçêèé óðîâåíü êîððåëÿöèè äðóã ñ äðóãîì è, êàê ñëåäñòâèå, íèçêîå íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå.
 öåëîì ñöåïëåíèå — ýòî ïðèñóòñòâèå â îäíîé ãðóïïå ñöåïëåíèÿ/õðîìîñîìå ïàðû (èëè áîëüøåãî ÷èñëà) ëîêóñîâ/ãåíîâ. Ñöåïëåííîñòü
4
íîðìàëüíî ïðîÿâëÿåòñÿ êàê ñòàòèñòè÷åñêàÿ òåíäåíöèÿ ñîâìåñòíîãî íàñëåäîâàíèÿ ñâÿçàííûõ àëëåëåé. Íàïðèìåð, ïîñêîëüêó öâåò âîëîñ è ãëàç ñöåïëåíû, òî ðåáåíîê, óíàñëåäîâàâøèé öâåò ãëàç îäíîãî ðîäèòåëÿ, âåðîÿòíî,
òàêæå óíàñëåäóåò è öâåò åãî âîëîñ. È íàîáîðîò, íå óíàñëåäîâàâ öâåò ãëàç,
îí, ñêîðåå âñåãî, íå ñìîæåò óíàñëåäîâàòü è öâåò âîëîñ. Äåòè îòíîñèòåëüíî
ðåäêî íàñëåäóþò òîëüêî îäèí èç ñöåïëåííûõ ïðèçíàêîâ, õîòÿ ýòî âñå æå
ìîæåò ñëó÷àòüñÿ áëàãîäàðÿ êðîññèíãîâåðó, äåéñòâèþ êîòîðîãî, âåðîÿòíåå
âñåãî, ïîäâåðæåíû ëîêóñû â óäàëåííûõ ó÷àñòêàõ õðîìîñîìû. Íà ýòèõ
ïðèíöèïàõ áàçèðóåòñÿ òåõíèêà êàðòîãðàôèðîâàíèÿ õðîìîñîì.
Óñòàíîâëåíèå ñöåïëåíèÿ ìåæäó ãåíàìè â ïîïóëÿöèîííîé ãåíåòèêå
÷åëîâåêà ïðîâîäÿò íà îñíîâàíèè ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà ñåãðåãàöèè ïðèçíàêîâ â ñåìüÿõ ñ ðàçâåòâëåííûìè ðîäîñëîâíûìè. ×àùå âñåãî ïðè ýòîì èñïîëüçóþò ìåòîä îöåíêè ìàêñèìàëüíîãî ïðàâäîïîäîáèÿ (7, 8), äëÿ ÷åãî ïîäñ÷èòûâàþò äåñÿòè÷íûé ëîãàðèôì øàíñîâ — LOD (logarithm of the odds) (9),
ãäå øàíñû (odds) âûðàæàþòñÿ êàê îòíîøåíèå âåðîÿòíîñòè òîãî, ÷òî äâà ãåíà
â íàáëþäàåìîé ðîäîñëîâíîé ñöåïëåíû (0 < Q < 0,5), ê òîé æå âåðîÿòíîñòè
ïðè îòñóòñòâèè ñöåïëåíèÿ (Q = 0,5). Åñëè çíà÷åíèå LOD > +3, ãåíû ëîêàëèçîâàíû â îäíîé õðîìîñîìå, ïðè÷åì ìàêñèìàëüíî ïðàâäîïîäîáíàÿ îöåíêà
ñîîòâåòñòâóåò íàèáîëüøåìó çíà÷åíèþ LOD. Ïðè çíà÷åíèÿõ LOD < −2 ãåíû
íå ñöåïëåíû, òî åñòü ëîêàëèçîâàíû â ðàçíûõ õðîìîñîìàõ èëè íà ðàçíûõ
êîíöàõ îäíîé õðîìîñîìû. Ñòàòèñòè÷åñêóþ îáðàáîòêó ðîäîñëîâíûõ îáû÷íî
ïðîâîäÿò ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðíûõ ïðîãðàìì, ñàìûå èçâåñòíûå èç êîòîðûõ LIPED, CRIMAP è LINKAGE (10, 11). Òîò æå ïðèíöèï îöåíêè ñöåïëåíèÿ ñòàë ïðèìåíÿòüñÿ â ïîïóëÿöèîííîé ãåíåòèêå ðàñòåíèé (5, 8).
 òî æå âðåìÿ, êàê îòìå÷àëîñü âûøå, íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå â
ïîïóëÿöèè — ýòî ñòàòèñòè÷åñêàÿ òåíäåíöèÿ íåêîòîðûõ àëëåëåé íàõîäèòüñÿ
(â ñîìàòè÷åñêèõ êëåòêàõ èëè ãàìåòàõ) âìåñòå ñ èíûìè êîíêðåòíûìè àëëåëÿìè â äðóãîì ëîêóñå. Ïðîùå ãîâîðÿ, LD — íåñëó÷àéíàÿ àññîöèàöèÿ àëëåëåé â ðàçíûõ ëîêóñàõ. Íàïðèìåð, åñëè íàáëþäàåòñÿ ñêëîííîñòü îñîáåé,
ïðîÿâëÿþùèõ ïðèçíàê À, îáíàðóæèâàòü è ïðèçíàê Á (ïðè÷åì ýòè ïðèçíàêè, âçÿòûå âìåñòå, èìåþò àäàïòèâíûå ïðåèìóùåñòâà ïî ñðàâíåíèþ ñ òåì,
êîãäà îíè ïðîÿâëÿþòñÿ âðîçü, â ñèëó ÷åãî áóäåò ïîâûøåíà ÷àñòîòà òàêîãî
äóýòà, òðèî è ò.ä. îòíîñèòåëüíî ïðî÷èõ êîìáèíàöèé), òî îíà ìîæåò óêàçûâàòü íà íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå. Ïðîÿâëÿåòñÿ íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå
êàê òåíäåíöèÿ ÷àñòîòû êîìáèíàöèé àëëåëåé â ðàçëè÷íûõ ëîêóñàõ îòêëîíÿòüñÿ îò ÷àñòîò, îæèäàåìûõ îòäåëüíî äëÿ êàæäîãî èç àëëåëåé â ïîïóëÿöèè.
È ç ì å ð å í è å í å ð à â í î â å ñ í î ã î ñ ö å ï ë å í è ÿ. Äëÿ ðàñ÷åòà íåðàâíîâåñíîãî ñöåïëåíèÿ áûëî ïðåäëîæåíî ìíîæåñòâî ñòàòèñòè÷åñêèõ
ïîäõîäîâ.  ðÿäå ðàáîò (12, 13) äîñòàòî÷íî ïîäðîáíî ðàññìîòðåíû ïðåèìóùåñòâà è íåäîñòàòêè êàæäîãî èç íèõ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ñòàòèñòè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, èñïîëüçóåìûìè äëÿ èçìåðåíèÿ LD, ñëóæàò
r2 è D'. ×òîáû ðàçîáðàòüñÿ â íèõ, ïðåäñòàâèì ïàðó ëîêóñîâ ñ àëëåëÿìè À è
à â îäíîì è B è b — â äðóãîì ëîêóñå. Åñëè êàæäûé ëîêóñ áóäåò èìåòü àëëåëüíûå ÷àñòîòû ñîîòâåòñòâåííî πA, πa, πB è πb, òî ðåçóëüòèðóþùèå ÷àñòîòû ãàïëîòèïîâ ìîæíî âûðàçèòü êàê πAÂ, πÀb, πaB è πab. Ïîñêîëüêó îñíîâíîé êîìïîíåíò âñåõ LD ñòàòèñòèê — óñòàíîâëåíèå ðàçëè÷èÿ ìåæäó íàáëþäàåìûìè è îæèäàåìûìè ÷àñòîòàìè ãàïëîòèïîâ, âåëè÷èíó D â ýòîì ñëó÷àå
âû÷èñëÿþò êàê Dab = (πA − πA πB). Îòëè÷èòåëüíàÿ îñîáåííîñòü ýòèõ ìàòåìàòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé ëåæèò â óñòàíîâëåíèè ïðîïîðöèé òàêîãî ðàçëè÷èÿ.
Ïåðâóþ èç äâóõ âåëè÷èí, r 2 , òàêæå îáîçíà÷àåìóþ â íàó÷íîé ëèòåðàòóðå ∆2, ðàññ÷èòûâàþò òàê:
r2 =
(Dab )2
π A πa π B πb
.
Ïîêàçàòåëü r 2 ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê êâàäðàò êîððåëÿöèîííîãî êî5
ýôôèöèåíòà äâóõ ëîêóñîâ (14). Îäíàêî åñëè ó äâóõ ëîêóñîâ íå ïðîÿâëÿþòñÿ
èäåíòè÷íûå ÷àñòîòû àëëåëåé, âåëè÷èíà, ðàâíàÿ 1, äëÿ ýòîãî ïîêàçàòåëÿ íåâîçìîæíà. Ñòàòèñòè÷åñêóþ äîñòîâåðíîñòü (Ð) äëÿ LD îáû÷íî âû÷èñëÿþò, èñïîëüçóÿ ëèáî òî÷íûé òåñò Ôèøåðà (15) äëÿ ñðàâíåíèÿ ñàéòîâ ñ äâóìÿ àëëåëÿìè
â êàæäîì ëîêóñå, ëèáî ìóëüòèôàêòîðèàëüíûé àíàëèç ïåðìóòàöèé (8) äëÿ ñðàâíåíèÿ ñàéòîâ, ñîäåðæàùèõ áîëåå ÷åì äâà àëëåëÿ â êàæäîì èëè â îáîèõ ñàéòàõ.
Àëüòåðíàòèâíî âåëè÷èíó LD, îáîçíà÷àåìóþ D' (16), âû÷èñëÿþò ñëåäóþùèì îáðàçîì:
D′ =
è
D′ =
(Dab )2
äëÿ
Dab > 0
(Dab )2
äëÿ
Dab > 0.
min(π Aπ b , π aπ B )
min(π Aπ B , π aπ b )
D' óñòàíàâëèâàþò íà îñíîâå íàáëþäàåìûõ ÷àñòîò àëëåëåé, ïîýòîìó âåëè÷èíà óêàçàííîãî ïîêàçàòåëÿ âàðüèðóåò îò 0 äî 1, äàæå åñëè àëëåëüíûå ÷àñòîòû äëÿ ëîêóñîâ ðàçëè÷íû. D' áóäåò ìåíüøå 1 òîëüêî â ñëó÷àå, êîãäà èìåþòñÿ âñå ÷åòûðå âîçìîæíûõ ãàïëîòèïà (îò haploid/genotype). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî
ïðåäïîëàãàåìàÿ ðåêîìáèíàöèÿ ïðîèçîøëà ìåæäó äâóìÿ ëîêóñàìè.
