Belirteç Yardımcılı Seleksiyon Ve Çiftlik Hayvanlarında Kullanımları
Hayvan yetiştiriciliğinde eldeki hayvanlardan olası en üstün verimin alınması hem genotipin geliştirilmesini hem de çevre şartlarının iyileştirilmesini gerektirmektedir. Bu amaçla seleksiyon ve bazı birleştirme sistemleri kullanılmaktadır. Seleksiyon, bir populasyon içerisinde istenilen karakterler yönünden üstün verim özellikleri taşıyanlara, taşımayanlara oranla daha fazla üreme fırsatı verilmesidir. Geleneksel olarak bu işlemler ele alınan karakter yönünden verim düzeylerine bakılarak yapılır. Ancak verim düzeylerine bakılarak yapılan seçimin başarılı olabilmesi için o karakterin kalıtım derecesinin (h2), yüksek olması gereklidir. Kalıtım derecesi yüksek olduğunda çevrenin fenotipik varyasyon üzerine etkisinin düşük olduğunu göstermektedir. Böylece ilgilenilen karaktere ait genler hakkında herhangi bir bilgi olmaksızın fenotipik değerlere bakılarak en üstün bireyler seçildiğinde, genotipik yönden de üstün özellikli bireyler seçilebilmektedir. Çevre etkisinin fenotipik varyasyon üzerinde büyük payı olduğu karakterlerde yani kalıtım derecesi düşük karakterlerde ise fenotipe bakarak seçim yapmak hem hatalı hem de zor olmaktadır. Kalıtım derecesi düşük, verim düzeyinin belirlenmesi pahalı olan, sadece ileri yaşlarda ölçümü yapılabilen ya da ölçümü güç olan karakterlerde (süt verimi, et kalitesi, hastalıklara direnç vb. gibi) seleksiyona cevabı arttırmada hayvanların performanslarına bakarak en iyi allelleri taşıyan hayvanları belirlemek sınırlı, hatta güçtür. Böyle durumlarda, moleküler genetik ile fenotipik verilere dayanan seleksiyonun beraber kullanılması seleksiyonun etkinliğini ve doğruluğunu arttırmaktadır. Bu seleksiyon modelinin adı Belirteç Yardımcılı Seleksiyon’dur (Marker Assisted Selection, MAS). Belirteç kullanılarak kantitatif karakter lokusunun belirlenmesi analizlerinde, önce bir karakterin bilinen bir genetik belirtece bağlı olup olmadığı araştırılmaktadır. Çünkü, kromozom üzerinde bir gen ile bir genetik belirteç birbirine ne kadar yakın konumdalarsa, sonraki nesillere birlikte aktarılma olasılıkları da o kadar yüksek olmaktadır. Diğer bir deyişle, Şekil 10.9’da verilen örnek ele alındığında belirteç yönünden M allelini taşıyan bireyler aynı zamanda istenilen karakterin de Q allelini taşıyor olacaklardır. Bir populasyonda M allelini taşıyan bireylerin seçilimi yapıldığında o karakter yönünden de indirek seleksiyon yapılmış olacaktır. Buna bağlı olarak da ilgili gen bilinmese bile belirteç lokusu genotiplendirilerek indirek seleksiyon uygulanabilmektedir.
Belirteç Yardımcılı Seleksiyon’da, DNA belirteçleri nicel karakterleri kodlayan genlerin yer aldığı kromozom bölgelerini işaret etmektedirler. Bu kromozomal bölgelere Nicel Karakter Lokusları (Quantitative Trait Loci, QTL) adı verilmektedir. QTL’ler, bir nicel karakterin ifade edilme derecesi üzerinde anlamlı etkileri bulunan lokuslardır. Verim karakterleri olarak da ifade edilen bu karakterlerin çoğu, her biri küçük etkilere sahip toplamalı birçok gen tarafından kontrol edilmektedirler. Diğer bir deyişle poligenik kalıtım görülmektedir. Ancak bazı genlerin karakter üzerine etkisi daha büyük olabilmektedir; böyle lokuslara da major genler adı verilmektedir. Çiftlik hayvanları içinde en çok QTL çalışması domuzlarla yapılmıştır. Moleküler belirteçlerin gelişimi ve ulaşılabilirliği domuz genom haritalarını oldukça zenginleştirmiştir. Ayrıca aralıkları 2-3 cM olan belirteçlerden oluşan bağlantı haritaları ve SNP panelleri ticari olarak erişilebilir durumdadır. Bu haritalar ve paneller sayesinde 1831 kantitatif karakter bölgesi saptanmıştır. Domuzda moleküler düzeyde belirlenen QTL’lerden birisi büyüme ve farklılaşma faktörlerinden birisi olan IGF2 geninin 3. intron bölgesinde 3072. nükleotidde Guanin’den Adenin’e değişimdir (intron3, G3072A) ve kas kütlesinde artışa (Şekil 10.10) neden olmaktadır
