hossein moradi shahrbabak
-
مقدمه و هدف
به دلیل افزایش تقاضا برای فرآورده های دامی، حتی در مواردی که تاکید بر تولید شیر یا پشم است، بازدهی تولیدمثلی یکی از اهداف اصلی در صنعت پرورش گوسفند است. به ویژه هنگامی که برنامه های اصلاحی بر تولید گوشت تاکید داشته باشند، افزایش بازدهی تولیدمثلی مهم ترین شاخص به شمار می رود. هر چند که افزایش باروری به روش های متفاوت میسر است، اما افزایش نرخ تخمک گذاری و تعداد بره در هر زایش برای رسیدن به باروری بالا از اهداف اصلی برنامه های اصلاح نژادی است. بنابراین، بهبود عملکرد تولیدمثلی گوسفند اهمیت ویژه ای بر سودآوری این حیوان، به خصوص در سیستم های پرورشی نیمه بسته و بسته دارد. در این پژوهش، تفاوت های ژنومی مرتبط با عملکرد باروری بین نژادهای گوسفندان بومی ایران و ایسلند با استفاده از آماره ی XPEHH مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش هااز اطلاعات ژنومی 204 نمونه شامل 54 نمونه مربوط به نژاد ایسلند و 154 نمونه مربوط به 11 نژاد از گوسفندان بومی ایران (افشاری، قزل، شال، کیوسی، کرمانی، بلوچی، قره گل، سنجابی، سیاه کبود، لری بختیاری و کبوده شیراز) استفاده شد. اطلاعات این گروه های ژنتیکی به ترتیب از پایگاه اطلاعاتی iSheep و آدرس https://disk.yandex.ru/d/3N2wEv0-9_NL0w، به دست آمد. برای اطمینان از کیفیت داده های ژنومی، کنترل کیفیت بر روی داده های اولیه اعمال و داده های با کیفیت پایین کنار گذاشته شد. کنترل کیفی و فیلتراسیون داده ها با نرم افزار PLINK-1.9 انجام شد. در مراحل فیلتراسیون، حیوانات و نشانگر هایی که بیشتر از پنج درصد ژنوتیپ از دست رفته داشتند، حذف شدند. همچنین، نشانگرهایی ژنتیکی با حداقل فراوانی آللی کمتر از یک درصد و نیز مواردی که در تعادل هاردی واینبرگ قرار نداشتند، کنار گذاشته شدند. از کل داده های اولیه ی موجود، شامل 552847 نشانگر SNP مربوط به کروموزم های بدنی با جایگاه شناخته شده از 204 حیوان، در نهایت 527292 نشانگر SNP مربوط به 204 حیوان با نرخ ژنوتایپینگ 0/9994 باقی ماندند. این سری داده ی مشترک برای آنالیزهای ساختار و تمایز ژنتیکی بین جمعیتی استفاده شد. سپس داده ها برای شناسایی نشانه های انتخاب شناسایی مجددا مورد فیلتراسیون قرار گرفت و در نهایت در این ویرایش از داده ها 527284 نشانگر SNP مربوط به 174 حیوان برای بررسی نشانه های انتخاب باقی ماندند. آنالیز شاخص تمایز ژنتیکی (FST) و آنالیز مولفه های اصلی (PCA) برای تعیین گروه های ژنتیکی با نرم افزار PLINK1.9، صورت گرفت. به منظور شناسایی نشانه های انتخاب، از آماره ی XPEHH استفاده شد. در نهایت 0/1 درصد مناطق ژنومی با ارزش عددی بالا (0/32)، به عنوان نشانه های انتخاب شناسایی و تعیین شدند. استخراج ژن های مرتبط با مناطق ژنومی تحت انتخاب توسط پایگاه اطلاعاتی آنلاین BIOMART با انطباق روی ژنوم گوسفند (Oar_v3.1) انجام شد. سسپس ژن های شناسایی شده جهت تعیین مسیرهای بیولوژیکی و وجود شبکه های احتمالی ژنی در سامانه های آنلاین DAVID و STRING (https://string-db.org/) مورد واکاوی بیشتر قرار گرفتند.
یافته هامطابق نتایج به دست آمده از آنالیز تجزیه به مولفه های اصلی (PCA)، گروه با چندقلوزایی بالا (ایسلند) به طور کامل از گروه ژنتیکی با چندقلوزایی پایین (نژادهای ایرانی) مجزا هستند. تمایز کامل بین دو گروه با چندقلوزایی پایین و بالا، می تواند مربوط به جدایش منطقه ای این دو گروه باشد. مولفه دوم توجیه تمایز بین برخی از نژادهای ایرانی از همدیگر است. به طوری که دو نژاد کرمانی و کیوسی (نگهداری شده در مرکز پرورشی کیوسی در استان کرمان) با مولفه ی دوم از گروه ژنتیکی اصلی مربوط به سایر نژادهای ایرانی شده است. با واکاوی های بیشتر ساختار جمعیتی و ارتباط ژنتیکی بین دام های مورد مطالعه، با آنالیز FST و رسم درخت فیلوژنی مستخرج از اطلاعات تعیین فواصل ژنتیکی، تایید شد. نژاد ایسلند بیشترین فاصله ی ژنتیکی را با سایر نژادهای مورد مطالعه را دارد. نزدیک ترین نژاد از لحاظ ژنتیکی به ایسلند مربوط به نژاد سیاه کبود شیراز (SDK) و دورترین مربوط به نژاد کرمانی است. برای کاهش اریبی موجود در مطالعات مربوط به نشانه های انتخاب و با توجه به تمایز نسبی گروه های کرمانی و کیوسی، اطلاعات این گروه از حیوانات نیز از ادامه آنالیزها کنار گذاشته شد. تعداد 391 ژن مرتبط با مناطق ژنومی تحت انتخاب، به عنوان نشانه ی انتخاب شناسایی شدند. از میان ژن های شناسایی شده، تعداد حداقل 13 مورد شامل ژن های BMPR2، SLC26A4، WNT16، CREB3L4، PRLR، ACVR2B، PRKCSH، HOXA9، HOXA10، Dkks، KATNAL1، OSBP2 و W5PHY6_SHEEP به نوعی با عملکرد تولیدمثلی و صفت چندقلوزایی در گوسفند مرتبط بودند. هرچند هیچ مسیر بیولوژیکی قابل توجه و معنی دار از لحاظ آماری که با عملکرد تولیدمثلی در گوسفند ارتباط داشته باشد، شناسایی نشد. در هر صورت، برخی از ژن های شناسایی شده، اثرات عمده ای در عملکرد باروری گوسفند دارند. ژن های شناسایی شده از مطالعه حاضر و تلفیق آن با سایر اطلاعات مرتبط با صفت چندقلوزایی می تواند در طراحی برنامه های اصلاح نژادی جهت بهبود عملکرد تولیدمثلی، موثر باشد.
نتیجه گیریدر مطالعه ی مسیرهای بیولوژیکی شناسایی شده از مقایسه ی جمعیت های گوسفندان ایران با نژاد ایسلند که جزو شاخص ترین نژادهای چندقلوزای دنیا به شمار می رود، عمدتا مسیرهای بیولوژیکی درگیر در ایمنیت، بویایی و ساختار هموگلوبینی، به عنوان مسیرهای تحت انتخاب شناسایی شدند و باوجود شناسایی تعداد متعددی از ژن های مرتبط با عملکرد تولیدمثلی این ژن ها در مسیرهای بیولوژیکی واحدی تشکیل یک شبکه ژنی معنی دار را ندادند. در هر صورت با توجه به شناسایی برخی ژن های شاخص در عملکرد تولیدمثلی، این اطلاعات می تواند بعد از تایید در مطالعات دیگر و تکمیلی در طراحی بهتر پروژه های بهبود عملکرد تولیدمثلی موثر باشد.
کلید واژگان: آرایه های ژنومیکی، جاروب انتخاب، چندقلو زایی، گوسفندان بومی، نژاد ایسلندBackgroundDue to the increasing demand for animal products, reproductive efficiency considered as one of the main objectives of sheep breeding, even in cases where the main emphasis is on milk or wool production. In cases the meat production is the main breeding objective, increasing reproductive efficiency is the most important goal of breeding programs. Although increasing fertility in ewe is possible in different pathways, ovulation rate and liter size are the main goals in breeding programs to achieve high fertility. Then, this study was performed to detection selection signature between Iranian native (as a genetic group with low reproductive performance) and Icelandic (as a genetic group with high reproductive performance) sheep breeds, and identify genes related to fecundity and litter size in sheep.
MethodsIn this regard, the genomic information of 154 samples including 11 Iranian sheep breeds (Kermani, Baluchi, Afshari, Karakul, Sanjabi, SiahKabud, LoriBakhtiari, Shal, Ghezel, Chios, GrayShiraz) and 54 Iceland sheep breeds, were used. The genomic data related to these genetic groups including Icelandic and Iranian sheep breeds were obtained from the iSheep database and the address https://disk.yandex.ru/d/3N2wEv0-9_NL0w, respectively. Quality control of genomic data and filtering was performed using the PLINK software. The individuals and SNP with more than 5% missing genotypes were excluded. Then, the data were screened based on Minor allele frequency (MAF) less than 1%, and Hardy-Weinberg equilibrium (HWE). From the total available data, including 552,847 SNP markers related to autosomal chromosomes with known locations from 204 animals, finally 527,292 SNP markers from 204 animals, with about 0.999376 genotyping rate, was remained for inter-population genetic differentiation and structure analyses. Then, data filtering was done for seprate genetic groups. In this edition of the data, 527,284 SNP markers related to 174 animals were endured to selection signature analysis. Genetic differentiation index analysis (FST) and principal component analysis (PCA) were performed to determine genetic groups using PLINK 1.9 software. Ubiased FST (θ) estimator statistic were used to explore the signs of selection. In order to better identify the selection signals, numerical values of SNP markers were averaged using the creeping window method up to a maximum length of 100 kb for adjacent SNPs. Only 0.1% of the genome regions with the highest values, were identified and determined as selection signatures. The genes related to selected genomic regions was extracted using the BIOMART online database corresponding areas in the sheep genome assembly (Oar 3.1). The detected genes, related to the selected regions, were surveyed by DAVID 2021 (The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery) and STRING (Version 12) to identifying biological pathways and probably gene interaction networks.