Õîòÿ íè r 2 , íè D' íå áåññïîðíû ïðè àíàëèçå îáðàçöîâ ìàëûõ ðàçìåðîâ
è/èëè ñ íèçêèìè ÷àñòîòàìè àëëåëåé, êàæäûé èç íèõ èìååò ñâîè ïðåèìóùåñòâà.  òî âðåìÿ êàê r 2 «ñóììèðóåò» îáå (ðåêîìáèíàöèîííóþ è ìóòàöèîííóþ)
èñòîðèè, D' «çàìåðÿåò» òîëüêî ðåêîìáèíàöèîííóþ è âñëåäñòâèå ýòîãî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòàòèñòè÷åñêè áîëåå àêêóðàòíûé ïàðàìåòð ïðè óñòàíîâëåíèè
ðåêîìáèíàöèîííûõ ðàçëè÷èé. Îäíàêî D' ñòðîãî çàâèñèò îò ìàëîãî ðàçìåðà
îáðàçöà, ÷òî âûðàæàåòñÿ â âûñîêîé ñòåïåíè íåóñòîé÷èâîñòè åãî ïîâåäåíèÿ
ïðè ñðàâíåíèè ëîêóñîâ ñ íèçêèìè àëëåëüíûìè ÷àñòîòàìè. Ýòî ïðîèñõîäèò
èç-çà óìåíüøåíèÿ âåðîÿòíîñòè îáíàðóæåíèÿ âñåõ ÷åòûðåõ àëëåëüíûõ êîìáèíàöèé ñ íèçêîé ÷àñòîòîé ïîëèìîðôèçìà, äàæå åñëè ëîêóñû íå ñâÿçàíû. Ïîýòîìó ïðè àññîöèàòèâíûõ èññëåäîâàíèÿõ ïðåäïî÷òèòåëüíåé èñïîëüçîâàòü ïîêàçàòåëü r 2 êàê óêàçûâàþùèé íà âîçìîæíóþ êîððåëÿöèþ ìàðêåðîâ ñ íóæíûì
QTL. Äåòàëè ðàñ÷åòîâ çíà÷åíèé r 2 è D', à òàêæå ãèïîòåòè÷åñêèå ñöåíàðèè íåðàâíîâåñíîãî ñöåïëåíèÿ ìåæäó ñöåïëåííûìè ïîëèìîðôíûìè ëîêóñàìè,
ïðè÷èíîé ïîëèìîðôèçìà êîòîðûõ áûëè ðàçëè÷íûå ìóòàöèîííûå è ðåêîìáèíàöèîííûå èñòîðèè (ñîáûòèÿ), äåìîíñòðèðóþùèå ïîâåäåíèå âåëè÷èí r 2 è D',
ïðèâåäåíû â ñïåöèàëüíûõ îáçîðàõ (17, 18).
Ò ð à ä è ö è î í í î å ê à ð ò è ð î â à í è å QTL. Ïðåæäå ÷åì
ðàññìîòðåòü îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ ó ðàñòåíèé, à òàêæå ïðèìåðû åãî ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ, ïðîàíàëèçèðóåì
è êðàòêî îáñóäèì íåêîòîðûå îñîáåííîñòè êàðòèðîâàíèÿ QTL, îñíîâàííîãî
íà äâóðîäèòåëüñêîì ñêðåùèâàíèè. Ïîäðîáíî ìåòîäîëîãèÿ è îñíîâíûå
ïðèíöèïû äâóðîäèòåëüñêîãî êàðòèðîâàíèÿ ëîêóñîâ êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ, âêëþ÷àÿ ïîñòðîåíèå ìîëåêóëÿðíî-ãåíåòè÷åñêèõ êàðò ãðóïï ñöåïëåíèÿ ó ðàçëè÷íûõ âèäîâ âûñøèõ ðàñòåíèé, îïèñàíû íàìè ðàíåå (5).
Äëÿ èäåíòèôèêàöèè è òðàäèöèîííîãî êàðòèðîâàíèÿ QTL íåîáõîäèìî,
âî-ïåðâûõ, ñîçäàòü êàðòèðóþùèå ïîïóëÿöèè. Îáû÷íî òàêîâûìè áûâàþò ãåíîòèïû F2, áåêêðîññíûå ôîðìû (BC), ëèíèè äâîéíûõ ãàïëîèäîâ (DH), ðåêîìáèíàíòíûå èíáðåäíûå ëèíèè (RIL) èëè ïî÷òè èçîãåííûå ëèíèè (NIL),
ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå ñêðåùèâàíèÿ äâóõ ðîäèòåëüñêèõ ãåíîòèïîâ, îòëè÷àþùèõñÿ äðóã îò äðóãà ïî ïðèçíàêó èëè ïðèçíàêàì, êîòîðûå íåîáõîäèìî
èçó÷èòü. Âî-âòîðûõ, äîëæåí áûòü èäåíòèôèöèðîâàí è ãåíîòèïèðîâàí íàáîð
ïîëèìîðôíûõ ÄÍÊ-ìàðêåðîâ, ïîçâîëÿþùèé ðàçëè÷àòü ðîäèòåëüñêèå ãåíîòèïû è ñåãðåãèðóþùèå ëèíèè êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè. Äëÿ ýòîãî, ïðåæäå âñåãî, îöåíèâàþò ðîäèòåëüñêèå ôîðìû, è åñëè âûáðàííûé äëÿ ãåíîòèïèðîâàíèÿ
6
ìîëåêóëÿðíûé ìàðêåð îêàçûâàåòñÿ ïîëèìîðôíûì, òî âñå îñîáè (ëèíèè) êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè ãåíîòèïèðóþò òàêèìè ïðîÿâèâøèìè ïîëèìîðôèçì ó
ðîäèòåëåé ìàðêåðàìè. Ïîëó÷åííûå ãåíîòèïè÷åñêèå ìàðêåðíûå äàííûå êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè èñïîëüçóþò äëÿ ïîñòðîåíèÿ ãåíåòè÷åñêîé êàðòû ñöåïëåíèÿ. Ãîòîâûå êàðòû ñöåïëåíèÿ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ãðàôè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ïîðÿäêà (ïîçèöèÿ) è ñöåïëåíèÿ (îòíîñèòåëüíàÿ ãåíåòè÷åñêàÿ äèñòàíöèÿ â
ñàíòèìîðãàíèäàõ — ñÌ) ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ âäîëü ãðóïï ñöåïëåíèÿ èëè
ñåãìåíòîâ îòäåëüíûõ õðîìîñîì. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïîñðåäñòâîì îïðåäåëåíèÿ
óðîâíÿ ðåêîìáèíàöèè ìåæäó ìàðêåðíûìè ëîêóñàìè. Â-òðåòüèõ, òàêèå íàñûùåííûå ìîëåêóëÿðíûìè ìàðêåðàìè êàðòèðóþùèå ïîïóëÿöèè, âêëþ÷àþùèå
áîëüøîå ÷èñëî ïîòîìêîâ èëè ëèíèé (êàê ïðàâèëî, íå ìåíåå 100-150) îöåíèâàþò â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ îêðóæàþùåé ñðåäû äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ðàñùåïëåíèÿ ïî àíàëèçèðóåìîìó ïðèçíàêó ñðåäè èçó÷àåìûõ ïîòîìêîâ èëè ëèíèé ñîîòâåòñòâóþùåé êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè. Åñëè ïîðÿäîê ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ, êîòîðûìè íàñûùåíà êàðòèðóþùàÿ ïîïóëÿöèÿ, ñòàòèñòè÷åñêè êîððåëèðóåò ñ ôåíîòèïè÷åñêèìè ïðèçíàêàìè ñîñòàâëÿþùèõ åå îñîáåé, à QTL, îïðåäåëÿþùèå èçó÷àåìûé ïðèçíàê, — ñ áëèçêî ðàñïîëîæåííûìè ê ýòèì ëîêóñàì ìàðêåðàìè, òî òàêèå QTL ñ÷èòàþòñÿ èäåíòèôèöèðîâàííûìè.
Òî÷íîñòü QTL-êàðòèðîâàíèÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ãåíåòè÷åñêîé èçìåí÷èâîñòè (èëè ãåíåòè÷åñêèõ ïðåäïîñûëîê), îõâàòûâàåìîé êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèåé, ðàçìåðà ñàìîé êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè è ÷èñëà çàäåéñòâîâàííûõ ìàðêåðíûõ ëîêóñîâ. Åñëè QTL, îïðåäåëÿþùèå ïðîÿâëåíèå
èçó÷àåìîãî ïðèçíàêà, àêêóðàòíî èäåíòèôèöèðîâàíû ìåòîäîì êàðòèðîâàíèÿ
ëîêóñîâ êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ, òî â ýòîì ñëó÷àå ìàðêåðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íàèáîëåå ýôôåêòèâíûé èíñòðóìåíò äëÿ óëó÷øåíèÿ âîçäåëûâàåìûõ ðàñòåíèé. Òàêîé èíñòðóìåíò ïîìîãàåò ìîáèëèçîâàòü íóæíûå ãåíû èëè
ëîêóñû õðîìîñîì èç äîíîðíûõ ëèíèé â ðåöèïèåíòíîì îðãàíèçìå ïîñðåäñòâîì òàê íàçûâàåìîé ìàðêåðíîé ïîìîùè ñåëåêöèè (îòáîðó). Õîòÿ òðàäèöèîííîå QTL-êàðòèðîâàíèå îñòàåòñÿ è áóäåò îñòàâàòüñÿ âàæíûì ïðèåìîì èäåíòèôèêàöèè æåëàåìûõ ãåíîâ/ëîêóñîâ â õðîìîñîìàõ ðàñòåíèé, îíî óæå ñòàëî
ñâîåîáðàçíûì «ñîâðåìåííûì êëàññè÷åñêèì ìåòîäîì» àíàëèçà, â öåëîì äîñòàòî÷íî íåäåøåâûì. Ê òîìó æå ýòîò ïîäõîä èìååò íèçêîå ðàçðåøåíèå è äàåò
âîçìîæíîñòü îöåíèòü âñåãî íåñêîëüêèõ àëëåëåé çà äîâîëüíî äëèòåëüíûé ïåðèîä âðåìåíè. Òàê, èç-çà îãðàíè÷åííîãî ÷èñëà ðåêîìáèíàöèîííûõ ñîáûòèé
íà ïðîòÿæåíèè ñîçäàíèÿ êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè àíàëèç ñöåïëåíèÿ ó ðàñòåíèé ïîçâîëÿåò îïðåäåëÿòü ïîëîæåíèå QTL ëèøü â î÷åíü óçêîì èíòåðâàëå —
êàê ïðàâèëî, îò 10 äî 20 ñÌ. Ýòî ñëóæèò îäíèì èç îñíîâíûõ ïðåïÿòñòâèé, íå
ïîçâîëÿþùèõ ïðîâîäèòü òîíêîå êàðòèðîâàíèå. Îäíàêî óêàçàííûå îãðàíè÷åíèÿ ìîæíî ïðåîäîëåòü ïðè èñïîëüçîâàíèè àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ.
