تعريف (مقدمه)
بيوتكنولوژي علم يا فناوري استفاده از موجودات زنده است. اين علم از ابتداي زندگي بشر روي زمين وجود داشته است. يعني انسانها از موجودات زنده مختلف به نفع خود بهره برداري مي كرده اند. براي مثال مي توان از توليد موادي كه با استفاده از تخمير تهيه مي شوند مانند سركه، ماست، پنير توليد بوتانول و استون از نشاسته توسط clostridium acetobutilyum و يا آنتي بيوتيك هايي نظير پني سيلين از penicillium نام برد. با اين وجود با كشف آنزيم هاي برشي در دهه ۱۹۷۰ بيوتكنولوژي پيشرفت قابل ملاحظه اي كرد و به ابداع فنون متنوعي در فرآوري ژن انجاميد، به طوريكه به عنوان مهمترين انقلاب علمي اين قرن در نظر گرفته مي شود. بنابراين، بيوتكنولوژي متشكل از تكنيك هاي مختلفي است كه با قصد بهبود ژنتيكي موجودات مورد نظر و يا بهره برداري از سيستم هاي زنده و اجزاي آنها براي منفعت انسان طراحي شده است.

در واقع بيوتكنولوژي محصول تعامل بين علم بيولوژي و تكنولوژي است. به منظور تعريف بيوتكنولوژي پيشنهاداتي ارائه شده است از جمله:
۱) كاربرد علم و مهندسي در استفاده مستقيم يا غيرمستقيم از موجودات زنده و يا اجزا و توليدات آنها در حالت طبيعي و يا تغيير يافته آن موجودات
۲) استفاده تلفيقي از علوم بيوشيمي، ميكروبيولوژي و مهندسي به منظور نائل شدن بر استفاده صنعتي از قابليت هاي ميكروارگانيزم ها، سلولهاي بافت كشت شده و اجزا متعلق به آنها.
۳) استفاده كنترل شده از عوامل بيولوژيكي از قبيل ميكروارگانيزم ها يا اجزاي سلولي براي استفاده مفيد.

۲- كاربرد بيوتكنولوژي در علوم مختلف

کاربرد بيوتكنولوژي در علوم مختلف
در جهان امروز استفاده از تكنولوژي زيستي چنان در تمامي زمينه ها گسترده شده است كه صحبت از يك جامعه بدون تأمين محصولات كشاورزي، غذايي، دارويي، بهداشتي و صنعتي آن از طريق تكنولوژي زيستي و مهندسي ژنتيك امري محال و دور از دهن برنامه ريز و آينده نگر است.
مرحوم پرفسور عبدالسلام مي گويد: بيوتكنولوژي علمي با ارزش و حياتي در جهان فعلي است كه در گسترش و پيشرفت كشورها نقش اساسي دارد و چنانچه كشورهاي جهان سوم از اين قافله عقب بيفتد ضررهاي جبران ناپذيري متحمل خواهند شد.

بيوتكنولوژي در زمينه هاي مختلفي كاربرد دارد براي مثال جهت تشخيص، پيشگيري و درمان بيماريهاي ژنتيكي از علم بيوتكنولوژي پزشكي استفاده مي شود. با استفاده از علم بيوتكنولوژي كشاورزي، گياهاني را توليد مي كنيم كه حاصل صنعت خاصي هستند. مثلاً در مقابل بيماري خاصي مقاوم هستند يا محصول خاصي را توليد مي كنند. در زمينه دام و آبزيان براي اصلاح نژاد و تشخيص بيماريهاي آنها استفاده مي شود. در صنعت و محيط زيست براي توليد داروها، آنزيمها، تجزيه بيوتكنولوژي و بيوليچينگ كاررد دارد. بيوتكنولوژي در زمينه دفاعي و امنيت ملي نيز از اهميت خاصي برخوردار است. در حال حاضر بيوتكنولژي جزء يكي از فناوريهايي است كه گفته مي شود سلاح آينده دنيا خواهد بود. زيرا برخي از كشورها در حال تهيه ميكروارگانيسم هايي و يا ويروسهايي هستند كه بتوانند نژادها يا افراد خاصي را هدف قرار بدهد. بنابراين تشخيص و تخريب عوامل سمي جزء كارهايي است كه مي توان در اين زمينه انجام داد. در زمينه هاي حقوقي و قضايي بيوتكنولوژي كاربردهاي بسياري دارد. در تشخيص هويت از روش انگشت نگاري DNA استفاده مي شود كه بهترين روش تشخيص هويت است.