ResultsAccording to the principal component analysis (PCA) results, the group with high reproductive performance (Icelandic sheep) is completely separate from the genetic group with low reproductive performance (Iranian sheep breeds). The complete differentiation between two groups with low and high reproductive performance can be related to the regional separation of these two groups. Kermani and Chios breeds (from the Chios breeding center in Kerman province of Iran) are seprated from other Iranian breeds with the second component. It was confirmed by further population structure analysis, with FST analysis and phylogeny tree extracted from the genetic distance determination information. The Icelandic breed had the greatest genetic distance with other studied breed. The GrayShiraz (SDK) and Kermani had the lowest and the highest genetically distance with Icelandic breed, respectively. In order to reduce the bias in selection signatures analysis, Kermani and Chios breeds was excluded from the further analysis. The results of principal component analysis (PCA), four distinc genetic groups was detected based on the information of the 1th component with one of the 2th to 6th components. According to the obtained results, the group with high reproductive performance or litter size (Icelandic) is completely separate from the genetic group with low reproductive performance (Iranian sheep breeds). The 2th to 6th components could demonstration differences among Iranian sheep breeds, and Kermani and Chios sheep breeds (raised in the Chios breeding center in Kerman province) were separated from the Iranian other sheep breeds. In the identified regions as selection signatures (N=55), including 0.1% of all studied markers, the number of 391 genes were identified. Of all detected genes, at least 13 genes including BMPR2, SLC26A4, WNT16, CREB3L4, PRLR, ACVR2B, PRKCSH, HOXA9, HOXA10, Dkks, KATNAL1, OSBP2 and W5PHY6_SHEEP genes were related to reproductive performance and probably litter size in sheep. Although no significant biological pathways (with high significance) related to litter size in sheep were identified, some of the identified genes have major effects on reproductive performance. Detected genes from this study and other complementary studies about involved genes on litter size in sheep, could be effective in designing breeding programs to improve reproductive performance.
ConclusionSurvey on identified biological pathways related to genomic differences between Iranian native and Icelandic (which is considered one of the most significant multi-twin breeds in the world) sheep breeds, was shown that, the significant biological pathways involved in immunity, smell, and hemoglobin construction. Despite of the identification a large number of genes related to The reproductive performances, these genes did not involved in a significant biological pathways. However, although no significant biological pathways related to litter size in sheep were identified, some of the identified genes have major effects on reproductive performance. Detected genes from this study and other complementary studies about involved genes on litter size in sheep breeds could be effective in designing breeding programs to improve reproductive performance.
Keywords: Genomic Array, Icelandic, Iranian Native Sheep, Litter Size, Selective Sweep -
مقدمه و هدف
در سال های اخیر، دسترسی وسیع به داده های چند شکلی مولکولی، توجه به شناسایی الگوهای درون ژنوم که نشان دهنده انتخاب های مثبتی به وقوع پیوسته در جمعیت ها است را افزایش داده است. دیدگاه کلیدی در این خصوص پدیده انتقال همراه می باشد. هنگامی که یک آلل سودمند در طی زمان های مختلف هدف انتخاب مثبت قرار می گیرد، باعث ایجاد نشانه هایی در سطح ژنوم می گردد که این نشانه ها با روش های مختلف قابل شناسایی و پیگیری می باشند. فراتحلیل روش های مختلف نشانه های انتخاب در سطح ژنوم می تواند به پیگیری و شناسایی بسیار دقیق تر این نشانه ها منجر شود چراکه هر کدام از روش های مختلف شناسایی نشانه های انتخاب، معیارهای متفاوتی را برای پیگیری نشانه ها در ژنوم موجودات دنبال می کنند. در واقع هدف از انجام روش های مختلف شناسایی نشانه های انتخاب، بهبود مرحله کشف و شناسایی با استفاده از ترکیب اطلاعات و افزایش صحت و دقت نتایج است.
مواد و روش هاتعداد نمونه ها در این مطالعه شامل 111 راس از اسب های نژاد تروبرد و ترکمن (به ترتیب با تعداد 44 و 67 راس) بود. نمونه های خون از رگ های وداجی و زیردمی اسب تهیه شد. در این پژوهش از داده های چند شکلی تک نوکئوتیدی (SNP chips, 60k) استفاده شد. تعیین ژنوتایپ نمونه ها با استفاده از آرایه های 60 K مربوط به شرکت Illumina در دانشگاه کنتاکی انجام شد. برای اطمینان از کیفیت داده های ژنومی تعیین ژنوتایپ شده آنالیز های کنترل کیفیت با یک سری فیلترها شاملMAF، SNP-CR، Animal-CR، آزمونHWE انجام شد. به دلیل اینکه یکی از مباحث مهم در بحث نشانه های انتخاب در نظر گرفتن زیر جمعیت های هر نژاد می باشد، مولفه اصلی در این بخش بر اساس ماتریس خویشاوندی به دست آمد. آنالیز مولفه های اصلی در محیط R صورت گرفت. در این پژوهش به منظور شناسایی نشانه های انتخاب از روش های Fst، iHS (EHH)، Rsb و در نهایت آنالیز فراتحلیل انجام شد. مناطق تحت انتخاب ژنوم و جایگاه های ژنومی به دست آمده از مطالعات پیوستگی کل ژنوم جهت یافتن ژن های موجود در این نواحی مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. ژن های گزارش شده در این مناطق در اسب و مناطق متناظر در گاو با استفاده از پایگاه اطلاعاتی ENSEMBL و براساس سرهم سازی آخرین نسخه ژنومی در دسترس اسب از پایگاه اطلاعاتی NCBI و BioMart شناسایی شد. کد شناسایی مربوط به ژن های شناسایی شده جهت بررسی مسیر های بیولوژیکی مرتبط با مناطق تحت انتخاب در نرم افزار DAVID انجام گرفت.
یافته هاکنترل کیفیت اولیه بر روی 111 حیوان از 2 جمعیت (تعداد 76 حیوان نژاد ترکمن و 44 حیوان نژاد تروبرد) مورد مطالعه انجام شد. تعداد 3 حیوان از نژاد ترکمن به دلیل نرخ ژنوتایپ از دست رفته ی بیشتر از 9 درصد از ادامه ی آنالیزها حذف شدند و تعداد 108نمونه باقی ماندند. از تعداد کل 59349 نشانگر SNP، تعداد 52036 نشانگر بعد از کنترل کیفیت باقی ماندند. در مجموع تعداد 118 SNP به دلیلحداقل فراوانی آللی کمتر از 1 درصد، تعداد 704 SNP خارج از تعادل هاردی واینبرگ، تعداد 6493 SNP با نرخ ژنوتیپ گم شده بیشتر از 5 درصد حذف شدند. نتایج آنالیز PCA نشان دهنده این موضوع است که نمونه های مورد بررسی در این مطالعه در 2 گروه کاملا جدا از هم قرار گرفتند. در نهایت 5 ناحیه بر روی ژنوم جهت بررسی های بعدی انتخاب شدند که توانستند از حد آستانه بالاتر باشند. 5 منطقه که آماره تتا ارزش عددی بالاتر از 0.28 را بین دو نژاد اسب ترکمن و تروبرد داشتند به ترتیب روی کروموزوم های 4، 5، 10، 13، 15 قرار دارند. بیشترین تعداد نشانگرهایی که ارزش تتای آن ها از حد آستانه بالاتر بود بر روی کروموزوم 5 قرار داشت و کمترین تعداد نشانگر شناسایی شده بر روی کروموزوم 13 و 15 قرار داشتند. با توجه به نتایج به دست آمده از آنالیز iHS، تعداد 8 و 23 اسنیپ به ترتیب در نژادهای تروبرد و ترکمن دارای بالاترین ارزش iHS بودند که تعداد 3، 2، 2، 1 اسنیپ به ترتیب روی کروموزوم های 28، 21، 1 و 7 نژاد تروبرد قرار داشتند و بالاترین مقدار ارزش iHS برای اسنیپ BIEC2_548092 واقع بر کروموزوم 21 این نژاد است. نتایج آنالیز فراتحلیل نشان داد این مناطق بر روی کروموزوم های 10، 12، 14، 15، 16، 17، 32 قرار گرفته اند. آنالیز Rsb بین دو جمعیت اسب های کرد و ترکمن انجام شد و نتایج نشان داد که نشانه های انتخاب بر روی کروموزوم های 12، 16، 17، 31، 32، قرار دارند. پس از بررسی ژن های در مناطق به دست آمده، مهم ترین ژن ها در گلیکوزیلاسیون، پاسخ سلولی به استرس، فرآیند متابولیک ماکرومولکول سلولی، تعمیر شکستگی دو رشته پپتیدها دخالت داشتند.
نتیجه گیریتحقیق حاضر با در نظر گرفتن روش های متنوع به منظور شناسایی نشانه های انتخاب در اسب های ترکمن و تروبرد و ترکیب نتایج حاصل از هر یک از روش ها، رویکرد جدیدی را برای استنتاج نقاط مثبت نشانه های انتخاب در ژنوم اسب اجرا می کند. از نتایج این تحقیق می توان نتیجه گیری کرد که ترکیب روش های شناسایی نشانه های انتخاب قدرت و صحت نتایج را بالا می برد. همچنین ژن های شناسایی شده در این تحقیق در مسیرهای مهم از جمله گلیکوزیلاسیون، پاسخ سلولی به استرس، فرایند متابولیک پپتیدها، سازماندهی زیر واحدهای پروتئین ها، فرآیندکاتابولیک ماکرومولکول های سلولی و انتقال از فضای خارج سلولی نقش دارند.
کلید واژگان: آنالیز فراتحلیل، آنالیز Rsb، اسب ترکمن، اسب تروبرد، ژن آنتولوژیBackgroundIn recent years, wide access to molecular polymorphism data has increased attention to identifying patterns within the genome that indicate positive selections occurring continuously in populations. The basic view about positive selection is the phenomenon of Genetic Hitchhiking. When a beneficial allele is the target of positive selection during different times, it creates signs at the genome level and these signs can be identified and tracked by different methods. The meta-analysis of different methods of selection signature at the genome level can lead to a much more accurate identification of these signature, because each of the different methods of identifying selection signature follow different criteria for identifying marks in the genome of organisms. In fact, the purpose of performing different methods of identification of selection signature is to improve the discovery and identification by using the combination of information and increase the accuracy and precision of the results.
MethodsThe number of samples in this study included 111 Thoroughbred and Turkoman horses (44 and 67 respectively). Blood samples were obtained from the veins of the vedic and subcaudal veins of horses. In this research, single nucleotide polymorphism data (SNP chips, 60k) were used. Genotyping of the samples was done using 60 K arrays from Illumina company at the University of Kentucky. To ensure the quality of the genotyped genomic data, quality control analyzes were performed with a series of filters including MAF, SNP-CR, Animal-CR, HWE test. One of the important points in identifying signature of selection is to consider subpopulations in each population, for this reason, the principal components in this section was obtained based on the kinship matrix. Principal components analysis was done in R software. In this research, Fst, iHS (EHH), Rsb methods were used to identify the selection signature, and finally meta-analysis was performed. The regions under genome selection and the genomic positions obtained from whole genome linkage studies were further investigated to find the genes present in these regions. The genes reported in these regions in horses and related regions in cattle were identified using the ENSEMBL database and based on the assembly of the latest horse genome version available from the NCBI and BioMart databases. The identification code related to the identified genes was done in DAVID software to check the biological pathways related to the selected regions.