À ñ ñ î ö è à ò è â í î å ê à ð ò è ð î â à í è å ê à ê à ë ü ò å ð í àò è â í û é ï î ä õ î ä. Àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå (ðèñ. 1), òàêæå èçâåñòíîå êàê êàðòèðîâàíèå ïî íåðàâíîâåñèþ èëè LD êàðòèðîâàíèå, âîçíèêëî êàê èíñòðóìåíò äëÿ óñòàíîâëåíèÿ èçìåí÷èâîñòè ñëîæíûõ ïðèçíàêîâ, âïëîòü äî óñòàíîâëåíèÿ ïîëèìîðôèçìà åäèíè÷íîãî íóêëåîòèäà. Ýòîò
ïîäõîä, èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå ñóáúåêòà èññëåäîâàíèé èñòîðè÷åñêèå è ýâîëþöèîííûå ðåêîìáèíàöèîííûå ñîáûòèÿ, ðåàëèçóþò íà ïîïóëÿöèîííîì
óðîâíå (19, 20).  êà÷åñòâå íîâîé ñîâðåìåííîé àëüòåðíàòèâû òðàäèöèîííîìó àíàëèçó ñöåïëåíèÿ àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå îáëàäàåò òðåìÿ îñíîâíûìè ïðåèìóùåñòâàìè: óâåëè÷èâàåòñÿ ðàçðåøåíèå êàðòèðîâàíèÿ, ñîêðàùàåòñÿ âðåìÿ èññëåäîâàíèÿ è, íàêîíåö, ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü îäíîâðåìåííî èçó÷àòü áîëüøîå ÷èñëî àëëåëåé (21). Ñ ïåðåõîäîì îò ïîïóëÿöèé,
ïîëó÷åííûõ â äâóðîäèòåëüñêîì ñêðåùèâàíèè, ê åñòåñòâåííûì ïîïóëÿöèÿì
ëèíèé èëè îáðàçöîâ êîëëåêöèé ÃÐÐ è îò òðàäèöèîííîãî QTL-êàðòèðîâàíèÿ ê LD àññîöèàòèâíîìó àíàëèçó èññëåäîâàòåëè ïîëó÷èëè íîâûé ìîù7
íûé èíñòðóìåíò êàðòèðîâàíèÿ èíòåðåñóþùèõ èõ ãåíîâ (22). Ìîæíî îæèäàòü,
À
Á
Ðèñ. 1. Ñðàâíåíèå àíàëèçà ñöåïëåíèÿ, ïðîâîäèìîãî ñ ïîìîùüþ òðàäèöèîííûõ äâóðîäèòåëüñêèõ êàðòèðóþùèõ ïîïóëÿöèé è àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ, âûïîëíÿåìîãî ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçíîòèïíûõ îáðàçöîâ êîëëåêöèé.
Êàê àíàëèç ñöåïëåíèÿ, òàê è àññîöèàòèâíîå èññëåäîâàíèå îñíîâûâàþòñÿ íà êîíàñëåäîâàíèè ôóíêöèîíàëüíûõ ïîëèìîðôèçìîâ è ïðèëåãàþùèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ÄÍÊ.
Ðàçëè÷èå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â ñëó÷àå òðàäèöèîííîãî ñöåïëåíèÿ (À, â êà÷åñòâå ïðèìåðà
âçÿòà ïîïóëÿöèÿ F2) ðåàëèçóåòñÿ âñåãî íåñêîëüêî âîçìîæíîñòåé äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ðåêîìáèíàöèè ïðè ñêðåùèâàíèè îïðåäåëåííîé ïàðû ðîäèòåëåé, äàþùèõ ñåìüè è ëèíèè ñ èçâåñòíîé
ðîäîñëîâíîé, ÷òî è ïðèâîäèò ê íèçêîìó ðàçðåøåíèþ êàðòèðîâàíèÿ.  àññîöèàòèâíîì êàðòèðîâàíèè (Á, ïîêàçàíû òîëüêî ãîìîçèãîòû) ìíîãî÷èñëåííûå ðåêîìáèíàöèîííûå ñîáûòèÿ è
åñòåñòâåííîå ãåíåòè÷åñêîå ðàçíîîáðàçèå ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü êàðòèðîâàíèå ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì. Íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå ìåæäó ôóíêöèîíàëüíûì ëîêóñîì (çâåçäî÷êîé îáîçíà÷åí ìóòàíòíûé àëëåëü) è ìîëåêóëÿðíûìè ìàðêåðàìè îáû÷íî íèçêî, çà èñêëþ÷åíèåì òåõ, ÷òî
íàõîäÿòñÿ äðóã îò äðóãà íà î÷åíü áëèçêîì ðàññòîÿíèè.
÷òî ïîäîáíàÿ ñìåíà íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà óñèëèé ïðè èäåíòèôèêàöèè è ëîêàëèçàöèè ãåíîâ/ëîêóñîâ õðîìîñîì ïðèâåäåò ê áîëåå ýôôåêòèâíîìó èñïîëüçîâàíèþ åñòåñòâåííîãî ãåíåòè÷åñêîãî ðàçíîîáðàçèÿ ìèðîâûõ ÃÐÐ, ñîõðàíÿåìûõ ex situ. LD ñâÿçàíî ñ èñòîðè÷åñêè íåðàâíûì è ðàçíîðîäíûì
óðîâíåì ðåêîìáèíàöèè ñïåöèôè÷íûõ àëëåëåé â ðàçëè÷íûõ ëîêóñàõ, îïðåäåëÿþùèõ ïðîÿâëåíèå èçó÷àåìîé ãåíåòè÷åñêîé èçìåí÷èâîñòè â ïîïóëÿöèè.
Òàêîå íåðàâíîâåñíîå ñöåïëåíèå ìîæåò áûòü óñòàíîâëåíî ñòàòèñòè÷åñêè è
óæå øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ êàðòèðîâàíèÿ è äàæå êëîíèðîâàíèÿ ãåíîâ,
êîíòðîëèðóþùèõ ñëîæíûå ïðèçíàêè ó ÷åëîâåêà (19, 23-25).
 öåëîì ïðåèìóùåñòâà àññîöèàòèâíûõ èññëåäîâàíèé ïîïóëÿöèé ïåðåä òðàäèöèîííûì QTL-êàðòèðîâàíèåì äâóðîäèòåëüñêîãî ñêðåùèâàíèÿ çàêëþ÷àþòñÿ â âûáîðå â êà÷åñòâå îáúåêòà èññëåäîâàíèé îáðàçöîâ èç êîëëåêöèè
ÃÐÐ èëè îñîáåé èç ïðèðîäíîé ïîïóëÿöèè, ÷òî ýêîíîìèò âðåìÿ è ñðåäñòâà
(íåò íåîáõîäèìîñòè ïðîâîäèòü óòîìèòåëüíûå äâóðîäèòåëüñêèå ñêðåùèâàíèÿ
è ñîçäàâàòü íà èõ îñíîâå äîðîãèå êàðòèðóþùèå ïîïóëÿöèè), â äîñòóïíîñòè
áî́ëüøåãî ÷èñëà ðàçëè÷íûõ áîòàíè÷åñêèõ ôîðì, ÷òî ðàñøèðÿåò îñíîâó äëÿ óñòàíîâëåíèÿ êîððåëÿöèé «ìàðêåð—ïðèçíàê» (òî åñòü îäíîâðåìåííî îöåíèâàåòñÿ ìíîãî àëëåëåé), â ïðèâëå÷åíèè íàêîïëåííûõ ðàíåå äàííûõ îöåíêè ÃÐÐ
è, íàêîíåö, â âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàòü äëÿ àíàëèçà áîëüøèíñòâî ðåêîìáèíàöèîííûõ ñîáûòèé, ïðîèçîøåäøèõ â ïðîöåññå çíà÷èòåëüíîãî ÷èñëà ìåéîçîâ
è ðåàëèçîâàâøèõñÿ ïðè îáðàçîâàíèè ñóùåñòâóþùåé çàðîäûøåâîé ïëàçìû
ÃÐÐ, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü êàðòèðîâàíèå ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì (26-28).
8
Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ñðàâíåíèÿ øèðîêîãåíîìíîãî àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ è àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ ãåíîâ-êàíäèäàòîâ. Âêëþ÷åíèå ïîïóëÿöèîííîé ñòðóêòóðû (Q) è âçàèìîñâÿçè (Ê) èëè èõ ñî÷åòàíèå ïðè êîíå÷íîì àññîöèàòèâíîì àíàëèçå çàâèñÿò îò ãåíåòè÷åñêîé
îñíîâû âçàèìîîòíîøåíèé, ñïîñîáà àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ è äèâåðãåíöèè îöåíèâàåìûõ ïðèçíàêîâ. ÃÐÐ — ãåíåòè÷åñêèå ðåñóðñû ðàñòåíèé; Å — îñòàòî÷íàÿ èçìåí÷èâîñòü.
Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ïðåäëîæèòü îáîáùåííûé ïîäõîä ïî ïîïóëÿöèîííîìó àññîöèàòèâíîìó êàðòèðîâàíèþ ó ðàñòåíèé (ðèñ. 2) (ïðè óñëîâèè, ÷òî
îñîáè èëè îáðàçöû, èç êîòîðûõ áóäåò ñîñòàâëåíà êàðòèðóþùàÿ ïîïóëÿöèÿ,
ïðåäâàðèòåëüíî îöåíåíû è ñòðóêòóðèðîâàíû ïî áîòàíè÷åñêèì, ìîëåêóëÿðíîãåíåòè÷åñêèì è/èëè êàêèì-ëèáî èíûì ïðèçíàêàì). Ìåòîäè÷åñêè òàêîé ïîäõîä
áóäåò âêëþ÷àòü ñëåäóþùèå ýòàïû. Èç ïðèðîäíîé ïîïóëÿöèè èëè êîëëåêöèè
ÃÐÐ îòáèðàþò ãðóïïû ãåíîòèïîâ ñ ìàêñèìàëüíî øèðîêèì ïðåäñòàâèòåëüñòâîì
èçó÷àåìîãî ãåíåòè÷åñêîãî ðàçíîîáðàçèÿ. Çàòåì ïðîâîäÿò èçìåðåíèå ôåíîòèïè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê (óðîæàéíîñòü, êà÷åñòâî, óñòîé÷èâîñòü è ò.ï.) ó îòîáðàííûõ ïîïóëÿöèîííûõ ãðóïï (ïðåäïî÷òèòåëüíî â ðàçëè÷íûõ ýêîëîãè÷åñêèõ óñëîâèÿõ è â íåñêîëüêèõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ïîâòîðíîñòÿõ). Äàëåå âûïîëíÿþò ãåíîòèïèðîâàíèå îñîáåé êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè äîñòóïíûìè ìîëåêóëÿðíûìè
ìàðêåðàìè. Íà ñëåäóþùåì ýòàïå îïðåäåëÿþò êîëè÷åñòâî ìåðû (óñòàíîâëåíèå
ãðàíèö) LD ó ãåíîìà èçáðàííîé ïîïóëÿöèè ñ ïîìîùüþ ïîäõîäÿùèõ äëÿ òàêèõ
öåëåé ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ. Ïîñëå ýòîãî îöåíèâàåòñÿ ñòðóêòóðà ïîïóëÿöèè
(ñòåïåíü ãåíåòè÷åñêîé äèôôåðåíöèàöèè ñðåäè ãðóïï îñîáåé â îòîáðàííîé ïîïóëÿöèè) è ðîäñòâî (êîýôôèöèåíò ñâÿçàííîñòè ìåæäó ïàðàìè âñåõ îñîáåé îáðàçöà). Íàêîíåö, íà îñíîâàíèè èíôîðìàöèè, ïîëó÷åííîé ïîñðåäñòâîì êîëè÷åñòâåííîãî îïðåäåëåíèÿ LD â ñòðóêòóðå ïîïóëÿöèè, à òàêæå ñâåäåíèé î êîððåëÿöèè ôåíîòèïè÷åñêèõ è ãåíîòèïè÷åñêèõ/ãàïëîòèïè÷åñêèõ äàííûõ, óñòàíîâëåííîé ñ ïîìîùüþ ñîîòâåòñòâóþùåãî ñòàòèñòè÷åñêîãî ïîäõîäà, âûÿâëÿþòñÿ
«ìàðêåðíûå ìåòêè», ðàñïîëîæåííûå â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò ëîêóñîâ
õðîìîñîì èëè ãåíîâ öåëåâîãî ïðèçíàêà.
Ïîëó÷åííîé èíôîðìàöèè âïîëíå äîñòàòî÷íî, ÷òîáû êëîíèðîâàòü
ñïåöèôè÷íûé ãåí èëè ãåíû, êîíòðîëèðóþùèå èçó÷àåìûé QTL. Òàêèå ãåíû
âïîñëåäñòâèè, êàê ïðàâèëî, àííîòèðóþò äëÿ îïðåäåëåíèÿ èõ òî÷íîé áèî9
ëîãè÷åñêîé ôóíêöèè, ÷òî îòíîñèòñÿ ê çàäà÷àì ïî óïðàâëåíèþ è ýôôåêòèâíîìó èñïîëüçîâàíèþ ÃÐÐ. Ïðè÷åì ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî â êà÷åñòâå ñòàðòîâîé òî÷êè àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ êðàéíå âàæíî ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ î ñèñòåìå èëè ïðèíöèïå ïðîÿâëåíèÿ LD äëÿ ãåíîìíûõ ðàéîíîâ ó
èçó÷àåìûõ îðãàíèçìîâ, à òàêæå ñïåöèôè÷íîñòè ïðåäåëîâ LD ó ðàçëè÷íûõ
èçó÷àåìûõ ïîïóëÿöèé èëè ãðóïï, ÷òî òðåáóåòñÿ äëÿ ïëàíèðîâàíèÿ è ýôôåêòèâíîãî ïðîâåäåíèÿ äîñòîâåðíîãî àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ (29,
30). Ñòðîãî ãîâîðÿ, â çàâèñèìîñòè îò èñïîëüçóåìîé ìåòîäîëîãèè â êàæäîì
êîíêðåòíîì ñëó÷àå ñòðàòåãè÷åñêèé ïîäõîä áóäåò èíûì. Îäíàêî ýòî íèñêîëüêî íå ïðîòèâîðå÷èò îïèñàííîé âûøå ñõåìå òèïèçèðîâàííîãî ìåòîäè÷åñêîãî ïîäõîäà ïîïóëÿöèîííîãî LD-êàðòèðîâàíèÿ.
Øèðîêîãåíîìíîå àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå (ñì. ðèñ. 2) ïðåäïîëàãàåò â êà÷åñòâå îáÿçàòåëüíîãî óñëîâèÿ íàëè÷èå âûñîêîåìêîñòíûõ ÄÍÊñåêâåíàòîðîâ èëè âûñîêîïëîòíîñòíûõ îëèãî-ÄÍÊ-÷èïîâ äëÿ ýôôåêòèâíîé
èäåíòèôèêàöèè SNP ñ òàêîé ðàçðåøàþùåé ïëîòíîñòüþ, êîòîðàÿ àêêóðàòíî è
òî÷íî îòðàæàåò øèðîêîãåíîìíóþ LD-ñòðóêòóðó è ðàçíîîáðàçèå ãàïëîòèïîâ.
Ñîîòâåòñòâèå ñåêâåíèðóþùåãî èíñòðóìåíòàðèÿ ïîñòàâëåííûì çàäà÷àì çàâèñèò îò ÷èñëà SNP, íåîáõîäèìîãî äëÿ ýôôåêòèâíîãî øèðîêîãåíîìíîãî ñêàíèðîâàíèÿ â àññîöèèðóåìîé ïîïóëÿöèè. Íàïðèìåð, äåñÿòêè è ñîòíè òûñÿ÷
SNP-ìàðêåðîâ òðåáóþòñÿ äëÿ ðåçóëüòàòèâíîãî øèðîêîãåíîìíîãî ñêàíèðîâàíèÿ ó ðàñòåíèé êóêóðóçû è ïîäñîëíå÷íèêà, èìåþùèõ íèçêîå LD è âûñîêóþ
ïëîòíîñòü ãàïëîòèïîâ.  ýòîì ñëó÷àå Roche/454 GS FLX (31) è Illumina/1 G
Genome Analyzer (www.illumina.com) ñëóæàò èäåàëüíûìè ïëàòôîðìàìè äëÿ
èäåíòèôèêàöèè ÷èñëà SNP ïîñðåäñòâîì êîðîòêîãî ðåñåêâåíèðîâàíèÿ àëëåëüíûõ ôðàãìåíòîâ ÄÍÊ ó íåñêîëüêèõ ãåíåòè÷åñêè ðàçëè÷íûõ îñîáåé. Ïîñëå
èäåíòèôèêàöèè SNP ðàçëè÷íûå ÄÍÊ-array ïëàòôîðìû ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ îäíîâðåìåííîãî ãåíîòèïèðîâàíèÿ òûñÿ÷ öåëåâûõ SNP. Öåíà âîïðîñà î÷åíü âûñîêà. Íàïðèìåð, ñòîèìîñòü àíàëèçà íà ñåêâåíàòîðå Applied Biosystems ABI37390XL ñîîòâåòñòâåííî â 2,5 è â 7,0 ðàçà áîëüøå, ÷åì íà ñåêâåíàòîðàõ Illumina/Solexa’s Genetic Analyzer è Roche/454 GS FLX (32). Ïðîâåäåíèå
ïîäîáíîãî ðîäà àíàëèçîâ òðåáóåò îáúåäèíåííûõ (ïðåæäå âñåãî ôèíàíñîâûõ)
óñèëèé íåñêîëüêèõ ëàáîðàòîðèé èëè ó÷ðåæäåíèé. Ïîäðîáíîñòè ýòîãî ïîäõîäà
îïèñàíû â ñîîòâåòñòâóþùèõ èñòî÷íèêàõ (33).
Ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå àññîöèàòèâíîãî
ê à ð ò è ð î â à í è ÿ ó ð à ñ ò å í è é. Ïåðâûå àññîöèàòèâíûå èññëåäîâàíèÿ
ó ðàñòåíèé áûëè ïðîâåäåíû íà îâñå (34) è ðèñå (35). Ïîçäíåå àññîöèàòèâíîå
êàðòèðîâàíèå áûëî ïðèìåíåíî íà ñâåêëå, ÿ÷ìåíå, êóêóðóçå, ïøåíèöå, êàðòîôåëå è àðàáèäîïñèñå. Äëÿ ýòîãî àâòîðû óñòàíàâëèâàëè ïîïóëÿöèîííûé óðîâåíü LD, ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå (äëÿ âûÿâëåíèÿ íóæíûõ àññîöèàöèé) ñòðóêòóðó ïîïóëÿöèé. Òàê, â îäíîé èç ðàáîò (26) ñîîáùàëîñü îá àññîöèàöèè AFLP
(amplified fragment length polymorphism) ìàðêåðîâ ñ ãåíàìè ðàííåãî öâåòåíèÿ ó ñâåêëû. Ó ÿ÷ìåíÿ óðîæàéíîñòü è åå ñòàáèëüíîñòü, âðåìÿ öâåòåíèÿ, âûñîòà ðàñòåíèé, óñòîé÷èâîñòü ê áóðîé ðæàâ÷èíå è íåêîòîðûå äðóãèå ïðèçíàêè
áûëè àññîöèèðîâàíû ñ ðàçíûìè òèïàìè ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ (27, 28, 36,
37). Ó êóêóðóçû ìîëåêóëÿðíûå SSR (simple sequence repeats) è SNP ìàðêåðû
èñïîëüçîâàëè äëÿ âûÿâëåíèÿ àññîöèàöèé ìåæäó âðåìåíåì öâåòåíèÿ è âûñîòîé ðàñòåíèÿ (38, 39). Ó ïøåíèöû ïåðâîå àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå õîçÿéñòâåííî öåííûõ ïðèçíàêîâ (ðàçìåð çåðíà è êà÷åñòâî ðàçìîëà) áûëî ïðîâåäåíî íà îáðàçöàõ êîëëåêöèè îçèìîé ïøåíèöû ÑØÀ òàêæå ñ ïîìîùüþ SSRìàðêåðîâ (40). Ýòîò ïîäõîä áûë óñïåøíî ïðèìåíåí è ó òåòðàïëîèäíîãî êàðòîôåëÿ â îòíîøåíèè óñòîé÷èâîñòè ê ðÿäó çàáîëåâàíèé (41-43). Ê íàñòîÿùåìó
âðåìåíè àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå ðàñïðîñòðàíèëè è íà äðåâåñíûå âèäû
ðàñòåíèé (44).  ÷àñòíîñòè, ó ëåñíûõ äðåâåñíûõ ïîïóëÿöèé áûëè èçó÷åíû àññîöèàöèè ïîëèìîðôèçìà öèííàìîèë-ÑîÀ-ðåäóêòàçû (ÖÑÐ), îïðåäåëÿþùåé
10
óãîë íàïðàâëåíèÿ ìèêðîôèáðèëëû âåñåííåãî ñëîÿ äðåâåñèíû (45), è ïîëèìîðôèçì ãåíà, îòâåòñòâåííîãî, êàê ïðåäïîëàãàþò àâòîðû, çà ñòðåññ ïëîòíîñòè
ñòîÿíèÿ, ïîêàçàòåëè æèçíåñïîñîáíîñòè è áèîëîãè÷åñêîé ïðîäóêòèâíîñòè
ëåñà (44).  íàó÷íîé ëèòåðàòóðå ìîæíî íàéòè ïðèìåðû àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ ó êîðìîâûõ âèäîâ ðàñòåíèé, ñ óñïåõîì ïðèìåíåííîãî ïðè àíàëèçå
õîëîäîóñòîé÷èâîñòè, âðåìåíè öâåòåíèÿ, ñîäåðæàíèÿ âîäîðàñòâîðèìûõ óãëåâîäîâ è êà÷åñòâà ôóðàæà (46-48).