Domuzdan sonra en çok QTL belirleme çalışması yapılan tür olan sığırda ise süt üretimi ile ilgili olarak, genetik belirteçlerin kullanımı ile yapılan QTL çalışmalarında rol oynayan bazı lokuslar belirlense de bütün genler hala tam olarak bilinmemektedir. Ancak SNP ve mikrosatellit belirteçlerinin PZR kullanılarak tiplendirilmesinin keşfinden beri, çiftlik hayvanlarında süt verimi ve diğer verimlerin genetik çözümlemesinin sistematiği daha yapılabilir hale gelmiştir. Örneğin belirteç yardımcılı seleksiyon yardımıyla, 14. kromozomun süt verimiyle ilişkili olduğu belirlenmiş ve daha sonra da bu kromozom üzerinde yer alan acylCoA: diacylglycerol acyltransferase (DGAT1) genindeki bir mutasyonun, 232. amino asit pozisyonunda Lizinden Alanine dönüşüme (K232A) neden olduğu ve oluşan varyantların süt yağ kompozisyonunu etkilediği ortaya konulmuştur. Mutasyon sonucu oluşan allel (232. aminoasit olarak Alanin bulunduran allel) süt proteini miktarı ve dolayısıyla süt ürünleri eldesini arttırırken, yağ oranında azalmaya sebep olmaktadır. Tavuklarda yapılan çalışmalarda da bazı kantitatif karakter lokusları belirlenmiştir. Bulunan kantitatif karakterler, diğer türlerde olduğu gibi daha çok verimle ilgili ve daha sonra da sağlıkla ilgili karakterlerdir. Vücut büyüklüğü ile ilgili olarak cinsiyete bağlı resesif cücelik, sıcağa karşı tolerans sağlayan çıplak boyunluluk, Leukosis virüs enfeksiyonlarına ve Marek hastalığına karşı genetik direncin kontrolü bunların önemlilerindendir. Çiftlik hayvanları içinde diğerlerine oranla daha az çalışılan koyunlarda, et kalitesi ile ilgili olarak iki önemli QTL tam olarak aydınlatılmıştır. Bunlardan birisi Texel koyunlarında Myostatin genindeki bir mutasyondur [Texel MSTN, g +6723(G-A) mutasyonu] ve kas kütlesinin artışına sebep olmaktadır. Koyunlarda et kalitesi ile ilgili bir diğer QTL de arka bacaklar ve sağrı bölgesindeki kaslarda kas yapısında değişikliğe yol açarak daha fazla et verimine sebep olan Callipyge genidir. Bu genin 18. kromozom üzerinde olduğu ve hangi mutasyonla bu fenotipi oluşturduğu belirlenmiş, ancak sadece babadan aktarıldığında karakterin ifade ediliyor olmasının (polar overdominans) sebebi çözülememiştir. Koyunlarda çoklu doğumla ilişkili 6. kromozomda Boorola mutasyonu (FecB); X kromozomu üzerinde bulunan ve homozigot olduğunda infertiliteye neden olan Inverdale (FecX) genleri verimle ilişkilendirilmiş başlıca QTL’lerdendir. PrP olarak bilinen prion proteinlerin sinir hücrelerinde birikimiyle şekillenen Scrapie hastalığına karşı duyarlılık ile ilgili olarak PrP geninde varyasyonlar ortaya konulmuştur ve İngiltere, Fransa gibi bazı ülkelerde Scrapie’ye dirençli hatlardan oluşan sürüler yetiştirilmektedir. Çiftlik hayvanlarında belirteçler yardımıyla belirlenmiş birçok QTL bulunmaktadır. Söz konusu karakterlerde klasik ıslah programlarıyla çok uzun süreçler sonucunda elde edilebilecek genetik ilerlemenin, belirteçlerin ya da aday genlerin kullanımı ile bir veya birkaç nesilde elde edilmesi mümkün olmaktadır. Belirteç Yardımcılı Seleksiyon sayesinde gelecekte hayvanlarda seleksiyon ve hastalıkların tedavisi konularında çarpıcı ilerlemeler olacağı düşünülmektedir. Örneğin çeşitli karakterler açısından özel yetiştirme ve üretim hatları oluşturulması; Veteriner Hekimlerin, hayvanların genomik bilgilerine bakarak, ilaca ya da hastalığa duyarlılık veya dirençliliğine bakarak “kişiselleştirilmiş” sağaltım hizmeti vermesi mümkün olacaktır.