ResultsPrimary quality control was performed on 111 animals from 2 populations (67 Turkoman and 44 Thoroughbred). 3 Turkoman animals were excluded from further analysis due to the missing genotype rate of more than 9%, and finally 108 samples remained. A total of 59,349 SNP markers, 52,036 markers remained after quality control. A total of 118 SNPs were excluded due to the minimum allelic frequency of less than 1%, 704 SNPs out of Hardy-Weinberg equilibrium, 6493 SNPs with a missing genotype rate greater than 5%. The results of PCA analysis show that the samples examined in this study were placed in two completely separate groups. Finally, 5 regions on the genome were selected for further investigation. 5 regions with theta value higher than 0.28 between Turkmen and Thoroughbred horse breeds are located on chromosomes 4, 5, 10, 13, and 15, respectively. The highest number of selected markers were located on chromosome 5, and the lowest number of identified markers were located on chromosomes 13 and 15. According to the results obtained from the iHS analysis, the number of 8 and 23 snps, in Thoroughbred and Turkmen breeds had the highest iHS value respectively, and the number of 3, 2, 2, 1 snps were respectively on chromosomes 28, 21, 1 and The highest iHS value is for the BIEC2_548092 snp located on chromosome 21 of this breed. The results of meta-analysis showed that these regions are located on chromosomes 10, 12, 14, 15, 16, 17, 32. Rsb analysis was performed between two populations of Thoroughbred and Turkoman horses, and the results showed that selection markers are located on chromosomes 12, 16, 17, 31, 32. After examining the genes in the obtained regions, the most important genes were involved in glycosylation, cellular response to stress, metabolic process of cellular macromolecules, repair of broken peptides.
ConclusionThe present research, taking into account the various methods of identifying selection marks in Turkmen and Thoroughbred horses and combining the results of each of the methods, implements a new approach to infer the positive points of selection marks in the horse genome. From the results of this research, it can be concluded that the combination of methods to identify the signs of selection increases the strength and accuracy of the results. Also, the genes identified in this research are involved in important pathways such as glycosylation, cellular response to stress, metabolic process of peptides and organization of protein subunits, cellular macromolecules catabolic process and extracellular transport.
Keywords: Gene Ontology, Rsb Analysis, Meta-Analysis, Thoroughbred Horse, Turkmen Horse -
به منظور شناسایی ژن های مرتبط با عملکرد تولیدمثلی تحت انتخاب بین نژادهای گوسفندان بومی ایران و نژاد رومانوف روسی از اطلاعات ژنومی 233 راس گوسفند استفاده شد. داده های مربوط به گوسفندان نژاد رومانوف از پایگاه اطلاعاتی iSheep و اطلاعات ژنومی گوسفندان ایرانی از پایگاه اطلاعاتی به آدرس https://disk.yandex.ru/d/3N2wEv0-9_NL0w، تهیه شدند. کنترل کیفی و غربالگری داده ها، آنالیز شاخص تمایز ژنتیکی(FST) و آنالیز مولفه های اصلی (PCA) جهت تعیین گروه های ژنتیکی با استفاده از نرم افزار PLINK1.9، صورت گرفت. متعاقب غربالگری نهایی صورت گرفته، اطلاعات ژنومی تعداد 488752 نشانگر SNP مشترک مربوط به کروموزوم های بدنی تعداد 79 راس از نژاد رومانوف در مقابل تعداد 120 راس مربوط به 9 نژاد از جمعیت های دامی ایرانی برای جستجوی نشانه های انتخاب، مورد استفاده قرار گرفت. از برآوردگر نااریب FST (θ) و آماره ی XPEHH جهت کاوش نشانه های انتخاب مورد استفاده قرار گرفتند. استخراج ژن های مرتبط با مناطق ژنومی تحت انتخاب توسط پایگاه اطلاعاتی آنلاین BIOMART با انطباق روی ژنوم گوسفند (Oar_v3.1) انجام شد. تعداد 489 ژن مرتبط با مناطق ژنومی تحت انتخاب (معادل 1/0 درصد کل نشانگرهای مورد مطالعه) شناسایی شدند. بررسی مناطق ژنومی تحت انتخاب نشان داد، از میان 489 ژن شناسایی شده مرتبط با تفاوت های موجود بین دو گروه مورد مطالعه، تعداد 7 ژن درگیر در مسیرهای بیولوژیکی مرتبط با سنتز استروئید و استروئیدوژنز تخمدان بودند که به عنوان موارد تحت انتخاب مرتبط با صفت چندقلوزایی، شناسایی شدند. شناسایی این مسیرهای بیولوژیکی و تلفیق آن با سایر اطلاعات مرتبط با صفت چندقلوزایی می تواند در طراحی برنامه های اصلاح نژادی جهت بهبود عملکرد تولیدمثلی، موثر باشد.
کلید واژگان: جاروب انتخاب، آرایه های ژنومیکی، چندقلو زایی، گوسفندان بومی، نژاد رومانوفIn order to identify genes related to reproductive performance under divergent selection in Iranian indigenous and high reproductive performance Romanov sheep breeds, the genomic data of 233 sheep were used. The genomeic data of Romanov sheep were obtained from the iSheep database and the genomic data of Iranian sheep was achieved from the database at https://disk.yandex.ru/d/3N2wEv0-9_NL0w. Data filtering and quality control, genetic differentiation index analysis (FST) and principal component analysis (PCA) were performed to determine genetic groups using PLINK 1.9 software. Following the final filtering, the genomic information of 488,752 common SNPs from autosomal chromosomes of 79 Romanov heads compared to 120 heads of nine Iranian indigenous sheep breeds to screening signature of selection. The ubiased FST (θ) estimator and XPEHH statistic were used to explore the signs of selection. The genes related to selected genomic regions were extracted using the BIOMART online database corresponding to areas in the sheep genome assembly (Oar 3.1). A total of 489 genes associated with the selected genomic regions (consisting of 0.1% of the studied markers) were identified. Investigation of the genomic regions under selection showed that out of all the identified genes related to the difference between the two studied groups, 7 genes were involved in biological pathways related to steroid synthesis and ovarian steroidogenesis that may be associated with litter size. Identifying this pathway and other complementary studies about genes involved in reproduction could be effective in designing breeding programs to improve reproductive performance.
Keywords: Selective Sweep, Genomic Array, Litter Size, Iranian Native Sheep, Romanov -
مقدمه و هدف
یکی از مهم ترین و چالش برانگیزترین مطالعات حیوانات در زمینه ژنتیک جمعیت، شناسایی نشانه های انتخاب در جهت ارتقا صفات اقتصادی و کاهش بیماری ها است. بیماری یون یک عفونت باکتریایی مزمن علاج ناپذیر است که به صورت اولیه قسمت های تحتانی روده کوچک نشخوارکنندگان را درگیر می کند، هرچند آسیب شناسی و نشانه های آن میان گونه ها متفاوت است. از پیامدهای اقتصادی بیماری یون کاهش تولید، از دست رفتن ارزش ژنتیکی، افزایش حساسیت به سایر بیماری ها، افزایش فاصله بین گوساله زایی، کاهش وزن گیری، کاهش ارزش لاشه، کاهش باروری (به دلیل کاهش تشکیل پروژسترون سرم و جسم زرد)، کاهش کیفیت وکمیت شیر (کاهش چربی و پروتئین و افزایش سلول های سوماتیک در شیر) و حذف پیش از موعد می باشند. از جهتی، با توجه به نتایج تحقیقات جدید احتمال داده می شود این باکتری یک پاتوژن زئونوز باشد که در ایجاد بیماری کرون (یک بیماری التهابی مزمن روده (IBD)) در انسان نقش دارد. نتایج بررسی تعدادی از محققان نشان می دهد که حتی در مواردی بعد از پاستوریزاسیون شیر نیز این پاتوژن، زنده باقی مانده و در نتیجه تهدید ی برای سلامت جامعه می باشد. این بیماری از نظر اقتصادی یکی از مهم ترین بیماری ها و از نظر شیوع یکی از شایع ترین بیماری هاست و خسارت اقتصادی زیادی به صنعت دامداری در سراسر جهان وارد می کند. در این مطالعه، با هدف شناسایی نشانه های انتخاب بین جمعیت های گاوهای مبتلا به بیماری یون و سالم هلشتاین، با استفاده از چندشکلی های تک نوکلئوتیدی (SNP) یک پویش گسترده در سطح ژنوم انجام شد.
مواد و روش ها:
در این مطالعه از گاوهای گاوداری فکا در اصفهان که شامل 145 راس گاو هلشتاین بود استفاده شد. این 145 راس بر اساس تراشه های 30K شرکت ایلومینا تعیین ژنوتیپ شدند. گاوها در دو گروه بیمار و سالم گروه بندی شدند. گروه بیمار شامل 45 راس و گروه سالم شامل 100 راس گاو بود. شاخص های کنترل کیفیت شامل نرخ خوانش حیوان (mind)، نرخ خوانش SNP (geno)، فراوانی آلل نادر (maf) و تعادل هاردی- واینبرگ بودند. برای شناسایی مسیرهای متابولیکی مهم، از افزونه ClueGo (نسخه 2.5.6) در نرم افزار Cytoscape استفاده شد که تفسیرهای بیولوژیکی ژن ها را ارائه می کنند. در این مطالعه برای شناسایی نشانه های انتخاب از دو آماره iHS و RSB استفاده شد.
یافته ها:
63 ژن در جمعیت بیمار و 70 ژن در جمعیت سالم گاوهای هلشتاین توسط آماره iHS شناسایی شد. ژن های مهم شناسایی شده توسط آماره iHS در جمعیت بیمار شامل HCN2، DOCK4، ITGA8 و STAG1 و همچنین، در جمعیت سالم شامل CAV2، CNTNAP4، MIB1 و TTC23 بودند. همچنین، پس از بررسی مناطق تحت انتخاب 39 ژن در جمعیت بیمار و 53 ژن در جمعیت سالم گاوهای هلشتاین توسط آماره RSB شناسایی شد. ژن های مهم شناسایی شده توسط آماره RSB در جمعیت بیمار شامل GRID2، PPIP5K2 و CTNNA2 و در جمعیت سالم شامل DOCK1، PCDH9 و AK1 بودند.