Ó îñíîâíîãî ìîäåëüíîãî îáúåêòà âûñøèõ ðàñòèòåëüíûõ îðãàíèçìîâ —
àðàáèäîïñèñà òàêæå áûëî îñóùåñòâëåíî àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå ïðèçíàêîâ, è ïîëíàÿ ïðèãîäíîñòü íàñòîÿùåãî ïîäõîäà â îòíîøåíèè äàííîãî
âèäà äîñòàòî÷íî õîðîøî çàäîêóìåíòèðîâàíà. Òàê, ñðàâíèòåëüíî íåäàâíî
(49) áûë âûÿâëåí ïîëèìîðôèçì ãåíîâ-êàíäèäàòîâ (SPS1, MAX1 è MAX2 ),
àññîöèèðîâàííûõ ñ àðõèòåêòóðîé âåòâëåíèÿ, ïðè èçó÷åíèè 36 âîâëå÷åííûõ
â ðàçâèòèå âåòâåé ãåíîâ, ãåíîòèïèðîâàííûõ ó 96 îáðàçöîâ àðàáèäîïñèñà èç
Öåíòðàëüíîé Åâðîïû.
 Ðîññèè åäèíñòâåííûì ïðèìåðîì óñïåøíîãî ïîèñêà àññîöèàöèé
ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ ñ öåííûìè ïðèçíàêàìè, â òîì ÷èñëå êàðòèðîâàíèÿ
ãåíåòè÷åñêèõ ëîêóñîâ êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ ó ðàñòåíèé, ïîêà îñòàþòñÿ
íàøè èññëåäîâàíèÿ, âûïîëíåííûå â ñîòðóäíè÷åñòâå ñ çàðóáåæíûìè êîëëåãàìè (50-54) è îñóùåñòâëåííûå âïåðâûå âî Âñåðîññèéñêîì ÍÈÈ ðàñòåíèåâîäñòâà èì. Í.È. Âàâèëîâà (ÂÈÐ) äëÿ âèäà Brassica rapa L., êîòîðûé âêëþ÷àåò ýêîíîìè÷åñêè çíà÷èìûå â ìèðîâîì ðàñòåíèåâîäñòâå ìàñëè÷íûå è
îâîùíûå êóëüòóðû. Ïåðâûé ïðèçíàê, ïîäâåðãøèéñÿ àíàëèçó, — âðåìÿ ïåðåõîäà ðàñòåíèÿ â ðåïðîäóêòèâíóþ ôàçó îíòîãåíåçà, òî åñòü âàæíåéøèé ïîêàçàòåëü ðàçâèòèÿ, îïðåäåëÿþùèé ïðîäóêòèâíîñòü è êà÷åñòâî âîçäåëûâàåìûõ
ðàñòåíèé. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ýòèõ ðàáîò áûëî
òî, ÷òî ñíà÷àëà èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà èñêóññòâåííûõ äâóðîäèòåëüñêèõ
ïîïóëÿöèÿõ — ëèíèÿõ äâîéíûõ ãàïëîèäîâ, çàòåì ïðîàíàëèçèðîâàëè îáðàçöû ÃÐ B. rapa, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé åñòåñòâåííûå ïîïóëÿöèè, è íà çàêëþ÷èòåëüíîì ýòàïå ñðàâíèëè ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå îáîèìè ìåòîäàìè.
Ìàòåðèàëîì 3-ëåòíèõ èññëåäîâàíèé ïðè QTL-àíàëèçå ñëóæèëè äâóðîäèòåëüñêèå ðàñùåïëÿþùèåñÿ ïîïóëÿöèè ëèíèé äâîéíûõ ãàïëîèäîâ, ïîëó÷åííûå îò ñêðåùèâàíèÿ ëèñòîâîé/÷åðåøêîâîé êèòàéñêîé êàïóñòû è ìàñëè÷íîãî æåëòîãî ñàðñîíà (DH38, 68 ëèíèé) è êîðíåïëîäíîé ÿïîíñêîé ðåïû è æåëòîãî ñàðñîíà (DH30, 44 ëèíèè). Äëÿ àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ èñïîëüçîâàëè îáðàçöû èç ñòåðæíåâîé êîëëåêöèè ÂÈÐ, ñîñòîÿùåé èç
96 (â ðÿäå ýêñïåðèìåíòîâ — 102) ñîðòîâ-ïîïóëÿöèé, â áîëüøèíñòâå ñâîåì
ìåñòíûõ, è âêëþ÷àþùåé âñå áîòàíè÷åñêèå ïîäâèäû, ðàçíîâèäíîñòè è ìîðôîëîãè÷åñêèå òèïû ðàçëè÷íîãî ýêîëîãî-ãåîãðàôè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ,
à òàêæå â íåêîòîðûõ ýêñïåðèìåíòàõ — ôîðìû èç ñòåðæíåâîé êîëëåêöèè
Óíèâåðñèòåòà Âàãåíèíãåíà (Íèäåðëàíäû) (137 îáðàçöîâ).
 ðåçóëüòàòå àíàëèçà èçìåí÷èâîñòè ïîçèöèé ãåíåòè÷åñêèõ ëîêóñîâ
(QTL), êîíòðîëèðóþùèõ ïðèçíàê âðåìåíè ïåðåõîäà ê öâåòåíèþ, ïî ãîäàì
áûëî âûÿâëåíî, ÷òî äëÿ ïîïóëÿöèè DH38 QTL â îòäåëüíûå ãîäû íàõîäÿòñÿ
âî 2-é, 3-é è 10-é ãðóïïàõ ñöåïëåíèÿ. Ýòè äàííûå ñîãëàñóþòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè, ïîëó÷åííûìè äëÿ òîé æå êàðòèðóþùåé ïîïóëÿöèè â Íèäåðëàíäàõ (55).
Àíàëèç ïîãîäíûõ óñëîâèé âåãåòàöèîííûõ ïåðèîäîâ â ïåðèîä èññëåäîâàíèé
çàñòàâëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äåéñòâèå óêàçàííûõ QTL ïðîÿâëÿåòñÿ â îòíîñèòåëüíî æàðêóþ ïîãîäó ïðè îòñóòñòâèè ÿðîâèçèðóþùèõ òåìïåðàòóð. Â òî æå
âðåìÿ íàìè íàéäåí QTL, ðàñïîëîæåííûé â 7-é ãðóïïå ñöåïëåíèÿ, êîòîðûé
ñòàáèëüíî ïðîÿâëÿë äåéñòâèå â òå÷åíèå âñåõ ëåò âûðàùèâàíèÿ, õîòÿ äëÿ íåãî
îòìå÷åíû íåâûñîêèå çíà÷åíèå LOD (1,16-1,74).  èññëåäîâàíèÿõ, ïðîâåäåííûõ
â Íèäåðëàíäàõ, QTL â õðîìîñîìå R07 íàéäåí ó ïîïóëÿöèè F2, ïîëó÷åííîé
ïðè èñïîëüçîâàíèè òîé æå ðîäèòåëüñêîé ïàðû. Íàìè óñòàíîâëåíû AFLP- è
SSR-ìàðêåðû, ñöåïëåííûå ñ âûÿâëåííûìè ãåíåòè÷åñêèìè ëîêóñàìè.
11
Ïðè ïîèñêå àññîöèàöèé ìàðêåðîâ ñ ïðèçíàêàìè â åñòåñòâåííûõ ãåòåðîçèãîòíûõ è ãåòåðîãåííûõ ïîïóëÿöèÿõ èç äâóõ ñòåðæíåâûõ êîëëåêöèé ãåíåòè÷åñêîå ðàçíîîáðàçèå, âûðàæåííîå ÷åðåç àëëåëüíûé ïîëèìîðôèçì íàáîðà
SSR-ìàðêåðîâ, îòíåñëè ê íàáëþäàåìîìó ôåíîòèïè÷åñêîìó âàðüèðîâàíèþ
ïðèçíàêîâ ëèñòà è ñòðó÷êà, àðõèòåêòîíèêè ðàñòåíèÿ è âðåìåíè öâåòåíèÿ,
èñïîëüçóÿ äëÿ ýòîãî äàííûå ïîëåâûõ ýêñïåðèìåíòîâ. Âûïîëíåííûé àíàëèç
ïîïóëÿöèîííîé ñòðóêòóðû ïîêàçàë íàëè÷èå â îáúåäèíåííîé ñòåðæíåâîé êîëëåêöèè (îáðàçöû èç ÂÈÐ è Óíèâåðñèòåòà Âàãåíèíãåíà) ïÿòè ïîäãðóïï.