۳- تكنيكهاي مورد استفاده
در بيوتكنولوژي

«تكنيكهاي مورد استفاده در بيوتكنولوژي»
از بنيادي ترين علوم مورد نياز بيوتكنولوژي مي توان به ميكروبيولوژي، بيوشيمي، مهندسي شيمي، مهندسي الكترونيك و مهندسي ژنتيك اشاره كرد. در بيوتكنولوژي مدرن روشهاي مختلفي با استفاده از علوم ذكر شده كاربرد دارد. ار مهمترين روشهاي مورد استفاده مي توان به موارد ذيل اشاره كرد:
الف) RCR
ب) الكتروفورز
پ) روش رديف يابي بازهاي DNA

ت) روش جهش زايي مصنوعي
ث) روش كلون كردن ژن
ج) روش انتقال ژن
چ) كشت سلول (كشت بافت)

الف – روش تكثير اختصاصي DNA (RCR)
روش RCR كه نخستين بار در سال ۱۹۸۵ گزارش شد، در روش ها و فنون مربوط به دستكاري مولكول DNA انقلابي ايجاد كرده است، زيرا با اين روش، تكثير قطعه اي از DNA به طور انتخابي به ميزان دهها هزار و يا حتي ميليون (يا بيشتر) برابر امكان پذير مي گردد. در تكثير DNA به روش RCR دو پرايمر اوليگونوكلئوتيدي دخيل اند. كه در دو طرف DNAاي كه بايد تكثير شود واقع مي شوند. هر يك از اين دو پرايمر به رشته مخالفشان در DNAي مورد هدف متصل مي گردند و مكان آنها به گونه اي است كه سنتز زنجيره DNA توسط DNA پليمراز در ميان دو پرايمر انجام مي گيرد و به طور مؤثري باعث دو برابر شدن زنجيره DNA مي شود از آنجا كه زنجيره هاي تازه به وجود آمده (نوپديد) نيز مكمل پرايمرها هستند، اين چرخه مي تواند پس از يك مرحله باز كردن زنجيره ها از هم تكرارشود. متصل شدن پرايمرها و تكثير DNAي هدف تا ۱۰۰۰ برابر ادامه خواهد داشت.

مي توان گفت RCR روشي است كه در آن با يك برنامه دوره اي تكرار شونده (مشتمل بر گرم و سرد كردن Thermocycle) DNA به همراه يك آنزيم DNA پليمراز مقاوم به گرما و دو رديف ويژه پرايمر استفاده مي شود. فرآيند تكثير DNA با اين روش به صورت تصاعد هندسي است بنابراين بدين ترتيب مي توان مقادير زيادي DNA به دست آورد.

به عنوان نمونه وقتي از RCR استفاده مي شود كه تصاوير بسيار جزيي از رديف ويژه اي در اختيار است و به منظور مطالعه اين DNA بايد آن را به دفعات زياد تكثير كرد تا به مقدار كافي در دسترس قرار گيرد.