نتیجه گیری کلی:
در مطالعه اخیر، نتایج آماره iHS نشان داد که در جمعیت سالم 84 منطقه ژنومی و در جمعیت بیمار 96 منطقه ژنومی و همچنین در آماره RSB در جمعیت سالم 152 منطقه ژنومی و در جمعیت بیمار 129 منطقه ژنومی تحت انتخاب بودند. اکثر ژن های شناسایی شده در این مطالعه با ایمنی، سرطان، تهاجم باکتری به سلول ها، پیری سلولی، پاسخ سلولی، رشد و چسبندگی سلولی در ارتباط بود، که جزو صفات و ویژگی های مهم زیستی جاندار قرار می گیرد. با مشخص شدن ژن های کاندید احتمالی مرتبط با بیماری یون و مقاوم به بیماری یون در گاو، می توان از این اطلاعات در برنامه های اصلاح نژادی (انتخاب در جهت کاهش یا افزایش بیان و فراوانی ژن های مهم) گاوهای هلشتاین در کشور استفاده کرد. البته به دلیل اطلاعات ناقص مربوط به عملکرد ژن ها در گونه گاو و همچنین کوچک بودن جمعیت مورد استفاده در این مطالعه، مطالعات گسترده تر با تعداد نمونه های بیشتر و تجزیه و تحلیل چند جمعیت جداگانه درک بهتری از ژن های کاندید برای بیماری یون در جمعیت گاو ایجاد خواهد نمود.
کلید واژگان: بیماری یون، گاو شیری، نشانه های انتخاب، Ihs، RSB، SNPBackgroundOne of the principal and challenging animal studies in population genetics is to identify the signs of selection to improve economic traits and reduce diseases. Johne's disease is an incurable chronic bacterial infection that primarily affects the lower parts of the small intestine of ruminants, although its pathology and symptoms vary among species. The economic consequences of Johne's disease include reduced production, loss of genetic value, increased sensitivity to other diseases, increased interval between calving, weight loss, reduced carcass value, reduced fertility (due to reduced serum progesterone formation and corpus luteum), decreased quality and quantity of milk (decreasing fat and protein and increasing somatic cells in milk), and premature elimination. According to the results of new research, this bacterium may be a zoonotic pathogen that plays a role in causing Crohn's disease (a chronic inflammatory bowel disease (IBD)) in humans. Even after milk pasteurization, this pathogen remains alive and is therefore a threat to the health of society. This disease is one of the main diseases economically and one of the most prevalent diseases, causing great economic damage to the livestock industry worldwide. In this study, an extensive genome-wide scan was performed using single nucleotide polymorphisms (SNPs) to identify the signs of selection between populations of Holstein cows affected by Johne's disease and healthy animals.
MethodsIn this study, 145 Holstein cows of the Feka cattle farm in Isfahan were genotyped based on Illumina 30K chips. Cows were grouped into two sick and healthy groups, with 45 and 100 cows, respectively. Quality control indicators included the animal read rate (mind), SNP read rate (geno), rare allele frequency (MAF), and Hardy-Weinberg equilibrium. To identify important metabolic pathways, ClueGo (version 2.5.6) was used in Cytoscape software, which provides biological interpretations of genes. In this study, two statistics, iHS and RSB, were used to identify the signs of selection.
ResultsUsing iHS statistics, 63 and 70 genes were identified in the diseased and healthy populations of Holstein cows, respectively. The important genes identified by iHS statistics included HCN2, DOCK4, ITGA8, and STAG1 in the patient population, and CAV2, CNTNAP4, MIB1, and TTC23 in the healthy population. After examining the selected regions, 39 and 53 genes were identified in the diseased and healthy populations of Holstein cows with RSB statistics. The important genes identified by RSB statistics included GRID2, PPIP5K2, and CTNNA2 in the patient population, and DOCK1, PCDH9, and AK1 in the healthy population.
ConclusionIn the present study, the results of the iHS statistics showed that 84 and 96 genomic regions were under selection in the healthy and patient populations, as well as 152 and 129 genomic regions in the healthy and patient populations using the RSB statistics. Most of the genes identified in this study were related to immunity, cancer, bacterial invasion of cells, cell aging, cell response, growth, and cell adhesion, which are among the important biological traits and characteristics of living organisms. By identifying possible candidate genes related to and resistance to Johne's disease in cattle, this information can be used in breeding programs (selection to reduce or increase the expression and frequency of important genes) for Holstein cows in Iran. However, due to the incomplete information related to the function of the genes in cattle species and the small population used in this study, more extensive studies with more samples and the analysis of several separate populations will provide a better understanding of candidate genes for Johne's disease in the cattle population.
Keywords: Dairy Cattle, Ihs, Johne's Disease, RSB, Selection Signature, SNP -
امروزه با پیشرفت فناوری های ژنتیک مولکولی و توسعه پایگاه های بیوانفورماتیکی، روش های جایگزینی جهت افزایش سرعت و بازدهی تعیین توالی دی ان ای و بررسی نقش آنها در سطح ژنوم توسعه یافته است. در روش توالی یابی کل ژنوم، ژنوم موجود زنده (ژنوم هسته ای به همراه دی ان ای میتوکندریایی) بطور کامل توالی یابی می گردد. یکی از مباحث مهم در حوزه ارزیابی های ژنومی، مطالعه تفاوت ها و تنوع ژنوم، شامل چندشکلی های تک نوکلئوتیدی (SNP) و حذف و درج ها بمنظور شناخت ارتباط میان ژنوتیپ و فنوتیپ می باشد. در ژنوم موجودات، چندشکلی ها، ابزارهای نیرومندی برای واکاوی مولکولی صفات اقتصادی هستند و کاربردهای بالقوه ای در برنامه های اصلاحی دارند. برای دست یابی به این اهداف، تنوع های ژنومی گاومیش های مازندرانی شناسایی و طبقه-بندی شدند. در این مطالعه ژنوم 4راس گاومیش مازندرانی با فناوری ایلیومینا توالی یابی شد. سنجش کیفیت داده ها توسط نرم افزار FastQC انجام شد. برای هم ردیفی با ژنوم مرجع از نرم افزار BWA-MEM استفاده شد. در نهایت واریانت ها با استفاده از freebayes شناسایی و به منظور محاسبه ی اثرات واریانت ها با ذکر نوع، محل و تعداد آن ها از برنامه SnpEff استفاده شد.
یافته هانتیجه ی همردیفی خوانش ها، با ژنوم مرجع منجر به شناسایی 56537534 نشانگر SNP و 6128529 حذف و درج (ایندل) با میانگین پوشش x4 تاx 13 شد. بیشترین واریانت ها در کروموزوم های 1 و جنسی (X) و کم ترین آن در کروموزوم های 23 و میتوکندریایی مشاهده شد. جهش های جابه جایی 236549743 و معکوس 108015966 بود. همچنین نرخ جهش های جابه جایی/ معکوس 19/2 محاسبه شد. فراوانی واریانت ها در مناطق بین ژنی 52746727، اینترون 23560994، پایین دست ژنی 3713594، بالادست ژنی 3571409 و اگزون 574093 برآورد شدند.
نتیجه گیریبا توجه به این که مطالعه ی حاضر تنها تحقیق انجام شده در زمینه ی شناسایی تنوع های ژنومی گاومیش نژاد مازندرانی می باشد، تنوع های ژنومی شناسایی شده در این مطالعه می تواند برای توسعه ی آرایه های نشانگری با چگالی بالادر نژاد های ایرانی مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: تنوعهای کل ژنوم، توالییابی نسل جدید، گاومیش مازندرانیNowadays, with the progress obtained in molecular genetic techniques and bioinformatics, alternative methods have been invented to increase the speed and efficiency of DNA sequencing and their roles in genome level. In the whole-genome sequencing method, the whole genome sequence of organism (nuclear-genome with mitochondrial DNA) is sequenced. One of the important topics in genomics is genome differences, including single-nucleotide polymorphisms and INDELs for the relationship between genotype and phenotype. Polymorphisms are powerful tools for molecular analysis of economic traits and are important in breeding programs. For this purpose, whole-genome variations of Mazandarani buffaloes were identified and classified. In this study, the whole-genome of 4 Mazandarani buffaloes was sequenced with the Illumina platform. Data quality was measured by FastQC software. BWA-MEM was used for alignment with reference genome. Finally, the variants were obtained using freebayes and the SnpEff was used to calculate the effects of the variants. The result of aligning led us to identification of 56537534 SNPs, and 6128529 indels with an average coverage of x4 to x13. The most number of variants were observed on 1 and X chromosomes, and the least number were in 23 and mitochondrial chromosomes. The transition, transversion and rate of transition/transversion mutations were 236549743, 108015966 and 2/19 respectively. Also, the mutations was calculated. The frequency of variants in intergenic regions was estimated to be 52746727, intron 23560994, downstream 3713594, upstream 3571409 and exon 574093. Considering that this research is the only one that carried out to identify the genomic variations of Mazandarani buffalo, the identified genomic variations can be used for the development of SNP-arrays for Iranian breeds.
Keywords: Whole-Genome, Variations, Next-Generation-Sequencing, Mazandarani Buffalo -
عفونت ویروس لوسمی گاوی (BLV) بیش تر در گله های شیری شیوع داشته و به دلیل محدودیت های تجاری و مرگ ومیر ناشی از لنفوسارکوم باعث ضررهای اقتصادی مستقیم می شود که هم چنین با کاهش تولید شیر و افزایش نرخ حذف نیز مرتبط می باشد. هدف از این پژوهش، مطالعه پویش کل ژنوم (GWAS) برای شناسایی مناطق ژنومی و ژن های کاندیدا مرتبط با عفونت به BLV بود. این مطالعه با استفاده از گاوهای هلشتاین ایران که به طور طبیعی به BLV آلوده شده بودند، انجام گرفت. بدین منظور از 150 راس گاو هلشتاین در یکی از گاوداری های صنعتی اصفهان، نمونه خون جمع آوری و از آن ها استخراج DNA و سرم انجام گردید. سپس نمونه های DNA آماده شده با استفاده از تراشه های k30 (SNPchip30k) (توسط شرکت ایلومینا) تعیین ژنوتیپ شدند. کنترل کیفیت نشانگرهای تعیین ژنوتیپ شده براساس شاخص های فراوانی آلل نادر (05/0 PMAF <)، ژنوتیپ از دست رفته (05/0PMIND >)، نرخ تعیین ژنوتیپ (05/0PGENO>) و تعادل هاردی-واینبرگ (6-10×1PH-W <) توسط نرم افزار PLINK انجام شد. بعد از آنالیز کنترل کیفیت 145 راس گاو (77 بیمار و 68 شاهد) و 22868 نشانگر برای ادامه آنالیز باقی ماند. پس از انجام آنالیز پویش ژنوم در برنامه PLINK در نهایت هشت نشانگر بالاتر از حد آستانه معنی داری، شناخته شدند که بیش ترین نشانگرهای معنی دار در کروموزوم های 17 و 21 قرار داشتند. با بررسی بیوانفورماتیکی مناطق ژنومی معنی دار با استفاده از پایگاه های برخط ensemble و genecards، ژن های مرتبط با نشانگرهای معنی دار انتخاب شده، شناسایی شدند که مهم ترین آن ها GRK4، TP53BP1، SCAPER، GLRB، PDGFC، TNIP2، PSTPIP1، CEP350، MR1، TOM1L2، SREBF1، COPS و TNFRS13B بود.
