Раскрытие птичьего генома: Тесты ДНК птиц на пол & Мониторинг здоровья (Ключ к нуклеиновой кислоте)

Введение

Определение пола птиц важно для птицеводов., программы сохранения, и владельцы. Однако, у многих видов птиц отсутствуют внешние половые различия, усложнить секс. Традиционно, использовался хирургический или поведенческий анализ, но у них есть недостатки. “Recent advances in genomics, включили новые методы for determining bird sex and diseases.”These nucleic acid-based tests offer a reliable, неинвазивный подход для проверки пола.

Полимеразной цепной реакции (ПЦР) усиливает сигнатуры ДНК на женской W-хромосоме и общей Z-хромосоме. Визуализация продуктов ПЦР с помощью гель-электрофореза дает одну полосу для мужчин. (ЗЗ) или две полосы для женщин (ЗВ). Кроме того, секвенирование ДНК птиц дает представление о вирусах и мутациях, связанных с размножением или болезнями.. Домашние наборы делают эти тесты доступными для заводчиков и любителей птиц..

Принципы тестирования нуклеиновых кислот для определения пола птиц

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) использует ферменты ДНК-полимеразы для экспоненциальной амплификации целевых последовательностей ДНК. Ключевые компоненты, добавляемые в реакционную смесь ПЦР, включают::

• ДНК-шаблон
• Forward/reverse primers – Bind to DNA region targets
• ДНК-полимераза
• Нуклеотиды (дАТФ, dCTP, дГТФ, дТТП)
• Буферный раствор

Реакция протекает при температурах, при которых плавится (денатурировать) ДНК, отжечь праймеры, и удлинить новые пряди. В результате этого удвоения создается множество копий целевого региона..

При определении пола птиц основное внимание уделяется гену CHD1., присутствует как CHD1-W на W-хромосоме самок птиц и как CHD1-Z на общей Z-хромосоме. Последовательности интронов между экзонами немного различаются по длине между этими вариантами.. ПЦР с использованием праймеров, фланкирующих эту область, будет амплифицировать два фрагмента самок., в то время как самцы производят только один.

Визуализация фрагментов ДНК осуществляется с помощью гель-электрофореза., где отрицательно заряженная ДНК мигрирует через агарозный гель к положительному электроду.. Более короткие фрагменты движутся быстрее, позволяющее разделение по размеру. Бромид этидия интеркалирует и флуоресцирует под действием УФ., маркировка полос ДНК. Сравнение с лестницей ДНК показывает длину фрагментов..

Тематическое исследование: Фишери Неразлучник

Исследователи применил метод ПЦР для быстрого определения пола неразлучников Фишера (Агапорнис фишери). Как мономорфный вид, у этих птиц отсутствуют внешние физические различия между самцами и самками.

Неразлучники Фишера имеют систему половых хромосом ZZ/ZW.. Мужчины гомозиготны по двум Z-хромосомам. (ЗЗ), в то время как женщины гетерозиготны с одной Z и одной W-хромосомой. (ЗВ). ДНК-связывание хромодомен-геликазы (ИБС) ген находится как на Z-, так и на W-хромосомах., но длины интронов между экзонами незначительно различаются.

Как и в случае с неразлучником, ПЦР может воздействовать на гены половых хромосом других птиц. Автоматизация реакций ПЦР обеспечивает точность, а видоспецифичные генные системы ZZ/ZW позволяют надежно определять пол от птиц до человека.. Поскольку исследования разнообразных видов продолжаются, эти методы молекулярной биологии предлагают стандартизированное и воспроизводимое тестирование, преодолевающее традиционные барьеры..

Преимущества молекулярных методов определения пола птиц

Молекулярное определение пола с использованием ДНК дает серьезные преимущества перед традиционными методами, включающими хирургическое вмешательство или поведение птиц.:

Точность и надежность

• Данные ДНК точно подтверждают генетический пол
• Образцы легко собираются из перьев
• Ген Z служит внутренним контролем для подтверждения достоверности теста.

Неинвазивный

• Сорванные перья обеспечивают ДНК, не причиняя вреда птицам
• Снижает стресс, осложнения, и стоимость операции

Ранняя идентификация пола

• ПЦР обнаруживает генетические сигналы начиная с момента вылупления
• Обеспечивает своевременное спаривание, жилье, и оптимизация диеты

Возможность скрининга заболеваний

ПЦР/секвенирование также обнаруживает вирусы, такие как:

• Птичий грипп
• орнитоз
• Полиомавирус

Приложения по сохранению:

• Соотношение полов отслеживается в диких популяциях, находящихся под угрозой исчезновения
• Искажает сигналы о таких проблемах, как инбридинг.
• Управление программами разведения в неволе
• Обеспечьте возможность спаривания

Домашние наборы и средства автоматизации позволяют заводчикам и любителям птиц использовать молекулярные инструменты, которые раньше использовались только в лабораториях.. Демократизированный доступ открывает возможности для применения различных приложений — от сохранения генетики до диагностики вспышек инфекций с использованием одних и тех же платформ..

Как найти подходящий грунт для вашей птицы?