ب) الكتروفورز
حركت مولكولهاي باردار در يك ميدان الكتريكي روي يك بستر را الكتروفورز مي گويند. چون اين روش به اختلافات كوچك موجود در بار الكتريكي و جرم مولكولها حساس است، روش ايده آل براي جداسازي مولكولهاي بيولوژيكي مانند پروتئين ها و مولكولهاي DNA به شمار مي رود. سرعت حركت يك مولكول در ميدان الكتريكي بستگي به اندازه و بار مولكول و PH محيط دارد.
بستر ژن الكتروفورز ممكن است ژل آگارز، ژل پلي اكريلاميد، استات سلولز و… باشد. نمونه هاي باردار روي اين ژل قرار مي گيرند و پس از ايجاد ميدان الكتريكي در دو سوي ژل، مولكولهاي باردار به حركت در آمده و طول ژل را طي مي كنند و بسته به بار الكتريكي و اندازه شان، سرعت حركت متفاوتي خواهند داشت و بنابراين به صورت باندهاي مجزا از يكديگر جدا مي شوند كه البته پس از اتمام جداسازي، بايد اين باندها را با روشي مناسب رنگ آميزي و آشكار كرد.

 

پ) روش رديف يابي بازهاي DNA
DNA sequencing در حقيقت تعيين توالي تمام يا بخشي از نوكلئوتيدهاي DNA است دزوكسي – ريبونوكلئيك خاصي به نام DNA است. توانايي در تعيين توالي هاي DNA امروزه به صورت يكي از روشهاي مهم زيستي شناسي مولكولي در آمده است:
دلايل اساسي براي تعيين توالي مولكول DNA:
1- حدس و پيشگويي درباره عملكرد DNA

۲- سنتز مصنوعي و آسان مولكول DNA
هدف DNA sequencing تعيين ترتيب بازهاي (ACGT) در يك مولكول DNA مي باشد. با اين وجود دانستن توالي DNA مربوط به يك ژن، ضرورتاً نمي تواند بيان كننده نوع و چگونگي عمل آن ژن باشد، همانطور كه دانستن كدهاي دودويي (۰,۱) در كامپيوتر حتما نمي تواند بيان كننده عمل برنامه هاي كامپيوتري باشد. در هر دو مورد ما به طور طبيعي به يك گستره وسيع از اطلاعات اضافي درباره سيستم هاي بيولوژيك يا الكترونيك نياز داريم تا بتواند اين اطلاعات را تفسير كند.
به طور معمول دو روش كلي DNA sequencing مورد استفاده است. اين دو روش يكي chain termination و ديگري chemical degradation مي باشند كه معمولاً به ترتيب به روشهاي Sanger و Maxam & Glbert معروف مي باشد. (ابداع كنندگان روش).

روش chain termination به سنتز آنزيمي مولكول DNA نشاندار بستگي دارد كه با استفاده از نوكلئوتيدهاي خاص تغيير يافته (براي خاتمه مرحله طويل شده DNA) صورت مي گيرد. روش chemical degradation نيز بر اساس يكسري واكنشهاي شيميايي خاص يك مولكول DNA كه در يك انتها نشاندار شده انجام مي گيرد.
اگر چه در موارد كاربردي خاصي روش chemical degradation مورد استفاده قرار مي گيرد اما به طور عمده و گسترده اي امروز تعيين توالي DNA با استفاده از روش chain termination صورت مي گيرد.

 

ت) روش جهش زايي در محيط خارج از موجود زنده :
invitro Mutognesis
فنون متعددي است كه براي ايجاد جهش ويژه اي در موقعيت از پيش تعيين شده اي در يك مولكول DNA مورد استفاده قرار مي گيرد.
بدين ترتيب كه ميكروارگانيسم ها را در معرض مواد شيميايي جهش زا مثل اتيل متان سولفات (EMS) اتيل اتان سولفات (EES)، آكريدين ها و يا اشعه هاي يونيزه كننده مثل اشعه x و قرار مي دهند. اكثر ميكروارگانيسم هاي جهش يافته حامل صفات نامطلوب خواهند بود. ولي در بين آنها ممكن است جهش مفيدي هم اتفاق افتاده و صفت مطلوبي ايجاد شود كه از بين اين ميكروارگانيسم هاي داراي جهش مفيد، براي صفت مورد نظر به گزينش مي پردازيم.