کلید واژگان: ژنوتیپ، لنفوسیت، لوسمی گاوی، GWAS، SNPIntroductionBovine Leukemia Virus (BLV) infection is more common in dairy cattle herds. The main cause of leukosis is the disease that leads to the creation of cancerous lymphocytes in different organisms of the body and affects different species, including cattle. This disease reduces milk production and causes reproductive diseases, and finally the removal of infected animals. Due to trade restrictions and deaths caused by lymphosarcoma, it causes direct economic losses, which is also related to the decrease in milk production and the increase in the elimination rate. No treatment or vaccine is known for this disease so far. Therfore, studying the genomic regions related to susceptibility to BLV infection can be effective in controlling and treating this disease and genetic improvement of animals. This research aimed to perform a whole genom-wide association study (GWAS) study of cattle to identify genomic regions and candidate genes associated with BLV infection.
Material and Methods:
This study was conducted using Holstein cows that were naturally infected with BLV. For this purpose, blood samples of 150 Holstein cows in an industrial dairy cattle farm in Isfahan were collected, and DNA and serum of them were extracted. The prepared DNA samples were genotyped using k30 microarrays (SNPchip30k) (by Illumina). Quality control of sequences for rare allele frequency components (PMAF < 0.05), missing genotype (PMIND > 0.05), genotyping rate (PGENO > 0.05), and Hardy-Weinberg equilibrium (PH-W < 1×10-6) and significance test was performed by PLINK software. Analysis of the ontology of genes was done by the online database https://www.Uniprot.org and finally, the ontology diagram of genes was drawn and analyzed by the online database PANTHER.
Results and DiscussionAfter control analyzing, 145 cows (77 cases and 68 controls) and 22868 markers were left for further analysis, finally 8 markers higher than the significant threshold were identified, and most significant markers were located on chromosomes 17 and 21. Using ensemble sites and genecards, genes associated with significant selected markers were identified. The most important of them were GRK4, TP53BP1, SCAPER, GLRB, PDGFC, TNIP2, PSTPIP1, CEP350, MR1, TOM1L2, SREBF1, COPS and TNFRS13B. Gene Ontology (GO) analysis showed that these genes are more involved in protein-coding and play a role in regulating enzyme activities, intercellular exchanges, DNA stability, calcium activity, nervous system, and lipid activity. Also, according to other research, these genes played a role in cases such as infectious poison lesions, subclinical ketosis disease, BCS of cattle, fatty acid metabolism and fat deposition, various infections such as mastitis, and in meat traits and muscle stiffness in beef cattle. It should be noted that some of these genes were related to the pathways of innate immunity, humoral immunity, and cancer tumors.
ConclusionTherefore, it can be concluded that whole genome wide association study analysis as well as gene ontology analysis to identify genomic regions related to viral infections such as leukemia can be effective in designing treatment methods and prevention methods and in choosing Genomics and breeding programs in Iranian dairy cows.
Keywords: Bovine Leukemia, Genotype, GWAS, Lymphocyte, SNP -
انتخاب باعث ایجاد نشانه های انتخاب در سطح ژنوم می شود. شناسایی نشانه های انتخاب در حیوانات در جهت ارتقا صفات اقتصادی و کاهش بیماریها، یکی از اصلی ترین و چالش برانگیزترین تحقیقات در زمینه ژنتیک جمعیت است. در این تحقیق، با هدف شناسایی مناطق ژنومی تحت انتخاب مثبت بین جمعیت های گاوهای مبتلا به بیماری یون و سالم هلشتاین، پویش گستره ژنوم با استفاده از چندشکلی های تک نوکلئوتیدی (SNP) انجام شد. این تحقیق بر روی گاو های گاوداری فوکا در اصفهان بر روی 145 راس گاو هلشتاین انجام شد. بر اساس تراشه های 30K شرکت ایلومینا تعیین ژنوتیپ و گاو ها به دو گروه بیمار و سالم گروه بندی شدند. گروه بیمار شامل 45 راس و گروه سالم شامل 100 راس گاو بود. در این مطالعه برای شناسایی مناطق ژنومی تحت انتخاب از دو آماره FST و XP-EHH استفاده شد. ژن های شناسایی شده توسط آماره FST در دو جمعیت بیمار و سالم شاملRAB37, ZC3H10, ESR1 HSD17B6, KCNC4, ERBB3 و NACA بودند. ژن های شناسایی شده توسط آماره XP-EHH در دو جمعیت بیمار و سالم شاملAK1, ATP8A1, BTBD1, C1GALT1, CCDC6, CEP295, CLGN, CLSTN2, EHHADH, ERBB4, FRK, GRID2, GRIP1 و LRP6 بودند. اکثر ژن های شناسایی شده در این مطالعه با ایمنی، بیماری هایی مثل سرطان، شیردهی، ماهیچه های اسکلتی، چرخه فحلی، مصرف خوراک، چسبندگی اسپرم و رشد در ارتباط بود، که جزو صفات و ویژگی های مهم زیستی جاندار قرار می گیرد. مطمئنا مطالعات گسترده تر با تعداد نمونه های بیشتر، درک بهتری از ژن های کاندید برای بیماری یون در گاو و طراحی برنامه های اصلاح نژادی موفق در جهت کاهش هزینه های ناشی از بیماری، ایجاد خواهد نمود.کلید واژگان: بیماری یون، گاو هلشتاین، نشانه-های انتخاب، Fst، XP-EHHSelection as a factor increases the frequency of positive mutations in some subpopulations and creates selection signatures in the genome. Identifying the selection signatures in animals aimed at promoting economic traits and reducing diseases is one of the main and most challenging research areas in population genetics. This study aimed to conduct an extensive genome scan using single nucleotide polymorphisms (SNPs) to identify genomic regions under positive selection between diseased and healthy Holstein cattle populations. The data included 145 Holstein cows from Foka. These cows were genotyped using Illumina 30K chips. The cows were divided into diseased (45 cows) and healthy (100 cows) groups. FST and XP-EHH statistics were used in this study to identify genomic regions under selection. The genes identified by FST statistics in both diseased and healthy populations included RAB37, ZC3H10, ESR1, HSD17B6, KCNC4, and ERBB3. Genes identified by XP-EHH statistics in both diseased and healthy populations included AK1, ATP8A1, BTBD1, C1GALT1, CCDC6, CEP295, CLGN, CLSTN2, EHHADH, ERBB4, FRK, GRID2, GRIP1, and LRP6. Most of the genes identified in this study were related to immunity, diseases such as cancer, lactation, skeletal muscles, estrous cycle, feed consumption, sperm adhesion, and growth, which are among the important biological traits and characteristics of living organisms. Further research using an increased sample size in the population will provide a better understanding of candidate genes for ion disease in cattle. Moreover, the design of successful breeding programs will help reduce the costs associated with this disease.Keywords: Ion Disease, Holstein Cow, Selection Signatures, Fst, XP-EHH
-
هدف
سن میش در اولین زایش و فاصله بین دو زایش از مهم ترین صفات تولیدمثلی موثر بر سودآوری سیستم های پرورش گوسفند است. فلذا هدف پژوهش حاضر، شناسایی مناطق ژنومی موثر بر سن میش در اولین بره زایی و فاصله بین دو زایش میش های نژاد بومی زندی با استفاده از آرایه های ژنومی 50K می باشد.
مواد و روش هابدین منظور از اطلاعات ژنوتیپی 96 راس از میش های نژاد زندی و رکوردهای فنوتیپی مرتبط با صفات مورد مطالعه استفاده گردید. مراحل مختلف کنترل کیفی و شناسایی نشانگرهای SNP مستقل بوسیله نرم افزار PLINK انجام شد. پس از مراحل مختلف کنترل کیفی، 94 راس حیوان و 36070 نشانگر برای آنالیزهای بعدی شناسایی شدند. آنالیز پویش کل ژنومی بر پایه مدل خطی مختلط برای صفات تولیدمثلی در نرم ا فزار GEMMA انجام شد. سپس با استفاده از نرم افزار Genome Data Viewer پایگاه برخط NCBI براساس آخرین اسمبلی (ARS-UI_Ramb_v2.0) ژن های معنی داری که در داخل و یا 300 کیلوباز بالا و پایین دست نشانگرهای معنی دار قرار داشتند، شناسایی شدند. در نهایت، برای شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن های نزدیک به مناطق انتخابی از طریق پایگاه های برخط GeneCards و UniProtKB استفاده شد.
نتایجدر این پژوهش تعداد هفت نشانگر تک نوکلئوتیدی واقع روی کروموزوم های 1، 2، 3، 6، 11 و 23 شناسایی شدند. همچنین ژن های UMPS، ITGB ، SMARCAL1 ، APAF1، UGT8 و ST8SIA5 که با صفات تولید مثلی در ارتباط هستند، در این مناطق قرار داشتند. برخی از این ژن های شناسایی شده در مناطق ژنومی معنی دار با مطالعات قبلی هم خوانی داشت. با بررسی های بیشتر در پایگاه های برخط نشان داد شناسایی شده نقش مهمی در فرآیند تخمک اندازی، رشد و توسعه عضلات اسکلتی، رشد ابتدایی جنین و سن بلوغ داشتند.
نتیجه گیرینتایج این تحقیق می تواند در درک ساز و کار ژنتیکی کنترل کننده صفات تولیدمثلی مورد استفاده قرار گیرد و با توجه به تایید مناطق قبلی پویش ژنومی و شناسایی مناطق ژنومی جدید، استفاده از یافته های این پژوهش می تواند در انتخاب ژنتیکی گوسفند از طریق کاهش سن میش در اولین بره زایی مفید باشد.
کلید واژگان: آنالیز پیوستگی، صفات تولیدمثلی، گوسفند، ناحیه ژنومیFirst lambing age and lambing interval are among the most important reproductive traits affecting profitability of sheep breeding systems. The present study aimed to conduct a genome wide association studies (GWAS) for identifying the loci associated with first lambing age and lambing interval in Zandi native sheep using the 50K arrays.
