لقد ناقشنا سابقاً مفهوم الارتباط، وإعادة التركيب، وفي هذا الموضوع يتم الجمع بين هذين المفهومين لبناء الخرائط الجينية، إذ تُظهر الخريطة الجينية الموقع النسبي لصفتين وراثيتين أو أكثر من خلال تحليل النسل في تهجين معين، وتتبع عدد المرات التي يتم فيها وراثة صفتين وراثيتين معاً؛ على سبيل المثال، لون العين وشكل الجناح في الدروسوفيلا، فكلما زادت نسبة النسل الذي يرث الصفتين معاً، كلما كانت الجينات المسؤولة عن الصفات أقرب إلى الكروموسوم، لذا فإن الخرائط الجينية تعتمد على معدلات إعادة التركيب.

توجد الجينات على الكرموسومات في تتابع خطي طولي، إذ يشغل كل جين موقع ثابت على الكروموسوم، والجينات الموجودة على نفس الكروموسوم لا تتوزع توزيعاً حراً إلا في حالة العبور.

يقصد بالخرائط الوراثية مواقع الجينات على الكروموسوم وتحديد ترتيبها بالنسبة لبعضها وكذلك تحديد المسافة الوراثية بينها، فهي تساعد في وصف ترتيب مواقع الجينات على الكروموسوم، إذ يتم تعيين الجينات في موقع معين على كروموسوم يُعرف بالموقع يمكن استخدامه كمؤشرات جزيئية لإيجاد المسافة بين الجينات الأخرى على الكروموسوم.

إن الأساس الجيني للخرائط الوراثية هو رسم مخطط يمكن أن يساعد بإيجاد تسلسل الحمض النووي من خلال تحديد المواقع النسبية للجينات على الكروموسوم.

ما يعني أنها توفر الفرصة للتنبؤ بأنماط الوراثة لصفات محددة، التي يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل للصفات المرتبطة بالأمراض.

هناك طريقتان لرسم وتوليد الخرائط الجينية هما:

أولا- الخرائط الفيزيائية التي تعتمد التقنيات الوراثية للعثور على الإرتباط بين الجينات بشكل غير مباشر

تشمل تقنيات الخرائط الفيزيائية ما يأتي:

1- خرائط التقييد (القطع): هي خريطة مواقع تقييد معروفة ضمن تسلسل الحمض النووي DNA والتي تتطلب إستعمال إنزيمات قطع (هضم) تساعد على قطع أجزاء معينة من الحمض النووي في تسلسلات محددة.

يستعمل هذا النوع من الخرائط قطع أخرى قصيرة نسبياً من الحمض النووي ومرجع للبلازميدات الهندسية أو لقطع الحمض النووي الأكبر حجماً.

إن الأساس التي يعتمد عليه رسم خريطة التقييد هو قطع أو هضم الحمض النووي، ومن ثم يتم تشغيل قطع الحمض النووي المهضومة على هلام الأكاروز بتقنية الترحيل الكهربائي التي توفر المعلومات المتعلقة بحجم هذه القطع المهضومة التي تشير إلى المسافة بين مواقع إنزيم القطع على الحمض النووي المحلل، وتزود الباحثين بالمعلومات المتعلقة بهيكل الحمض النووي المحلل.

2 - خرائط الموقع المتسلسل STS) Sequence-Tagged Sites) :هي تسلسل قصير نسبياً وسهل تضخيمه بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل (200 إلى 500 قاعدة نيتروجينية) يمكن التعرف عليه بسهولة ويختلف عن غيره من التسلسلات، يظهر مرة واحدة على الأقل في الحمض النووي الذي يجري تحليله، إذ إن هذه المواقع ذات العلامات التسلسلية غالباً ما تحتوي على تعدد شكلي جيني يجعل منها مصدراً للعلامات الجينية الحية.