ث) روش كلون كردن ژن: Gene cloning
تعريف cloning تكثير ژني است يعني ايجاد دودماني از ميكروارگانيسم هاي همانند از نظر ژنتيكي، واجد مولكول هاي DNA نوتركيبي كه مي توان آنها را به ميزان انبوه تكثير و رشد داد و از اين طريق مولكولهاي نوتركيب را افزايش داد كه طي مراحل زير صورت مي پذيرد:

۱)قطعه اي از DNA حاوي ژن مطلوب وارد مولكول DNA حلقوي كه به آن vector (حامل) گفته مي شود، مي گردد. تا مولكول DNA نوتركيب يا DNAي Recombinant توليد شود.
۲) Vector مثل حمل كننده اي كه ژن را به سلول ميزبان انتقال مي دهد عمل مي كند كه معمولاُ پلاسميد باكتري است اگر چه از انواع ديگر وكتورها نيز مي توان استفاده كرد.
۳) در سلول ميزبان vector تقسيم و تكثير مي شود و كپي هاي كاملاً مشابه زيادي را مي سازد كه نه تنها خودش بلكه ژن نيز حمل مي گردد.
۴) وقتي كه سلول ميزبان تقسيم مي شود كلوني از سلولهاي كاملاً مشابه ميزبان ساخته مي شود هر سلول در كلون حاوي يك تعداد بيشتري كپي از مولكول DNA و نوتركيب مي باشد. ژني كه به وسيله مولكول نوتركيب حمل مي شود، هم اكنون «كلون» ناميده مي شود.
حامل ها: عامل اصلي در كلون ژن، حامل ها هستند كه ژن را به سلول ميزبان انتقال مي دهد و مسئول همانند سازي است. دو نوع طبيعي از اين مولكولها وجود دارد:
۵) پلاسميدها: حلقه هاي كوچكي از DNA هستند كه در باكتريها و ديگر ارگانيسم ها يافت مي شوند. پلاسميدها مي توانند مستقل از كروموزوم سلول ميزبان نسخه برداري كنند.
۶) كروموزمهاي ويروسي: ويروس حامل و ناقل فوق العاده اي است. زيرا وارد هسته سلول شده و ژنهايش را داخل كروموزومهاي سلول جايگزين مي نمايد. وقتي كه ژنهاي ويروسي از ويروس خارج شدند براي مدت طولاني تكثير مي شوند.

ج) روش انتقال ژن Gene Transfer
يكي از مهمترين جنبه هاي بيوتكنولوژي، تكنيك انتقال ژن يا ترانسفورماسيون ژنتيكي است كه عبارت است از انتقال هدايت شده يك ژن مطلوب از يك موجود زنده به موجود زنده ديگر و (توليد پروتئين) بيان پايدار آن ژن در موجود هدف. ژن منتقل شده را ترانسژن Transgene و موجودي را كه پس از انتقال ژن به دست مي آيد ترانسژيك يا تراريخت مي نامند.
با اين روش، دانشمندان ابزاري دقيق تر و سريعتر از روشهاي سنتي، براي اصلاح گياهان، جانوران و ميكروارگانيسم ها در اختيار گرفتند و امكان دستورزي دقيق ژنها براي رسيدن به صفات مطلوب فراهم گرديد.

روشهاي انتقال ژن به موجود ميزبان متعدد است. در برخي از اين روشها انتقال به صورت مستقيم صورت مي گيرد. نظير استفاده از تفنگ ژني و ياريز تزريقي، اما در بسياري از روشهاي انتقال از ژنومهاي واسطي نظير پلاسميد باكتريايي و ويروسها به عنوان ناقل استفاده مي شود.
چ) كشت سلول (كشت بافت)

يكي ديگر از جنبه هاي مهم بيوتكنولوژي، كشت ميكروارگانيسم ها يا سلولها و بافتهاي گياهي در محيط invitro يا محيط كشت مصنوعي است. با اين تكنيك امكان نگهداري و تكثير ميكروارگانيسم ها و يا سلولها و بافتهاي گياهي داراي خصوصيات مطلوب و مطالعه دستورزي آنها فراهم مي شود.