Materials and methodsFor this purpose, phenotypes records and genotypic data related to first lambing age and lambing interval were obtained from 96 Zandi sheep. Different steps of quality control and identification of independent SNP markers were performed by PLINK software. After quality control, 94 animals and 36070 markers were identified for further analysis. Genome wide association study was performed with reproductive traits using GEMMA software. Using the Genome Data Viewer software from NCBI database based on last assembly (ARS-UI_Ramb_v2.0) the SNP were assigned to genes if they were within the genomic sequence of the gene or within a flanking region of 300 kb up- and downstream of the gene. Finally, from online bioinformatics databases for the assignment of the genes to functional categories, DAVID and PANTHER databases were used.
ResultsIn this research, seven SNP markers on chromosomes 1, 2, 3, 6, 11 and 23 were identified. Also, we identified different sets of candidate genes related to reproductive traits: UMPS, ITGB, SMARCAL1, APAF1, UGT8 and ST8SIA5 in Zandi sheep. Some of the found genes, are consistent with some of the previous studies related to reproductive traits. Some of the genes were found are consistent with some previous studies and to be involved biological pathways related to fertilization, ovulation rate, estrogen biosynthesis, conception rate, skeletal muscle development, early development of the fetus and puberty.
ConclusionThe results of our research can be used to understand the genetic mechanism controlling reproductive traits and considering, this study supported previous results from GWAS of reproductive traits, also revealed additional regions, using these findings could potentially be useful for genetic selection in sheep for age at first lambing.
Keywords: Association analysis, Genome region, reproductive traits, sheep -
هدف :
انتخاب طی سالیان متمادی موجب بروز تغییراتی در سطح ژنوم می شود که این ردپا ها با بکارگیری روش های مولکولی نسل جدید قابل شناسایی می باشند. این مطالعه با هدف پویش کل ژنوم برای شناسایی مناطقی از ژنوم در اسب های تروبرد و ترکمن که هدف انتخاب های طبیعی یا مصنوعی قرار گرفته اند، انجام شد.
مواد و روش هااستخراج DNA از نمونه های خون با استفاده از روش بهینه نمکی انجام شد. کیفیت و کمیت DNA استخراج شده ی تمام نمونه ها توسط دستگاه نانودراپ با نسبت جذبی روی محلولDNA تعیین شد. تعداد 44 راس اسب نژاد تروبرد و تعداد 67 راس اسب نژاد ترکمن بوسیله آرایه های ژنومی60k SNP Chips تعیین ژنوتایپ و با استفاده از دو روش کلی تمایز جمعیتی و روش های عدم تعادل پیوستگی، نشانه های انتخاب در سطح ژنوم پیگیری شدند. جهت شناسایی ساختار ژنتیکی جمعیتی حیوانات و نژادهای مورد مطالعه و شناسرایی نمونه هایی که خارج از گروه نژادی خود قرار گرفتند، آنالیز مولفه های اصلی در محیط برنامه R صورت گرفت.
نتایجبررسی تمایز جمعیتی با استفاده از روش شاخص تثبیت (Fst) تصحیح شده برای اندازه نمونه (θ) نشان داد که در چندین مکان ژنی شواهدی از انتخاب در این دو نژاد وجود دارد. نشانه های انتخاب در پنج ناحیه ژنومی شناسایی شد. این نواحی بر روی کروموزوم های شماره ی 4، 5، 10، 13و 15 قرار داشتند. به منظور ارزیابی نشانه های انتخاب بر پایه روش های عدم تعادل پیوستگی از آزمون هموزیگوسیتی هاپلوتایپی بسط داده شده، استفاده شد. نتایج این آزمون، وجود تفرق جمعیتی در این مناطق ژنومی را تایید کرد. در نهایت بررسی QTL ها در مناطق اورتولوگوس گاوی نشان داد که این مناطق با صفات طول بدن، وزن بدن، عمق سینه و دیگر صفات مهم اقتصادی در اسب ارتباط دارند.
نتیجه گیریتحقیق حاضر در شناسایی مناطقی از ژنوم دو نژاد اسب ترکمن و تروبرد که به صورت واگرا تحت انتخاب قرار گرفته اند و شناسایی ژن هایی که در این مناطق وجود دارند موثر بود. همچنین، اطلاعات مفیدی از وجود تنوع ژنتیکی و نشانه-های انتخاب بین این دو نژاد اسب حاصل شد.
کلید واژگان: پویش ژنومی، نشانه های انتخاب، اسب ترکمن، اسب تروبرد، تفرق جمعیتیObjectiveWhen continuous selection is carried out over years, it creates effects on the genome level, which can be detected by using some strategies. This study was carried out with the aim of scanning the whole genome to identify regions of the genome in Thoroughbred and Turkoman horses that have been targeted by natural or artificial selection.
Materials and MethodsDNA was extracted from blood samples using the optimal salt method. The quality and quantity of extracted DNA of all samples was determined by nanodrop device with absorption ratio on DNA solution. For this purpose, 44 Thoroughbred horses and 67 Turkoman horses were genotyped by genomic arrays of 60k SNP chips. By two general methods of population differentiation and linkage disequilibrium methods, the selection signatures at the genome level were looked into. In order to identify the population genetic structure of the studied animals, principal component analysis was done in R program.
ResultsThe study of population differentiation using the fixation index method (Fst) corrected for the sample size (θ) showed that there are evidences of selection in several loci in these two breeds. A number of five genomic regions were identified in which there were signatures of selection. These areas are located on chromosomes 4, 5, 10, 13 and 15. In order to evaluate the signatures of selection based on linkage disequilibrium methods, the extended haplotype homozygosity test (EHH) was used. The results confirmed the existence of population segregation in these genomic regions. Finally, the investigation of QTLs in the bovine orthologous regions showed that these regions are related to the traits of body length, body weight, chest depth and other important economic traits in horses.
ConclusionsThe present research was effective in identifying regions of the genome of the two breeds of Turkoman and Thoroughbred horses being divergently selected, and identifying the genes that exist in these regions. Also, useful information was obtained on the existence of genetic diversity and signatures of selection between these two horse breeds.
Keywords: genomic scanning, selection signature, Thoroughbred horse, Turkoman horse, segregating population -
پاراتوبرکلوزیس یک بیماری مسری، مزمن و روده ای در نشخوارکنندگان است که در اثر عفونت زیرگونه مایکوباکتریوم آویوم پاراتوبرکلوزیس (MAP) ایجاد می شود و خسارات اقتصادی فراوانی به صنعت پرورش دام تحمیل می کند. در حال حاضر واکسن یا درمان موثری برای عفونت MAP وجود ندارد، بنابراین بررسی مناطق ژنتیکی مرتبط با حساسیت به عفونت MAP می تواند درک بهتری از مکانیسم های پاراتوبرکلوزیس ارائه دهد و به بهبود ژنتیکی حیوانات کمک کند. هدف این پژوهش شناسایی مناطق ژنومی و ژن های کاندیدا مرتبط با حساسیت به عفونت MAP در گاوهای شیری هلشتاین ایران با استفاده از روش پویش کل ژنوم (GWAS) بود. در این پژوهش، از 150 راس گاو نمونه گرفته شد. پس از استخراج DNA و سرم، نمونه های DNA با استفاده از تراشه های k30 (SNPchip30k) (شرکت ایلومینا) تعیین ژنوتیپ شدند. کنترل کیفیت نشانگرها براساس شاخص های فراوانی آلل نادر (05/0PMAF <)، ژنوتیپ از دست رفته (05/0PMIND >)، نرخ تعیین ژنوتیپ (05/0PGENO >) و تعادل هاردی واینبرگ (PH-W < 1×10-6) توسط نرم افزار PLINK انجام شد. بعد از کنترل کیفیت، 28749 نشانگر روی 142راس گاو (99 راس بیمار و 43 راس شاهد) برای ادامه آنالیز باقی ماند. پس از انجام آنالیز پویش ژنومی (GWAS) در نرم افزار PLINK 16 نشانگر به عنوان نشانگر های معنی دار شناسایی شدند که بیشتر روی کروموزوم های 30 و 6 قرار داشتند. با بررسی بیوانفورماتیکی مناطق ژنومی معنی دار در پایگاه های برخط ensemble و genecards، ژن های کاندیدای برای بیماری یون شناسایی شد. مهم ترین ژن های شناسایی شده LMX1A، THSD7A، ELMOD2، ATP6AP2، RNF150، SLIT3، SDE2، PARP1، PBX1، TFB2M، SMYD3 و PYCR2 بودند. آنالیز هستی شناسی نشان داد که بیشتر این ژن ها در سیستم عصبی، سیستم اسکلت سلولی، تنظیم سیتوکینز، دستگاه گلژی، فعالیت کاتالیزوری، انتقال یون کلسیم و مقاومت در برابر بیماری ها نقش دارند. تجزیه و تحلیل پویش کل ژنوم و آنالیز هستی شناسی می تواند به شناسایی ژن های کاندیدا و مناطق مرتبط با حساسیت بهMAP در گاوهای شیری کمک کند که نقش مهمی در درمان و پیشگیری بیماری یون دارد .کلید واژگان: پاراتوبرکلوزیس، ژنوتیپ، سوماتیک، GWAS، SNPParatuberculosis known as Johne's disease, is a contagious, chronic, intestinal disease in ruminants, which is caused by Mycobacterium avium paratuberculosis subspecies (MAP) and causes a huge economic damage to the livestock industry. There is no effective treatment nor vaccine for MAP infection. Thus, investigating the genetic regions associated with susceptibility to MAP infection can provide a better understanding of paratuberculosis mechanisms and contribute to the genetic improvement of animals. The aim of this study was to identify genomic regions and candidate genes associated with susceptibility to MAP infection in Holstein dairy cattle using a genome-wide association study (GWAS). For this purpose, blood samples of 150 cows were collected, and DNA and serum of them were extracted.The prepared DNA samples were genotyped using bovine SNPchip30k (Illumina). Quality control of genotypes was performed based on the minor allele frequency (PMAF < 0.05), missing genotype (PMIND > 0.05), genotyping rate (PGENO > 0.05), and Hardy-Weinberg equilibrium (PH-W < 1) 10-6) using PLINK software. The association was performed using a mixed linear model in PLINK software. After quality control, 28749 markers on 142 cows (99 cases and 43 controls) were remained for the further analysis. Associations analysis showed that 16 markers located in chromosomes 30 and 6, were associated with Johne's disease. Positional candidate genes for Johne's disease were identified. The most important identified genes were LMX1A, THSD7A, ELMOD2, ATP6AP2, RNF150, SLIT3, SDE2, PARP1, PBX1, TFB2M, SMYD3 and PYCR2. Gene ontology analysis showed that most of the identified genes are involved in the nervous system, cytoskeleton system, regulation of cytokines, Golgi apparatus, catalytic activity, calcium ion transport, and resistance to diseases. Whole genome-wide association study (GWAS) and ontology analysis (GO) can help to identify candidate genes and regions related to sensitivity to MAP in dairy cows, which can play an important role in the treatment and prevention of Johne's disease.Keywords: genotype, GWAS, Paratuberculosis, SNP, Somatic
-
به منظور تعیین اثرات سدیم استات و اسید لینولییک مزدوج (CLA) بر میزان ماده خشک مصرفی، قابلیت هضم خوراک، عملکرد و پروفایل چربی شیر، از 33 راس گاو هلشتاین چند نوبت زایش طی روزهای 5-31 بعد زایش در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تیمار و 11 تکرار استفاده شد. جیره های آزمایشی شامل 1-جیره پایه ، 2- جیره حاوی300 گرم مکمل سدیم استات، 3- جیره حاوی 100 گرم مکمل CLA بود. ماده خشک مصرفی و تولید شیر به صورت روزانه، وزن بدن و نمره وضعیت بدنی در ابتدا و انتهای آزمایش اندازه گیری و نمونه شیر با فواصل منظم برای تعیین مقدار ترکیبات شیر گرفته شد. همچنین، در روز پایانی یک نمونه برای تعیین پروفایل اسیدهای چرب شبر گرفته شد. اختلاف معنی داری بین گروه دریافت کننده سدیم استات و CLA با گروه شاهد برای ماده خشک مصرفی مشاهده نشد (05/0>p). با مصرف سدیم استات و CLA تولید شیر به ترتیب 16/3 و 46/2 کیلوگرم در روز نسبت به تیمار شاهد افزایش معنی داری یافت. همان طور که انتظار می رفت مقدار چربی شیر با تیمار CLA کاهش داشت. با مصرف CLA توازن منفی انرژی تغییر معنی دار نداشت که علت آن صرف انرژی ذخیره شده برای تولید شیر بیشتر می باشد. مصرف CLA توانست با افزایش انتقال ایزومر ترانس 10 سیس 12 CLA به شیر و کاهش شاخص های ترومبوژنیک و آتروزنیک برای سلامت مصرف کننده شیر مفید باشد. تولید و درصد پروتیین و لاکتوز شیر بین تیمارها تفاوت معنی داری نداشت. عرضه استات سدیم باعث بهبود سنتز شیر و چربی شیر در گاوهای شیری شد، در نتیجه فرض لیپوژنیک بودن استات در بافت پستان تایید شده است. در حالی که، سدیم استات باعث منفی تر کردن توازن منفی انرژی و افزایش شاخص آتروژنیک و ترومبوژنیک شد.