Äëÿ àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ âðåìåíè öâåòåíèÿ ñ ïîìîùüþ ãåíîâ-êàíäèäàòîâ èñïîëüçîâàëè áèàëëåëüíûé CAPS (cleaved amplified polymorphic sequence) ìàðêåð BrFLC1, ëîêàëèçîâàííûé â 10-é ãðóïïå ñöåïëåíèÿ, è
ìóëüòèàëëåëüíûé SSR-ìàðêåð BrFLC2 (16 àëëåëåé), êàðòèðîâàííûé âî 2-é
ãðóïïå ñöåïëåíèÿ. Íàéäåíî, ÷òî îáà ìàðêåðà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè àññîöèèðîâàíû ñ ïðèçíàêîì âðåìåíè íà÷àëà öâåòåíèÿ, íî èõ ýôôåêòû îãðàíè÷åíû íåñêîëüêèìè êóëüòóðàìè è/èëè àëëåëÿìè. Òàê, CAPS-ìàðêåð BrFLC1 ïîêàçàë âûñîêóþ ñòåïåíü àññîöèàöèè ñî âðåìåíåì öâåòåíèÿ ó êèòàéñêîé êàïóñòû, ÿïîíñêèõ ëèñòîâûõ îâîùåé è ÿðîâûõ ìàñëè÷íûõ èç êîëëåêöèè ÂÈÐ.
Çíà÷èòåëüíàÿ àññîöèàöèÿ ñ ïðèçíàêîì áûëà íàéäåíà äëÿ òðåõ àëëåëåé âòîðîãî ìàðêåðà, BrFLC2, êîòîðûå ó êîðíåïëîäíîé ðåïû âñòðå÷àëèñü ñ äîñòàòî÷íî
âûñîêîé ÷àñòîòîé, íî â íåêîòîðûõ êóëüòóðàõ — ñ íèçêîé. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìû ïðèøëè â âûâîäó, ÷òî ÷èñëåííî ïîïóëÿöèÿ (êîëëåêöèÿ) äëÿ àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ äîëæíà áûòü óâåëè÷åíà (íå ìåíåå
50-70 îáðàçöîâ êàæäîé êóëüòóðû), à ãåòåðîãåííûå îáðàçöû äëÿ îáëåã÷åíèÿ
ôåíîòèïèðîâàíèÿ è ãåíîòèïèðîâàíèÿ íåîáõîäèìî ôèêñèðîâàòü (íàïðèìåð,
÷åðåç êóëüòóðó ìèêðîñïîð).
Ïðè àíàëèçå àññîöèàöèé ñ ïðèçíàêîì âðåìåíè íà÷àëà öâåòåíèÿ íà
ìàòåðèàëå ñòåðæíåâîé êîëëåêöèè B. rapa èç ÂÈÐ áûëè íàéäåíû äâà SSRìàðêåðà: äëÿ ðàííåãî âðåìåíè öâåòåíèÿ — áèàëëåëüíûé Br372 ìàðêåð, ëîêàëèçîâàííûé â 7-é ãðóïïå ñöåïëåíèÿ, äëÿ ïîçäíåãî öâåòåíèÿ — ìóëüòèàëëåëüíûé ÂÑ89 èç 6-é ãðóïïû. Òàêæå äëÿ ðàííåãî íà÷àëà öâåòåíèÿ óñòàíîâëåíû äâà ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðà, ïîëó÷åííûõ íà îñíîâå ìîáèëüíûõ ýëåìåíòîâ
II êëàññà ÑÀÑÒÀ, ëîêàëèçàöèÿ êîòîðûõ â ãåíîìå ïîêà íåèçâåñòíà. Ïîñòðîåíèå äåíäðîãðàììû, óñòàíàâëèâàþùåé âçàèìîîòíîøåíèÿ ìåæäó ìàðêåðàìè
SSR è S-SAP (sequence-specific amplification polymorphism) (ñîçäàíû íà îñíîâå âûÿâëåííûõ ó B. rapa ìîáèëüíûõ ýëåìåíòîâ ÑÀÑÒÀ), ñ âûäåëåíèåì êëàñòåðà ìàðêåðîâ, àññîöèèðîâàííûõ ñ ðàííèì è ïîëíûì ïîÿâëåíèåì öâåòîíîñíîãî ñòåáëÿ (ñòåáëåâàíèå), à òàêæå öâåòåíèåì, ïîçâîëèëî íàãëÿäíî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü âûÿâëåííûå àññîöèàöèè ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ — îäíîãî SSR
(e66-165) è äâóõ S-SAP (CAT-CAG-700-88 è CGT-700-480) ñ õîçÿéñòâåííî
öåííûìè ïðèçíàêàìè öâåòåíèÿ (ðèñ. 3).
Òàêèì îáðàçîì, èñïîëüçîâàíèå èñêóññòâåííûõ äâóðîäèòåëüñêèõ ñåãðåãèðóþùèõ è åñòåñòâåííûõ ïîïóëÿöèé äëÿ ïîèñêà àññîöèàöèé ðàçëè÷íûõ
òèïîâ ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ ñ ïðèçíàêîì âðåìåíè ïåðåõîäà ê öâåòåíèþ
ïðèâåëî ê ñõîäíûì ðåçóëüòàòàì è ïîçâîëèëî íàéòè è êàðòèðîâàòü ãåíåòè÷åñêèå ëîêóñû, ðàñïîëîæåííûå âî 2-é, 10-é è 7-é ãðóïïàõ ñöåïëåíèÿ B. rapa,
÷òî ìîæåò ñëóæèòü îñíîâîé äëÿ ìàðêåðíîé ïîìîùè ñåëåêöèè ïðè ðåàëèçàöèè ñåëåêöèîííûõ ïðîãðàìì ïî ïåðåíîñó ãåíîâ è/èëè ëîêóñîâ õðîìîñîì,
îïðåäåëÿþùèõ óêàçàííûå õîçÿéñòâåííî öåííûå ïðèçíàêè, èç èçó÷åííûõ
îáðàçöîâ ÃÐ B. rapa â ñîîòâåòñòâóþùèå ñåëåêöèîííûå ëèíèè èëè ñîðòà.
 öåëîì àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå ó îáðàçöîâ ÃÐÐ, îáëàäàþùèõ
èçâåñòíûì ïðîèñõîæäåíèåì è óñòàíîâëåííîé ðîäîñëîâíîé, äîñòàòî÷íî ïðèâëåêàòåëüíî äëÿ òî÷íîãî, àêêóðàòíîãî è áåçîøèáî÷íîãî íàõîæäåíèÿ ëó÷øèõ
àëëåëåé, â êîòîðûõ íóæäàåòñÿ ïðàêòè÷åñêàÿ ñåëåêöèÿ, è/èëè êîòîðûå ìîãóò
óñêîðèòü ïðîöåññ ìàðêåðíîé ïîìîùè ñåëåêöèè. Òàê, êàðòèðîâàíèå in silico
12
(ïðè êîòîðîì LD-êàðòèðîâàíèå áàçèðóåòñÿ íà ôåíîòèïè÷åñêèõ, ãåíîòèïè÷åñêèõ äàííûõ è ðîäîñëîâíûõ, ïîëó÷åííûõ â ïðîöåññå ðåàëèçàöèè ñåëåêöèîííûõ ïðîãðàìì) (56, 57) ñóùåñòâåííî äîïîëíÿåò îáùåå àññîöèàòèâíîìó êàðòèðîâàíèþ ó ñîáðàííûõ è ñòðóêòóðèðîâàííûõ ÃÐÐ. Óñòàíîâëåíèå àññîöèàöèé
Ðèñ. 3. Ôðàãìåíò äåíäðîãðàììû, ïîêàçûâàþùåé âçàèìîîòíîøåíèÿ ìåæäó SSR- è S-SAPìàðêåðàìè ñ âûäåëåíèåì êëàñòåðà ìàðêåðîâ (e66-165, CAT-CAG-700-88 è CGT-700-480), àññîöèèðîâàííûõ ñ ðàííèì (start bolt) (1), ïîëíûì (total bolt) (2) ñòåáëåâàíèåì è öâåòåíèåì (total flowering) (3).
âíóòðè è ìåæäó ðàçëè÷íûìè îáðàçöàìè è îáúåêòàìè êîëëåêöèé ÃÐÐ ìîæåò
ïîìî÷ü â èäåíòèôèêàöèè ëó÷øèõ àëëåëåé, ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì íå âûÿâëåííûõ ñåëåêöèîííîé ïðàêòèêîé, è, êðîìå òîãî, îáëåã÷èòü ïåðåíîñ ýòèõ
àëëåëåé â íóæíûå ñåëåêöèîííûå ëèíèè è ñîðòà. Òàê, â îäíîì èç íåäàâíèõ
èññëåäîâàíèé ïî àññîöèàòèâíîìó êàðòèðîâàíèþ áûë èäåíòèôèöèðîâàí ëîêóñ, êîíòðîëèðóþùèé ëèêîïåí-ε-öèêëàçó (lcyE), íåîáõîäèìóþ äëÿ èçìåíåíèÿ
áèîñèíòåçà α- è β-êàðîòèíà ó ðàçëè÷íûõ èíáðåäíûõ ëèíèé êóêóðóçû (58).
Íàéäåííûå àññîöèàöèè àâòîðû âåðèôèöèðîâàëè ïîñðåäñòâîì ñåãðåãàöèîííîãî àíàëèçà/êàðòèðîâàíèÿ, àíàëèçà ýêñïðåññèè ãåíà è ìóòàãåíåçà. Ïîñêîëüêó ó
ðàçëè÷íûõ ãåíîòèïîâ êóêóðóçû êîððåëÿöèè ìåæäó ïðèñóòñòâèåì β-êàðîòèíà
è îêðàñêîé çåðíà (îïðåäåëåííîé êàê îòòåíêè æåëòîãî) î÷åíü íèçêè, ñêðèíèíã
îáðàçöîâ ÃÐÐ è ïðÿìîé îòáîð æåëàåìûõ àëëåëåé lcyE ñ ïîìîùüþ ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ ïîçâîëèëè ñåëåêöèîíåðàì ïîëó÷èòü ëèíèè êóêóðóçû ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ïðîâèòàìèíà À áîëåå ýôôåêòèâíî è ê òîìó æå ñ
ìåíüøèìè çàòðàòàìè, ÷åì ïîòðåáîâàëîñü áû ïðè èñïîëüçîâàíèè êëàññè÷åñêîãî ñêðèíèíãà è îòáîðà ïî ôåíîòèïó (îêðàñêå çåðíà).