۴- كاربرد بيوتكنولوژي در ميکروبيولوژي خاک

كاربرد بيوتكنولوژي در ميکروبيولوژي خاک
با توجه به گستردگي کاربرد بيوتکنولوژي در خاکشناسي براي آشنايي و توجه به اهميت بحث به چند مثال اکتفا مي شود:
۱- استخراج و خالص سازي DNA ميكروبي از خاك و نمونه هاي رسوبي:

دانش تنوع ميكروبي در اكوسيستم هاي طبيعي خيلي كم است. به خاطر اينكه فقط تعداد كمي از ميكروبهايي كه در محيط هاي طبيعي رشد مي كنند، با روشهاي استاندارد و آزمايشگاهي قابل كشت هستند. براي احتراز از اين مشكل اخيراً چندين روش براي استخراج مستقيم DNA از مواد محيطي ارائه شده است.
بسته به اينكه آيا سلولهاي ميكروبي از مواد جداسازي شده اند يا نه روشهاي استخراج DNA مي توانند شامل استخراج سلولي يا متلاشي كردن مستقيم باشد.
يك دستور العمل استخراج به طور كلي شامل سه گام است:

– متلاشي كردن سلول كه مي تواند شيميايي، مكانيكي، آنزيمي باشد.
– جدا كردن قطعات سلولي و نوكلئيك اسيد
– خالص سازي

روشهاي متلاشي كردن مستقيم سلول نسبت به روش استخراج سلول بيشتر استفاده مي شوند، زيرا زمان كمتري مي برند و نتيجه بهتري مي دهند و همچنين منجر به استخراج DNAاي مي شوند كه بيشتر معرف جمعيت ميكروبي موجود در نمونه است.
اگر چه با متلاشي كردن مستقيم سلول، آلودگي ها هم استخراج شده و استخراج DNA را با مشكل مواجه مي كنند. بنابراين يك قدم اضافه تر براي خالص سازي لازم است.
حداقل ۴ نوع خالص سازي به طور معمول مورد استفاده قرار مي گيرد.
– اولترا سانتريفيوژ شيب غلظت سزيوم كلرايد
– كروماتوگرافي

– الكتروفورز
– دياليز
و فيلتر كردن براي جدا كردن تمام آلودگيها توصيه مي شوند. با توجه به ماده محيطي چندين روش خالص سازي با هم تركيب شوند.
كارآيي استخراج و خالص سازي بسته به خصوصيات نمونه محيطي است و هر قدم از روش استخراج بايد براي هر نمونه تعديل و تصحيح شود.

۲- بررسي فيلوژنتيكي ارگانيزمهاي خاك با استفاده از روشهاي مولكولي:
بررسي فيلوژنتيكي به منظور توصيف تاريخ تكاملي جانداران به كار مي رود. به اين صورت كه جمعيت هاي موجودات زنده به نحوي گروه بندي مي شود كه نحوه پيدايش آنها از اجدادشان را نشان مي دهند. ارزش عملي در استفاده از آن اطلاعات در به گزيني ژنتيكي موجودات خاك به خصوص باكتريها مي باشد:
با دانستن روابط ژنتيكي بين باكتريها از اطلاعات رده بندي مي توان به عنوان راهنمايي براي بهره گيري از منابع ژنتيكي در استفاده از آنها در تلاقي ها و جداسازي ژن هاي مفيد استفاده كرد.

طبقه بندي تاكسونوميكي امروزه بر اساس ادغام سه مؤلفه زير صورت مي گيرد:
۱) صفات مورفولوژيكي
۲) دورگ گيري DNA/ DNA

۳) بررسي توالي هاي اسيد نوكلئيك
كه براي اين بررسي مي توان از منابع زير استفاده كرد:
– بررسي DNA ميتوكندري
– بررسي مقايسه اي ژنهاي DNA ريبوزومي
– بررسي ژنهاي كلروپلاست