کلید واژگان: افت چربی شیر، بیوهیدروژناسیون، سنتز چربی شیر، کبدچرب، مکمل چربیIn order to determine the effects of sodium acetate and conjugated linoleic acid (CLA) on dry matter consumed, feed digestibility, milk yield and milk fat profile, 33 Holstein cows several calving times during days 5-31 after calving in a completely randomized design with Three treatments and 11 replications were used. The experimental diets included 1- basic diet (control), 2- diet containing 300 gr of sodium acetate , 3- diet containing 100 gr of CLA. Daily dry matter intake and milk production, body weight and body condition score were measured at the beginning and end of the experiment. milk samples were taken at regular intervals to determine the amount of milk compounds. Also, on the last day, a sample was taken to determine the profile of fatty acids. Dry matter intake was not significant among dietary treatment (P>0.05). Milk production was increased by supplementing diets with sodium acetate (3.16 kg/d) and CLA (2.46 kg/d) compared to control treatment. CLA supplementing decreased milk fat content significantly and sodium acetate increased it. The yield and content of milk protein and lactose were not significantly different between the treatments. With the consumption of sodium acetate, the amount of milk fat and milk production increased, as probably the hypothesis that sodium acetate is lipogenic for adipose tissue was ignored and Acetate partition nutriunt toward milk fat production. CLA consumtion, negative energy balance did not change between as spared energy partition toward more milk yield. The use of CLA could be beneficial for the health of consumers by increasing the trans-10-cis-12 CLA isomer transfer to milk and reducing thrombogenic and atherogenic indicators.
Keywords: milk fat depression, Biohydrogenation, milk fat synthesis, fatty liver, fat supplement -
هدف
پیشرفت در فن آوری های توالی یابی نسل جدید توانایی توالی یابی کارآمد و اقتصادی کل ژنوم را بیشتر از همیشه ایجاد کرده و فرصت کشف و معرفی چندشکلی های متعدد در سرتاسر ژنوم موجودات را فراهم می کند. گاومیش نژاد آذری یکی از مهمترین نژاد های ایران است که در شمال تا شمال غرب کشور پراکنده شده و کاملا با شرایط محیطی این منطقه ی جغرافیایی سازگار شده است. هدف اصلی این مطالعه معرفی تنوع های ژنومی گاومیش های ایرانی و دسته بندی آن ها می باشد. همچنین معرفی اثرات این تنوع-ها روی مناطق مختلف ژنومی گاومیش های آذری، کاربردهای بالقوه ای در برنامه های اصلاحی دارند.
روشدر این مطالعه توالی یابی کل ژنوم 5 راس گاومیش آذری بومی ایران به وسیله ی پلتفرم توالی یابی ایلومینا انجام شد. سنجش کیفیت داده ها توسط نرم افزار FastQC انجام شد. برای هم ردیفی با ژنوم مرجع از نرم افزار BWA-MEM استفاده شد. در نهایت واریانت ها با استفاده از freebayes شناسایی و به منظور محاسبه ی اثرات واریانت ها با ذکر نوع، محل و تعداد آن ها از برنامه SnpEff استفاده شد. نتیجه ی همردیفی خوانش های با کیفیت بالا با ژنوم مرجع نشان داد درصد همردیفی برای هر 5 نمونه بالای 5/97 درصد بود که نشان دهنده ی کیفیت بالای خوانش های کوتاه است. میزان هم پوشانی در نمونه های توالی یابی شده بین x 4 تا x 8/12 تعیین شد.
یافته هادر این پژوهش تعداد 76,298,858 میلیون واریانت شناسایی شد که تعداد 57,921,822 SNP، تعداد 6.162.328 Indels، تعداد 10,534,042 MNP و تعداد 1,680,666 MIXED بودند. حذف و اضافه های کوچک با حداقل طول 1، حداکثر طول 28 جفت باز و میانگین 39/1 جفت باز شناسایی شدند. از تعداد کل واریانت ها، بیشترین فراوانی واریانت ها به ترتیب در مناطق اینترژنیک تعداد 53,789,879 (02/62 درصد)، اینترون 24,003,682 (67/27 درصد) مشاهده شد و واریانت های شناسایی شده در اگزون ها کمترین تعداد را داشتند.
نتیجه گیریشناسایی تنوع های سطح ژنوم مانند اسنیپ ها، حذف و اضافه های کوچک و چند شکلی های چند نوکلیوتیدی در جمعیت-های مختلف منبعی ارزشمند در تحقیقات ژنتیکی هستند و می توانند در مکان یابی بخش های ژنومی مسیول ویژگی های مهم اقتصادی مفید باشند. همچنین حجم بسیار زیاد SNP ها، مطالعات ارتباط ژنومی را در حیوانات امکان پذیر می کند. علاوه بر این، تنوع های ژنومی شناسایی شده در مطالعه حاضر می تواند برای توسعه آرایه های SNP با چگالی بالا در نژاد های ایرانی برای کاربردهای ژنتیکی و اصلاحی استفاده شود.
کلید واژگان: آذری، توالی یابی، ژنوم، گاومیش، واریانتObjectiveAdvances in next generation sequencing technologies have created the ability to efficiently and economically sequence the whole genome more than ever and provide the opportunity to discover and introduce multiple polymorphisms throughout the genome of organisms. Azeri buffalo is one of the most important breeds of Iran and it is scattered in the north to the northwest of the country and is completely adapted to the environmental conditions of this geographical region. The main purpose of this study is to introduce the genomic diversity of Iranian buffaloes and categorize them. Also, introducing the effects of these variations on different genomic regions of Azeri buffaloes have potential applications in breeding programs.
Materials and MethodsIn this study, whole genome sequencing of 5 heads of Azeri buffaloes native to Iran was done by Illumina sequencing platform. Data quality was measured by FastQC software. BWA-MEM software was used for alignment with the reference genome. Finally, the variants were identified using freebayes and the SnpEff program was used to calculate the effects of the variants by mentioning their type, location and number. The alignment result of high quality reads with the reference genome showed that the alignment percentage for all 5 samples was over 97.5%, which indicates the high quality of short reads.The coverage in the sequenced samples was determined between 4x and 12.8x.
Resultsfinally, 76,298,858 million variants were identified, including 57,921,822 SNPs, 6,162,328 indels, 10,534,042 MNPs, and 1,680,666 MIXEDs. Small deletions and insertions with a minimum length of 1 bp, a maximum length of 28 bp and an average of 1.39 bp were identified. From the total number of variants, the highest frequency of variants was observed in intergenic regions, 53,789,879 (62.022 percent), intron 24,003,682 (27.677 percent), respectively, and the variants detected in exons had the lowest number.
ConclusionsIdentification of genome-level variations such as snps, small insertions and deletions, and multi-nucleotide polymorphisms in different populations are a valuable resource in genetic research and can be useful in locating genomic segments responsible for important economic traits. Also, the large volume of SNPs enables genome-wide association studies in animals. In addition, the genomic variations identified in the present study can be used to develop high-density SNP arrays in Iranian breeds for genetic and breeding applications.
Keywords: Azari, Sequencing, Genome, Buffalo, variant -
مقدمه و هدف
توسعه سریع فناوری های توالی یابی کل ژنوم و ابزارهای بیوانفورماتیک، نقطه شروعی برای کشف تنوع ژنتیکی گستره در سطح کل ژنوم موجودات را فراهم می کند. گاومیش از جمله حیوانات اهلی مهم در سطح جهانی است که ارزش اقتصادی زیادی برای جوامع انسانی دارد که برای تولید محصولاتی مثل شیر، گوشت، چرم و نیز به عنوان نیروی کار از آن ها استفاده می شود. گاومیش های نژاد خوزستانی یکی از مهمترین نژاد گاومیش در ایران هستند که در غرب و جنوب غربی ایران پراکنده شده اند. بیشترین جمعیت این نژاد در استان خوزستان وجود دارد که با شرایط جغرافیایی این منطقه کاملا سازگار شده اند. در این مطالعه، شناسایی تنوع ژنتیکی در سطح کل ژنوم گاومیش های نژاد خوزستانی با استفاده از تکنیک توالی یابی انجام گرفت.