تتمثل ميزة STS على طرائق رسم الخرائط الأخرى في أن وسائل إختبار وجود STS معينة يمكن وصفها بالكامل على أنها معلومات في قاعدة البيانات: أي شخص يرغب في عمل نسخ من العلامة يمكنه ببساطة البحث عن STS في قاعدة البيانات، تجميع البوادئ المحددة، وتشغيل جهاز PCR في ظل ظروف محددة لتضخيم STS من الحمض النووي الجينومي .

ينتج تفاعل البلمرة PCR القائم على STS نمطاً بسيطاً وقابل للتكرار على هلام الاگاروز أو بولي أكريلاميد.

في معظم الحالات تكون علامات STS سائدة بشكل مشترك، أي تسمح بتمييز الزيكوت المتغايرة عن المتماثلة. قد يحتوي تسلسل الحمض النووي لـ STS على عناصر متكررة، وهي تسلسلات تظهر في مكان آخر من الجينوم. تتضمن STS علامات أو مؤشرات جزيئية مثل SSRs و STMS و SSRPs و SCARs و CAPs و ISSRs

3- التهجين الفلوري في الموقع Fluorescence in situ hybridization (FISH) :تستخدم للكشف عن وجود أو غياب تسلسل DNA معين ضمن جين أو جينوم ما، بما في ذلك جينات محددة أو أجزاء من الجينات ويمكن استخدامها لفهم مجموعة متنوعة من تشوهات الكروموسومات والطفرات الجينية الأخرى.

إن الخطوة الأولى في هذه الطريقة هي إعداد تسلسلات قصيرة من الحمض النووي المفرد الذي يتطابق مع جزء من الجين المستهدف، وتسمى هذه بالمجسات (مسابر)، والخطوة الثانية هي تمييز هذه المجسات (أحادية الشريط) عن طريق ربط واحد من عدد من الألوان بصبغة الفلورسنت، وبما أن المجس أحادي الشريط، فهو قادرة على الإرتباط بالشريط المكمل للحمض النووي أينما كان موجوداً على الكروموسومات، فعندما يرتبط المسبار بالكروموسوم، توفر علامة الفلورسنت الخاصة به وسيلة لمعرفة موقعه، بمعنى أنه وعندما يتلامس المجس مع الحمض النووي على كروموسوم معين سيحدث التهجين وسيتم الحصول على المعلومات المتعلقة بموقع هذا التسلسل من الحمض النووي، إذ تقوم هذه التقنية بتحليل الحمض النووي المنفصل ssDNA (شريط أحادي) ليرتبط بالمجس الخاص به.

ثانياً- الخرائط الجينية: التي توظف تقنيات البيولوجيا الجزيئية لتحليل الكروموسومات التي تسمح برسم وإنشاء الخرائط بطريقة تسهل تحليل المواضع النسبية للجينات والتسلسلات المهمة الأخرى.

أن مثل هذه الخرائط الخطية يمكن بناؤها تدعم مفهوم الجينات التي يتم ترتيبها بترتيب خطي ثابت على طول الكروموسوم، ويمكننا استخدام ترددات إعادة التركيب لإنتاج خرائط جينية لجميع المواقع على طول كل كروموسوم وفي نهاية المطاف في الجينوم بأكمله.

إن رسم الخرائط الجينية يعتمد على المبادئ التي صاغها مندل، فأساس التحليل الإرتباطي هو فهم موقع الكروموسومات وتحديد الجينات المسؤولة عن المرض، هذه الجينات وخلال الإنقسام الإختزالي لها القدرة على أن تكون موروثة معاً ويمكن إستعمالها كمؤشر جيني للمساعدة في تحديد النمط الظاهري للأمراض.

كما إن طريقة تحليل رابطة الجينات التي تعتمد على السكان، تعد مناسبة لتحديد الأمراض المعقدة التي لا تحتوي على نمط الوراثة المندلي، فهي تعتمد على تاريخ كامل من سكان مجتمع معين وتحاول تحديد ما إذا كان تواتر الأليل في الأفراد المتضررين يختلف عن مجموعة أجنة من الأفراد غير المصابين من نفس السكان .