Ïîäâîäÿ èòîã, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îñíîâíûå ïðèíöèïû àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ ðàçðàáîòàíû äëÿ ìíîæåñòâà ðàñòèòåëüíûõ âèäîâ. Óñòàíîâëåíèå àññîöèàòèâíûõ âçàèìîñâÿçåé äàñò öåííóþ èíôîðìàöèþ, íåîáõîäèìóþ
äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ öåëåíàïðàâëåííîé èäåíòèôèêàöèè è ëîêàëèçàöèè ãåíîâ/ëîêóñîâ õðîìîñîì, îïðåäåëÿþùèõ õîçÿéñòâåííî öåííûå ïðèçíàêè, à
13
òàêæå ëó÷øåãî ïîíèìàíèÿ ðàçëè÷íûõ ãåíåòè÷åñêèõ è ñòàòèñòè÷åñêèõ àñïåêòîâ àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ.  òî æå âðåìÿ òåîðåòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ
â ñî÷åòàíèè ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ðåçóëüòàòàìè ïîçâîëÿò ðàçâèâàòü îáùèå
ïðèíöèïû àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ. Êàê îæèäàåòñÿ, ãåíåòè÷åñêîå ðàçíîîáðàçèå è ôåíîòèïèðîâàíèå ñíîâà ïðèâëåêóò ê ñåáå âíèìàíèå, òàê êàê èññëåäîâàòåëè ñòàíóò ëó÷øå ïîíèìàòü, íàñêîëüêî îíè âàæíû.  êîíå÷íîì ñ÷åòå
îáúåêòîì èçó÷åíèÿ ñòàíóò ðàçíîîáðàçíûå ñâîéñòâà è õàðàêòåðèñòèêè, èìåþùèå íå òîëüêî ýêîíîìè÷åñêîå, íî è ýâîëþöèîííîå çíà÷åíèå, ïðè÷åì ó ñàìûõ
ðàçíîîáðàçíûõ ðàñòèòåëüíûõ îáúåêòîâ. Ïðè ýòîì áëàãîäàðÿ ñîâìåñòíûì óñèëèÿì ðàçíûõ íàó÷íûõ ãðóïï ïîèñê àëëåëåé, íàèáîëåå ïîäõîäÿùèõ äëÿ óëó÷øåíèÿ õîçÿéñòâåííî öåííûõ ïðèçíàêîâ, áóäåò çíà÷èòåëüíî îáëåã÷åí.
Èòàê, ìåòîäîëîãèÿ àññîöèàòèâíîãî êàðòèðîâàíèÿ, îñíîâàííîãî íà óñòàíîâëåíèè íåðàâíîâåñíîãî ñöåïëåíèÿ, êîòîðàÿ áûëà èñõîäíî ðàçðàáîòàíà
äëÿ èçó÷åíèÿ ãåíåòèêè ÷åëîâåêà, íàøëà ïðèìåíåíèå ïðè èññëåäîâàíèè è
ñêðèíèíãå ãåíåòè÷åñêèõ ðåñóðñîâ ðàñòåíèé, â îñîáåííîñòè ïîñëå óñïåøíîé
ìèíèìèçàöèè ëîæíûõ àññîöèàöèé. Ïðèìåðû àíàëèçà, âûïîëíåííîãî íà ãåíåòè÷åñêèõ ðåñóðñàõ ðàçëè÷íûõ âèäîâ ðàñòåíèé, âêëþ÷àÿ ìîäåëüíûé îáúåêò —
àðàáèäîïñèñ, à òàêæå ðàçíîîáðàçíûå ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûå êóëüòóðû, ñâèäåòåëüñòâóþò î ðàçâèòèè ãåíîìèêè âîçäåëûâàåìûõ ðàñòåíèé è âàæíîé ðîëè òàêîãî íàó÷íîãî èíñòðóìåíòà, êàê àññîöèàòèâíîå êàðòèðîâàíèå. Ýòî õîðîøèé
èíäèêàòîð ïåðñïåêòèâû áóäóùåãî ïðèìåíåíèÿ óêàçàííîãî ïîäõîäà â îòíîøåíèè äðóãèõ, íå èññëåäîâàííûõ ðàíåå âèäîâ ðàñòåíèé. Âïîëíå âîçìîæíî, ÷òî
ïîäîáíûå ýêñïåðèìåíòû óæå ñåé÷àñ âåäóòñÿ âî ìíîãèõ ëàáîðàòîðèÿõ ìèðà.
Çàâåðøåíèå â áëèæàéøåì áóäóùåì ïðîåêòîâ ïî ñåêâåíèðîâàíèþ ãåíîìîâ ðÿäà âèäîâ êóëüòèâèðóåìûõ ðàñòåíèé, áåçóñëîâíî, ñîçäàñò áàçèñ äëÿ øèðîêîãåíîìíûõ àññîöèàòèâíûõ èññëåäîâàíèé è ïðèâåäåò ê îáíàðóæåíèþ ðåäêî ïðîÿâëÿþùèõñÿ, íî îáùèõ ïî ðàñïðîñòðàíåííîñòè âàðèàíòîâ ïðèçíàêîâ, à òàêæå
ê óñòàíîâëåíèþ ýïèãåíîìíûõ äåòàëåé ýêñïðåññèè èíòåðåñóþùèõ èññëåäîâàòåëÿ ñâîéñòâ ðàñòåíèé (ïîäîáíîå ñ áîëüøèì óñïåõîì óæå ïðîèñõîäèò â ãåíåòèêå ÷åëîâåêà). Âñå ýòî ïîçâîëèò íå òîëüêî îáåñïå÷èòü ñåëåêöèîííûå è ãåíîìíûå ïðîãðàììû áîëåå ìîùíûì èíñòðóìåíòàðèåì ïî àññîöèàòèâíîìó
êàðòèðîâàíèþ ñ öåëüþ óñòàíîâëåíèÿ äîñòîâåðíûõ ôóíêöèîíàëüíûõ àññîöèàöèé, îïðåäåëÿþùèõ ãåíåòè÷åñêîå ðàçíîîáðàçèå, íî è ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû â ïðàêòè÷åñêîé ãåíåòèêå è ñåëåêöèè ðàñòåíèé.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
14
V a n E s b r o e c k G.A., B o w m a n D.T., M a y O.L., C a l h o u n D.S. Genetic
similarity indices for ancestral cotton cultivars and their impact on genetic diversity estimates of
modern cultivars. Crop Sci., 1999, 39: 323-328.
Æ ó ÷ å í ê î À.À., Ê î ð î ë ü À.Á. Ðåêîìáèíàöèÿ â ýâîëþöèè è ñåëåêöèè. Ì., 1985.
M e i l l u e r B.A., H o d g k i n T. In situ conservation of crop wild relatives: status and
trends. Biodiversity and Conservation, 2004, 13: 663-684.
C o l l a r d B.C.Y., J a h u f e r M.Z.Z., B r o u w e r J.B., P a n g E.C.K. An introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping and marker-assisted selection for crop
improvement: the basic concepts. Euphytica, 2005, 142: 169-196.
× å ñ í î ê î â Þ.Â. Êàðòèðîâàíèå ëîêóñîâ êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ ó ðàñòåíèé. ÑÏá, 2009.
Ì å ð å æ ê î À.Ô. Ãåíåòè÷åñêèé àíàëèç êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ äëÿ ðàñøèðåíèÿ
çàäà÷ ñåëåêöèè ðàñòåíèé. Ãåíåòèêà, 1994, 30: 1317-1325.
K a o F.T. Somatic cell genetics and gene mapping. Int. Rev. Cytol., 1983, 85: 109-146.
W e i r B.S. Genetic data analysis II. Sunderland, MA. Sinauer, 1996.
M o r t o n N.E. Sequential test for the detection of linkage. Am. J. Hum. Gen., 1955, 7: 277-318.
O t t J. Analysis of human genetic linkage. Baltimore, 1985.
T e r w i l l i g e r J.D., O t t J. Handbook of human genetic linkage. Baltimore, 1994.
D e l v i n B., R i s c h N. A comparison of linkage disequilibrium measures for fine-scale
mapping. Genomics, 1995, 29: 311-322.
J o r d e L.B. Linkage disequilibrium and the search for complex disease genes. Genome Res.,
2000, 10: 1435-1444.
H i l l W.G., R o b e r s o n A. Linkage disequilibrium in finite populations. Theor. Appl.
Genet., 1969, 38: 226-231.
F i s h e r R.A. The logic of inductive inference. J. R. Stat. Soc. Ser. A, 1935, 98: 39-54.
16. L e w o n t i n R.C. The interaction selection and linkage. I. General considerations; heterotic
models. Genetics, 1964, 49: 49-67.
17. R a f a l s k i A. Applications of single nucleotide polymorphysms in crop genetics. Curr. Opin.
Plant Biol., 2002, 5: 94-100.
18. G a u t B.S., L o n g A.D. The lowdown on linkage disequilibrium. The Plant Cell, 2003, 15: 1502-1506.
19. R i s c h N., M e r i k a n g a s K. The future of genetic studies of complex human diseases.
Science, 1996, 273: 1516-1517.
20. N o r d b o r d M., T a v a r e S. Linkage disequilibrium: What history has to tell us. Trends
Genet., 2002, 18: 83-90.
21. Y u J., B u c k l e r E.S. Genetic association mapping and genome organization of maize.
Curr. Opin. Biotechnol., 2006, 17: 155-160.
22. G o l d s h t e i n D.B., W e a l e M.E. Population genomics: linkage disequilibrium holds
the key. Curr. Biol., 2001, 11: R576-R579.
23. W e i s s K.M., C l a r k A.G. Linkage disequlibrium and mapping human traits. Trends
Genet., 2002, 18: 19-24.
24. C h a p m a n J.M., C o o p e r D.J., T o d d J.A., C l a y t o n D.G. Detecting disease
associations due to linkage disequilibrium using haplotype tags: a class of tests and the determinants of statistical power. Human Heredity, 2003, 56: 18-31.
25. T a n i g u c h i H., L o w e C.E., C o o p e r J.D. e.a. Discovery, linkage disequilibrium
and association analyses of polymorphysms of the immune compliment inhibitor, decayaccelerating factor gene (DAF/CD55) in type 1 diabetes. BMC Genetics, 2006, 7: article 22.
26. H a n s e n M., K r a f t T., G a n e s t a m S., S a l l T., N i l s s o n N.-O. Linkage disequilibrium mapping of the bolting gene in see beet using AFLP markers. Genet. Res., 2001, 77: 61-66.
27. K r a a k m a n A.T.W., N i k s R.E., V a n d e n B e r g P.M.M.M., S t a m P., V a n
E u w i j k F.A. Linkage disequilibrium mapping of yield and yield stability in modern spring
barley cultivars. Genetics, 2004, 168: 435-446.
28. K r a a k m a n A.T.W., M a r t i n e z F., M u s s i r a l i e v B., V a n E u w i j k F.A.,
N i k s R.E. Linkage disequilibrium mapping of morphological, resistance, and other agronomically
relevant traits in modern spring barley cultivars. Mol. Breed., 2006, 17: 41-58.
29. N o r d b o r d M., B o r e v i t z J.O., B e r g e l s o n J. e.a. The extent of linkage disequilibrium in Arabidopsis thaliana. Nature Genetics, 2002, 30: 190-192.