В ходе разработки ПЦР-анализа определения пола птиц., важные компоненты включают специфические олигонуклеотидные праймеры, используемые для воздействия на гены половых хромосом.. Но с разнообразием видов птиц, охватывающих научные дисциплины, от кур до журавлей., какие праймеры работают оптимально?

• Перед тестированием, обратитесь к опубликованной литературе по эффективности праймера с целевыми видами или ближайшими родственниками.. Часто пытаются найти несколько смесей, чтобы найти оптимальную посадку, которая надежно отличает самцов от самок..
• Проведите анализы, используя образцы известного пола в качестве контроля, чтобы подтвердить ожидаемый характер полос на гелях для электрофореза.. Воспроизведение установленных результатов для вида дает уверенность в более широком применении теста..
• Для сложных случаев без существующих протоколов, попробуйте все наборы праймеров, чтобы эмпирически определить, какие из них адекватно покрывают половые хромосомы.. Или создайте собственные праймеры для консервативных участков хромосом..
• С более чем 10,000 Виды птиц во всем мире, расширение базы знаний о генетических маркерах позволяет расширить эти молекулярные инструменты для поддержки селекции., сохранение, и персонализированные связи, повсюду парят крылатые существа

Вот таблица, показывающая виды птиц и научные порядки, для которых рекомендуются различные наборы праймеров для ПЦР-тестов на определение пола птиц., на основании предоставленной информации:

Разновидность	Научный Орден	Набор праймеров 1 (CHD1F/CHD1R)	Набор праймеров 2 (2550Ф/2718Р)	Набор праймеров 3 (П0/П2/П8)
Наземная птица, домашняя курица	Галлиформные	✓	✓
Пеликан	Пелеканиформы	✓	✓
Фламинго	Феникоптериформы	✓	✓
Хищные птицы, ястребы, орлы, стервятники	ястребиные	✓	✓
Водоплавающая птица	Гусеобразные	✓		✓
Певчие птицы	Воробьиные	✓
Аист, пустельга	Ciconiiformes		✓
Голуби	Колумбиформные			✓
Попугаи	Попугаеобразные			✓
Кукабарра	Ракетообразные			✓
Краны, тёрни	Груиформы			✓

Кто может подать заявку на этот тест ДНК птиц?

Многочисленные заинтересованные стороны могут применять определение пола птиц и скрининг заболеваний для улучшения здоровья птиц., разведение, и сохранение:

Коммерческие заводчики

• Баланс соотношения полов в производстве оплодотворенных яиц
• Отдельные гендерные когорты для оптимизации кормления
• Выявляйте и изолируйте больных животных для предотвращения вспышек

Зоопарки/Океанариумы

• Информировать программы разведения в неволе исчезающих видов
• Точное генетическое сопряжение без инвазивной лапароскопии

Исследователи

• Изучите связанное с полом поведение и физиологию.
• Получите представление о динамике численности населения

Владельцы домашних животных

• Связь с любимыми птицами благодаря тестированию в домашних условиях
• Определите гендерные имена, социальная группа

Ветеринары

• Быстрая диагностика больных животных
• Отслеживайте мутации и распространение вируса

Биологи дикой природы

• Мониторинг соотношения полов и генетического разнообразия
• Раннее обнаружение патогенов обеспечивает время реагирования

Каковы будущие направления этого теста ДНК??

Существуют возможности для расширения молекулярного определения пола птиц в целях сохранения, дружеское общение, и коммерция:

Улучшение стоимости

Более широкое внедрение во всех секторах снижает затраты на тестирование. Высокопроизводительные платформы автоматизации, такие как микрофлюидика, интегрируют реакции., дальнейшее снижение расходов пользователей с течением времени.

Предложения, ориентированные непосредственно на потребителя

Упрощенный сбор проб на дому в сочетании с тестированием по почте позволяет владельцам птиц принять участие. В сочетании с цифровыми интерфейсами, эта модель расширяет возможности общественности при создании баз данных для исследований.

Диагностика на месте

Портативные устройства ПЦР, такие как Bento Lab, позволяют быстро определить пол птицы на месте даже при удаленных полевых исследованиях.. Эти передовые молекулярные возможности усиливают усилия по сохранению дикой природы..

Секвенирование нового поколения

Будущее мультигенное секвенирование раскроет виром популяций птиц в беспрецедентной степени.. Геномная эпидемиология отслеживает мутации вируса, позволяя прогнозировать распространение и смягчать последствия..

Заключение

Определение пола птиц и обнаружение болезней с помощью ДНК обладают преобразующим потенциалом во всех отраслях благодаря универсальности и глубине информации.. То, что начиналось как нишевое исследование в области молекулярной биологии, теперь превратилось в важный инструмент для управления здоровьем птиц.. Использование точности генотипирования на основе ПЦР и обнаружения патогенов дает полезную информацию как для отдельных людей, так и для экосистем..

Демократизация этих методов обещает наладить связи между общественностью, наука, и природа. Если у вас есть интерес, мы призываем вас протянуть руку помощи – возможно, вы совершите следующий великий прорыв для птиц во всем мире.!