 تسمى وحدات المسافة الجينية بوحدات الخريطة mu) Map units) أو السنتي موركان cM) Centimorgans) تكريماً لتوماس هانت مورگان Morgan من قبل طالبه الفريد ستورتيفانت Alfred Surtevant الذي طور مفهوم الخرائط الجينية.

إن من بين الطرائق التقليدية للتعرف على الكميتات العبورية في هجين ثنائي هي استخدام التلقيح الاختباري، إذ إن وحدة المسافة الوراثية هي 1% وهي ما تسمى وحدة عبور أو سنتي مورگان وتعطى كل كيازما 50% نواتج عبورية وهي ما يعادل 50% وحدة مسافة.

ففي مثال نبات بسلة الزهور (بازلاء الزهور السكرية) كانت نسبة الفئات العبورية في النسل الناتج للتلقيح الاختباري 6.3 + 6.3 = 12.6% ، وبالتالي فإن المسافة بين جين لون الأزهار وشكل حبوب اللقاح هي 12.6 وحدة عبور.

يقوم علماء الوراثة بشكل روتيني بتحويل ترددات إعادة التركيب لموقعين إلى cM، وبالتالي فإن تردد إعادة التركيب بالنسبة المئوية هو تقريبا نفس مسافة الخريطة بوحدة cM، إذ أن وحدة خريطة واحدة تساوي معدل إعادة التركيب 1%.

إن خرائط الجينات التي تقوم بإنشائها بناءاً على البيانات التجريبية ستبدو أشبه بالشكل رقم (1).

ومن أجل وضع الجينات في تتابعها الطولي الصحيح فإن التلقيح الاختباري بثلاث نقاط هو الوسيلة لتحديد ترتيب الجينات على الكروموسوم.

ولإيضاح ذلك نفترض أن المسافة بين الجين A والجين B =  12 وحدة عبور والمسافة C-B تساوي 7 وحدات والمسافة A-C = 5 وحدات وذلك يدل على أن الجين C لابد وأن يكون في الوسط بين الجينين A و B ، وبذلك يكون إستنتاج هذا الترتيب للجينات الثلاثة سهلاً، وبالمثل إذا افترضنا أن المسافة A-B = 20 وحدة عبور والمسافة B-C =10 وحدات عبور والمسافة 30=A-C وحدة عبور فإنه من السهل أيضا إستنتاج أن الجين B في الوسط بين الجينين C و A.

الشكل (1) خريطة توضح المسافات النسبية بين الجينات الثلاثة A و B و C .

فإن هذا الترتيب يدل على ان :

(A-D) = (B-D)  ̶  (A-B) = 22 – 8 =14

(A-E) = (A-D)  ̶  (E-D) = 14 – 5 =9

وبذلك يكون ترتيب الجينات والمسافة بينها على هذه الأجزاء كما يلي :

إن المسافات الجينية المقاسة بمعدلات إعادة التركيب هي أيضًا مضافة تقريبًا، ولإيضاح ذلك نأخذ خريطة الجينات الموضحة في الشكل (1) نفترض أن المسافة بين الجين A إلى B هي 8 m.u ومن B إلى C هو 12 m.u، وبالتالي فإن المسافة بين A و C هي 20 m.u ،وعلى الرغم من أن الجين B يقع بين الجينات A و C فإن هذا التقريب يعمل جيدًا فقط للمسافات الصغيرة ( RF <30%) ولكنه يفشل تدريجيًا على مسافات أطول لأنه عندما يبتعد الموقعان عن بعضهما البعض فإن التردد يصل إلى الحد الأقصى بنسبة 50%، كما هو الحال بالنسبة إلى موقعين يتم تصنيفهما بشكل مستقل (غير مرتبطين).

من الممكن إضافة أجزاء أخرى من الخريطة بهذه الطريقة لكي نتمكن من الحصول على خريطة كاملة للارتباط تصل إلى 100 وحدة عبور (سنتي مورگان) بالكروموسوم الواحد، فكلما زادت المسافة بين جينين زادت فرصة حدوث عبور مزدوج بينهما.