30. N o r d b o r d M., H u T.T., I s h i n o Y. e.a. The pattern of polymorphysm in Arabidopsis thaliana. PLoS Biology, 2005, 3: e196.
31. M a r g u l i e s M., E g h o l m M., A l t m a n W.E., A t t i y a S. e.a. Genome sequencing in microfabricated high-density picolitre reactors. Nature, 2005, 437: 376.
32. S a l i s b u r y M. Next-gen sequencing: The waiting game. Genome Technol., 2007, 72: 26-28.
33. The Wellcome Trust Control Consortium. Genome-wide association study of 14,000 cases of of
seven common diseases and 3,000 shared controls. Nature, 2007, 447: 661-678.
34. B e e r S.C., S i r i p o o n w i w a t W., O’ D o n o u g h u e L.S., S o u z a E., M a tt h e w D., S o r r e l s M.E. Association between molecular markers and quantitative traits in an
oat germplasm pool: can we infer linkage? Journal of Agricultural Genomics, 1997, 3: paper197.
35. V i r k P.S., F o r d - L l o y d B.V., J a c k s o n M.T., P o o n i H.S., C l e m e n o T.P.,
N e w b u r y H.J. Predicting quantitative variation within rice germplasm using molecular
markers. Heredity, 1996, 76: 296-304.
36. I g a r t u a E., C a s a s A.M., C i u d a d F., M o n t o y a J.L., R o m a g o s a I.
RFLP markers associated with major genes controlling heading date evaluated in a barley germ
plasm pool. Heredity, 1999, 83: 551-559.
37. I v a n d i c V., T h o m a s W.T.B., N e v o E., Z h a n g Z., F o r s t e r B.P. Associations of simple sequence repeats with quantitative traits variation including biotic and abiotic
stress tolerance in Hordeum spontaneum. Plant Breed., 2003, 122: 300-304.
38. R e m i n g t o n D.L., T h o r n s b e r r y J.M., M a t s u o k a Y. e.a. Structure of linkage
disequilibrium and phenotypic associations in maze genome. PNAS USA, 2001, 98: 11479-11484.
39. T h o r n s b e r r y J.M., G o o d m a n M.M., D o e b l e y J., K r e s o v i c h S.,
N i e l s e n D., B u c k l e r E.S. Dwarf8 polymorphisms associate with variation in flowering time. Nature Genetics, 2001, 28: 286-289.
40. B r e s e n g h e l l o F., S o r r e l l s M.E. Associating mapping of kernel size and milling
quality in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Genetics, 2006, 172: 1165-1177.
41. M a l o s e t t i M., V a n d e r L i n d e n C.G., V o s m a n B., V a n E u w i j k F.A. A
mixed-model approach to association mapping using pedigree information with an illustration of
resistance to Phytophtora infestans in potato. Genetics, 2007, 175: 879-889.
42. G e b h a r d t C., B a l l v o r a A., W a l k e m e i e r B., O b e r h a g e m a n n P.,
S s c h u l e r K. Assessing genetic potential in germplasm collection of crop plants by markertrait association: a case study of potatoes with quantitative variation of resistance to late blight
and maturity type. Mol. Breed., 2004, 13: 93-102.
43. S i m k o I., C o s t a n z o S., H a y n e s K.G., C h r i s t B.J., J o n e s W. Linkage disequilibrium mapping of a Virticillium dahliae resistance quantitative trait locus in tetraploid potato
(Solanum tuberosum) through a candidate gene approach. Theor. Appl. Genet., 2004, 108: 217-224.
44. W i l c o x P.L., E c h t E.C., B u r d o n R.D. Gene-assisted selection: applications of association genetics for forest for forest tree breeding. In: Association mapping in plants /N.C. Oraguzie, E.H.A. Rikkerink, S.E. Gardiner, H.N. De Silva (eds.). N.Y., 2007: 211-247.
45. T h u m m a B.R., N o l a n M.F., E v a n s R., M o r a n G.F. Polymorphisms in cin-
15
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
nomoyl CoA reductase (CCR) are associated with variation in microfibril angle in Eucalyptus
ssp. Genetics, 2005, 171: 1257-1265.
G u i l l e t - C l a u d e C., B i r o l l e a u - T o u c h a r d C., M a n i c a c c i D. e.a.
Genetic diversity associated with variation silage corn digestibility for three O-methyltransferase
genes involved in lignin biosynthesis. Theor. Appl. Genet., 2004, 110: 126-135.
G u i l l e t - C l a u d e C., B i r o l l e a u - T o u c h a r d C., M a n i c a c c i D. e.a.
Nucleotide diversity of the ZmPox3 maize peroxidase gene: relationship between a MITE insertion in exon 2 and variation in forage maize digestibility. BMC Genetics, 2004, 5: 1-11.
D o b r o w o l s k i M.P., F o r s t e r J.W. Linkage disequilibrium-based association mapping in forage species. In: Association mapping in plants /N.C. Oraguzie, E.H.A. Rikkerink,
S.E. Gardiner, H.N. De Silva (eds.). N.Y., 2007: 197-210.
E h r e n r e i c h I.M., S t a f f o r d P.A., P u r u g g a n a n M.D. The genetic architecture of shoot branching in Arabidopsis thaliana: comparative assessment of candidate gene associations vs. quantitative trait locus mapping. Genetics, 2007, 176: 1223-1236.
À ð ò å ì ü å â à À.Ì., Ê à ë è í è í à Å.Í., × å ñ í î ê î â Þ.Â. Êàðòèðîâàíèå QTL
ìîðôîëîãè÷åñêèõ ïðèçíàêîâ è âðåìåíè ïåðåõîäà ê öâåòåíèþ âèäà Brassica rapa L. Ìàò.
äîêë. I Ìåæä. íàó÷.-ïðàêò. êîíô. «Ñîâðåìåííûå òåíäåíöèè â ñåëåêöèè è ñåìåíîâîäñòâå
îâîùíûõ êóëüòóð: Òðàäèöèè è ïåðñïåêòèâû». Ì., 2008, ò. 2: 56-58.
A r t e m y e v a A.M., K a l i n i n a E.N., Z h a o J., L o u P., P i n o D e l C a r p i o D.,
C h e s n o k o v Yu.V., B o n n e m a A.B. Evaluation of QTL for phenotypic characters of
Brassica rapa. Proc. 5th ISHS International Symposium on Brassicas and 16th Crucifer Genetic
Workshop. Lillehammer, Norway, 2008: 127.
À ð ò å ì ü å â à À.Ì., × å ñ í î ê î â Þ.Â. Êàðòèðîâàíèå QTL ïðèçíàêîâ ïðîäóêòèâíîñòè
âèäà Brassica rapa L. Òð. Âñåðîñ. êîíô. ñ ìåæäþ. ó÷àñòèåì «Ïðîäóêöèîííûé ïðîöåññ ðàñòåíèé:
òåîðèÿ è ïðàêòèêà ýôôåêòèâíîãî è ðåñóðñîñáåðåãàþùåãî óïðàâëåíèÿ». ÑÏá, 2009: 98-99.
A r t e m y e v a A.M., K a l i n i n a E.N., Z h a o J., P i n o D e l C a r p i o D., C h e sn o k o v Yu.V., B o n n e m a A.B. Identification of QTLs for leaf traits in Brassica rapa L. in
Russia. Abstr. of 2nd Int. Symp. on Genomics of Plant Genetic Resources. Bologna, Italy, 2010: 117.
Z h a o J., A r t e m y e v a A.M., P i n o D e l C a r p i o D., B a s n e t R.K., Z h a n g N.,
G a o J., L i F., B u c h e r J., W a n g X., V i s s e r R.G.F., B o n n e m a G. Design
of a Brassica rapa core collection for association mapping studies. Genome, 2010, 53: 884-898.
L o u P., Z h a o J.J., K i m J.S. e.a. Quantitative trait loci for flowering time and morphological traits in multiple populations of Brassica rapa. J. Exp. Bot., 2007, 58: 4005-4016.
A r b e l b i d e M., Y u J., B e r n a r d o R. Power of mixed model QTL mapping from phenotypic, pedigree and marker data in a self pollinated crops. Theor. Appl. Genet., 2006, 112: 876-884.
P a r i s s e a u x B., B e r n a r d o R. In silico mapping of quantitative loci in maize.
Theor. Appl. Genet., 2004, 109: 508-514.
H a r j e s C.E., R o c h e f o r d T.R., B a i L. e.a. Natural genetic variation in lycopene
epsilon cyclase tapped for maize biofortification. Science, 2008, 319: 330-333.
B e r n a r d o R. Breeding for quantitative traits in plants. Woodbury, MN, 2002.
B e r n a r d o R. Parental selection, number of breeding populations, and size of each population in inbred development. Theor. Appl. Genet., 2003, 107: 1252-1256.
B e r n a r d o R., C h a r c o s s e t A. Usefulness of gene information in marker-assisted
recurrent selection: A simulation appraisal. Crop Sci., 2006, 46: 614-621.
J o h n s o n R. Marker-assisted selection. Plant Breed. Rev., 2004, 24: 293-309.
B e r n a r d o R., Y u J. Prospects for genomewide selection for quantitative traits in maize.
Crop Sci., 2007, 47: 1082-1090.
E s t i v i l l X., A r m e n g o l L. Copy number variants and common disorders: filling the gaps
and exploring complexity in genome-wide association studies. PLoS Genetics, 2007, 3: 1787-1799.
ÃÍÓ Âñåðîññèéñêèé ÍÈÈ ðàñòåíèåâîäñòâà
èì. Í.È. Âàâèëîâà Ðîññåëüõîçàêàäåìèè,
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ
25 èþëÿ 2011 ãîäà
197000 ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, óë. Áîëüøàÿ Ìîðñêàÿ, 42-44,
e-mail: yu.chesnokov@vir.nw.ru; akme11@yandex.ru
ASSOCIATION MAPPING IN PLANTS
(review)
Yu.V. Chesnokov, A.M. Artem’eva
Summary
This article gives a definition of the approach, based on association mapping during genetic
researches. The authors make a comparison of this method with traditional method of quantitative trait
loci mapping method (QTL). The main stages of QTL-mapping are briefly presented, the conception of
nonequilibrium linkage is described. In detail the principle has been given of association mapping — the
current method of DNA-genotyping. Based on concrete examples it has been shown that association
mapping allows not only to do analysis, classification and group formation of natural and breeding
population (wild species, primitive forms, varieties, lines), conserved in Gene Banks of plant genetic resources, but more effective use them in practical breeding with the aim of crops improving.
16