از بين منابع نام برده شده براي مطالعه فيلوژنتيكي، امروزه بيشتر از روش تعيين توالي ژن ۱۶srRNA به عنوان يك روش استاندارد استفاده مي شود. چون ژنهاي rRNA براي زنده ماندن هه موجودات ضروري بوده و همين توالي نوكلئوتيدها در اين ژنها به شدت محافظت مي شود و بين سه نوع rRNA موجود در ريبوزوم ۱۶srRNA (5srRNA, 16rRNA, 23srRNA) را به دليل اندازه مناسب و دارا بودن اطلاعات كافي نسبت به دو ژن ديگر ترجيح داه مي شود. به عنوان مثال براي طبقه بندي فيلوژنتيكي موجودات از مقايسه توالي بازهاي ژن ۱۶srRNA استفاده شده كه بر اين اساس، موجودات به سه شاخه يوكاريوتها، آركئي باكتريها و باكتريها تقسيم شده اند. ساختار درختي اين طبقه بندي در شكل زير آمده است. همچنين از اين روش براي شناسايي گونه ها و جنس هاي باكتريها استفاده مي شود. بدين صورت كه رديف بازهاي آلي فقط در بخش كوچكي از ژن ۱۶srRNA براي تشخيص باكتريهاي در سطح جنس يا سطوح بالاتر مورد استفاده قرار مي گيرد.

اطلاعات به دست آمده از تعيين رديف بازهاي آلي ژن ۱۶srRNA نشان مي دهد كه باكتريهاي جنس ريزوبيوم را مي توان به چهاربخش مختلف تقسيم كرد. در اين مطالعه، دوسويه ريزوبيوم كه داراي پروفيلهاي پلاسميدي متفاوت بودند از گرههاي گياه ميزبان ماشك (viciaehirsuta) جدا شدند با استفاده زا دو پرايمر، بخش اول ژن ۱۶srRNA (حدود ۲۳۰ جفت باز آلي) به كمك تكنيك RCR تكثير و رديف بازهاي آلي ژن ۱۶srRNA هر دو سويه با اطلاعات موجود در بانك ژن مقايسه شدند نتايج حاصله نشان داد كه رديف بازهاي آلي در هر دو ايزوله با رديف بازهاي آلي باکتري Rhizobium leguminosemm bv.ovicia صددرصد همولوژي داشتند. بنابراين تعيين رديف بازهاي آلي بخش كوچكي از ژن ۱۶srRNA يك روش مفيد و قابل اطمينان براي شناسايي باكتريهاي ريزوبيوم مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

۳- رديابي يك ژن خاص در خاك با استفاده از تكثير DNA جمعيت باكتريايي خاك:
در گذشته براي تشخيص حضور يك باكتري خاص در خاك، آنها را كشت مي دادند و با استفاده از خصوصيات فنوتيپي و بيوشيميايي شان، آنها را شناسايي مي كردند. اما بسياري از آنها قابل كشت در محيط هاي مصنوعي نيستند و بنابراين شناسايي و رديابي آنها از طريق روشهاي معمولي امكان پذير نيست و بايد از روشهاي مولكولي استفاده كرد به عنوان مثال برخي از باكتريها توانايي تجزيه برخي مواد سمي را دارا مي باشند و بنابراين حضور چنين باكتريهايي در خاك يك امتياز به شمار مي رود. براي شناسايي خاكهايي كه داراي باكتريهايي

با خواص مورد نظر هستند از روشهاي رديابي ژن استفاده مي شود. يكي از مهمترين مواد سمي و سرطان زا، حشره كش كربوفوران يا متيل كاربامات است كه برخي از باكتريها توانايي تجزيه اين گونه مواد سمي را دارند مثلاً باكتري Achromobacter.sp مي توانند توسط آنزيم «متيل كاربامات هيدرولاز» حشره كش متيل كاربامات را تجزيه كند اين آنزيم توسط ژن mcd كد مي شود. يك قطعه از اين ژن براي ساختن كاوشگر DNA براي شناسايي جوامع ميكروبي خاكي كه داراي اين ژن بوده و قادر به تجزيه اين ماده در خاك هستند، استفاده مي شود.
براي اين منظور DNA جامعه باكتريايي خاك به طور مستقيم استخراج شده و با كمك كاوشگر مزبور مورد تكثير RCR قرار مي گيرد. بدين وسيله نمونه خاكهايي كه داراي اين ژن تجزيه كننده متيل كاربامات توليد محصول RCR شناسايي شده و بنابراين خاك مورد نظر قادر به تجزيه اين حشره كش مي باشد.

۴- تعيين تنوع ژنتيكي ميكروارگانيسم هاي خاك:
ميكروارگانيسم ها بيش از تنوع زيستي را تشكيل مي دهند و براي حفظ تعادل اكوسيستم اساسي بوده و مهمترين عامل در سيكل هاي بيوشيميايي خاك هستند. مطالعه تنوع ميكروسكوپي به ويژه در باكتريها نيازمند روش هاي جديد است باكتريهاي قابل كشت را مي توان با استفاده از خصوصيات فنوتيپيشان تشخيص داد. با اين وجود اطلاعات از مورفولوژي و بيوشيمي اين موجودات غالباً خيلي محدود و گمراه كننده است و بايد از مطالعات مولكولي استفاده كرد. با پيشرفت تكنيكهاي بيولوژي مولكولي تنوع باكتريهاي خاك موضوع مطالعه زيادي

در سالهاي اخير شده است. آينده كاوشگرهاي نوكلئيك اسيد در اكولوژي ميكروبي بسيار چشمگير است. به خصوص زمانيكه روشهاي كشت ميكروارگانيسم ها موفق نبوده و يا ارگانيسمهاي هدف در تعدادي خيلي پايين وجود دارند كه قابل رديابي نيستند، روشهاي مبتني بر RCR شامل توالي يابي و آناليزهاي مبتني بر ژنهاي ۱۶srRNA و ۲۳srRNA به طور وسيع براي تشخيص روابط فيلوژنتيكي باكتريهاي خاك به كار مي روند.

به عنوان مثال مي توان به آزمايشي كه جهت تعيين تنوع قارچهاي همزيست در مايكوريزاي آربسكولايي از يك جمعيت طبيعي صورت گرفته است اشاره نمود.
تاكسونومي مايكوريزاي آربسكوبي غالباً بر اساس مورفولوژي اسپورها صورت مي گرفته، اما تشخيص دقيق اسپورها، به خاطر تنوع بسيار بالا در مورفولوژي اسپورها و نيز اين مسئله كه اسپورزايي وابسته به شرايط محيطي و ژنوتيپ قارچ و ميزبان است، غالباً دشوار مي باشد. بنابراين روشي كه بتواند مستقيماً قارچهاي همزيست با ريشه گياهان را تشخيص بدهد

اهميت زيادي در روشن كردن تنوع مايكوريزا و اكولوژي آنها خواهد داشت. اميد بخش ترين روش در اين ميان استفاده از پرايمرهاي اختصاصي DNA در واكنش زنجيره اي پليمراز RCR است. در اين آزمايش استخراج DNA از ريشه گياهان آلوده صورت گرفت و پس از تكثير با RCR قطعات به دست آمده روي ژل الكتروفورز تفكيك شده و با استفاده از روش دو رگه سازي تفريقي نشان داده شد كه با تركيب هاي متنوع است كه شامل حداقل ۳ جنس قارچ مايكوريزا مي باشد. اين تكنيك كاربرد وسيعي در تشخيص موجودات همزيست ديگر، از جمله پاتوژنها دارد.

۵- ترسيم نقشه هاي ژنتيكي
اگر موقعيت يك ژن در نقشه ناشناخته باشد، جداسازي آن خيلي مشكل خواهد بود. از اين رو ترميم نقشه ژني، يك پيش شرط مهم در مهندسي ژنتيك است. تهيه نقشه و توالي يابي ژنوم به درك عمل، تنظيم و بيان ژنها كمك شاياني مي كند.