مواد و روش ها:
کنترل کیفیت خوانش های توالی یابی شده با استفاده از پارامترهای مرتبط با کیفیت به وسیله ی نرم افزار FastQC (v0.12.1) انجام شد. ارزیابی خوانش های قطعات توالی یابی نشان داد که همه ی نمونه ها از کیفیت بالایی برخوردار بودند. برای هم ردیفی داده ها با ژنوم مرجع از بسته نرم افزاری BWA-MEM استفاده شد. در ادامه واریانت های ژنومیک با استفاده از نرم افزار Freebayes به دست آمد. سپس، فیلتراسیون نهایی روی فایل واریانت ها انجام گرفت. این فیلتراسیون به منظور افزایش کیفیت آنالیز و حذف واریانت های با کیفیت پایین انجام گرفت.
یافته ها:
درصد همردیفی برای همه ی نمونه ها بالاتر از 97/44 درصد و میزان همپوشانی در نمونه های توالی یابی شده بین 4/3x تا 12/9x بود که نشان دهنده ی کیفیت مناسب خوانش ها است. همچنین، در این مطالعه تعداد 76.676.529 میلیون واریانت شناسایی شده است که به طور نسبتا مساوی در بین کروموزوم های گاومیش های خوزستانی توزیع شده بودند. بیشترین و کمترین تعداد واریانت ها به ترتیب روی کروموزوم شماره 1 و 28 مشاهده شد. در این مطالعه، تعداد جهش های جابه جایی و معکوس شناسایی شده در سطح ژنوم به ترتیب برابر با 298.193.017 و 135.694.466 و نسبت جهش های جابه جایی به معکوس به میزان 2/1989 (Ts/Tv) برآورد شد.
نتیجه گیریوجود تنوع ژنتیکی در جمعیت گاومیش های بومی ایران، پارامترهای باارزشی هستند که با مطالعه آن ها می توان پتانسیل ژنتیکی صفات اقتصادی در این جمعیت ها را به منظور طراحی برنامه های مناسب اصلاح نژادی مورد ارزیابی قرار داد.
کلید واژگان: توالی یابی کل ژنوم، خوزستانی، گاومیش، واریانتIntroduction and ObjectiveThe rapid development of sequencing technologies and bioinformatic tools has made it possible to sequence the entire genome of many species, providing a starting point for exploring the genome-wide genetic diversity of organisms. The buffalo is one of the most important domesticated animals in the world and has great economic value for humans, being used for milk, meat, leather and most importantly as labor. Khuzestani buffalo are among the most important buffalo in Iran. These animals are scattered in western and southwestern Iran. The largest population of this breed is in the Khuzestan province and they are fully adapted to the geographical features of this region
Material and MethodsIn this study, whole genome sequencing of the Khuzestan buffalo was performed in paired-end format using Illumina technology. Quality control of the readings obtained met all quality parameters and processing of the readings showed that all samples were of high quality. The BWA-MEM software package was then used to match the data to the reference genome. Genome variants were obtained with the Freebayes software. The final filtering of the variant file then took place. This filtering serves to increase the quality of the analysis and to sort out inferior variants.
ResultsThe alignment percentage for all samples was over 97.44% and also the coverage in the sequenced samples ranged from x 4.3 to x 9.12, indicating reasonable quality of the reads. Also, in this study we identified 76,676,529 million variants fairly evenly distributed on the chromosomes of the Khuzestan buffalo. The highest and the lowest number of variants were observed on chromosome 1 chromosome 28, repectively. In this study, the total number of translocation and inversion mutations in the genome level was 298,193,017 and 135,694,466, respectively. In addition, the ratio of transitions to transversion was estimated at 2.1989 (Ts/Tv).
ConclusionThe presence of genetic diversity in the native population of Iranian buffalos are valuable parameters that can be studied to evaluate the genetic potential of economic traits in these populations in order to design suitable breeding programs.
Keywords: Buffalo, Khuzestan, Variant, Whole genome sequencing -
هدف
محل رشته های هموزیگوت که به طور مستمر تحت انتخاب هستند یا حاوی جهش های مطلوب اند، تمایل به تثبیت شدن در ژنوم دارند و در طی سال ها جزایر ROH را تشکیل می دهند. همچنین انتخاب در جهت افزایش فراوانی جهش های جدید، باعث به جا گذاشتن نشانه هایی در سطح ژنوم می شود. از آنجایی که این مناطق غالبا صفات مهم اقتصادی را کنترل می-کنند، در نتیجه شناسایی این مناطق از موضوعات اساسی در مباحث ژنتیک حیوانی می باشد.
مواد و روش هابدین منظور برای شناسایی نشانه های انتخاب و شناسایی جزایر ROH، 81 راس گوسفند بومی زندی شامل میش های دوقلوزا (42 راس) میش های تک قلوزا (39 راس) با استفاده از آرایه های 50K گوسفندی تعیین ژنوتیپ شدند. برای شناسایی نشانه های انتخاب از آماره نااریب تتا به وسیله نرم افزارR استفاده شد. ژن های کاندیدا با استفاده از SNP هایی که در بازه ی 1/0 درصد بالای ارزش تتا، واقع شده بودند با استفاده از برنامه BioMart در محیط Ensemble Genome Browser 109 شناسایی شدند. قطعات هموزیگوت ژنومی با برنامه detectRUNS محاسبه شد. یک درصد از نشانگرهای SNP با بالاترین فراوانی در قطعات هموزیگوت ژنومی به عنوان جزایر ROH در نظر گرفته شد.
نتایجبا استفاده از آماره تتا مناطق ژنومی که تفرق جمعیتی بالایی داشتند، روی کروموزوم های 1 (سه منطقه)، 2 (دو منطقه)، 5، 6 (دو منطقه)، 8 (دو منطقه)، 10 و 25 شناسایی شدند. در این پژوهش، 16 جزیره ROH با طول 46/270 کیلوبازی تا 25/8 مگا بازی مرتبط با صفت شناسایی شد. توزیع جزایر ROH در ژنوم یکنواخت نبود، بطوریکه بیشترین و کمترین تعداد جزایر ROH به ترتیب بر روی کروموزوم های 1 و 24 مشاهده شد. بررسی ژن های گزارش شده در این مناطق نشان داد که در داخل یا مجاورت این نواحی، ژن های PER2، KCNH7، CLCN3، UTG8 و EPHA5 قرار داشتند. بررسی بیوانفورماتیکی این مناطق نشان داد، ژن های موجود در این مناطق با رشد و توسعه سلول های گرانولوزا ، نرخ تخمک اندازی، انتقال لیپید به سلول-های استروییدی و رشد ابتدایی جنین مرتبط هستند.
نتیجه گیرینتایج این پژوهش نشان داد که فرآیند انتخاب برای صفات مهم اقتصادی در طی سال های متوالی، منجر به شکل گیری قطعات هموزیگوت ژنومی به نام جزایر ROH در ژنوم گوسفندان شده است که پویش این جزایر در سطح ژنوم می-تواند به عنوان راهبرد جایگزین برای شناسایی مناطق ژنومی مرتبط با صفات مهم اقتصادی باشد. به هر حال، جهت شناسایی دقیق این ژن ها و QTLها لازم است مطالعات پیوستگی و عملکردی بیشتری انجام شود.
کلید واژگان: آماره تتا، جزایر ROH، سیگنال انتخاب، گوسفند بومیObjectiveThe locations of ROHs which are under positive selection, or laboring favorable allele in population, tend to be fixed in the genome and formation of ROH Island during long times. Also, selection not only increases the frequency of new-useful mutations but also remains some signals throughout the genome. Since these regions are often control economically important traits, identifying and tracking these regions is the most important subject in the animal genetics.
Materials and methodsIn order to identify the signatures of selection and ROH Islands, 81 native Zandi sheep including prolific ewes (42 animal) and others with only singleton records (39 animal) were genotyped using the medium-density Illumina Ovine SNP50 array. Theta unbiased statistical method in R software was used to identify selection signatures. Candidate genes were identified by SNPs located at 0.1% upper range of Theta using BioMart software in ensemble 109. Also the detectRUNS package of R was useful to find the proportions of the homozygous genome and one percent of SNP with the highest frequency in ROH were considered as ROH Islands.
ResultsBased on the results of obtained Theta values genomic regions on chromosomes 1(3 regions), 2 (2 regions), 5, 6 (2 regions), 8 (2 region), 10 and 25 were identified. A total of 17 ROH Islands with length: 270.46 Kb to 8.25 Mb related to studied trait were identified, which covering less than 1% of the sheep genome. The ROH Islands was not distributed across the genome uniform. The highest number ROH Island was observed on chromosome 1, while the lowest was on chromosome 24. Candidate genes PER2, KCNH7, CLCN3, UTG8 and EPHA5 obtained these regions. Further investigation using bioinformatics tools showed these genomic regions overlapped with the genes associated with development of ovarian granulosa cells, ovulation rate, lipid transport in Sertoli cells and early growth fetus.
ConclusionsThe results of this study revealed that, the selection processes in different sheep breeds for economic traits during several years, has led to the formation of many ROH islands in sheep genome, therefore scanning these regions at the genome level can be an alternative strategy to identify genes and associated loci with economic traits. However, it will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of these genes.
Keywords: Native sheep, roh Islands, Signal selection, Theta statistic -
مقدمه وهدف
یکی از اهداف شناسایی جایگاه های مرتبط با صفات کمی، یافتن ژن های موثر بر صفات اقتصادی مرتبط با رشد است که می تواند اهمیت خاصی در پیشرفت برنامه های اصلاح نژادی داشته باشد. پژوهش حاضر با هدف مطالعه ارتباط چند ریختی ژن های هورمون رشد (GH) و گیرنده آن GHR)) با صفات لاشه در گوسفند نژاد زل انجام شد.
مواد و روش هاپس از خونگیری از 152 راس گوسفند نژاد زل، استخراج DNA با روش استخراج نمکی بهینه انجام و واکنش زنجیره ای پلی مراز (PCR) جهت تکثیر قطعه های 214 جفت بازی از جایگاه اگزون 4 ژن GH و 218 جفت بازی از جایگاه اگزون 10 ژن GHR انجام گرفت. برای شناسایی چند ریختی در هر یک از جایگاه های نشانگری از روش SSCP و توالی یابی استفاده شد.
یافته هانتایج بیانگر دو چندریختی در جایگاه ژن GH بود اما برای ژن GHR، هیچگونه تفاوتی بین باندها مشاهده نشد. ژنوتیپ های 1 و 2 ژن GH به ترتیب با فراوانی های 56.29 و43.71 درصد در جمعیت مورد بررسی مشاهده شدند.
نتیجه گیرینتایج توالی یابی منجر به شناسایی 5 جهش در جمعیت مورد مطالعه شد. هیچ یک از ژنوتیپ های ژن GH در نژاد زل با صفات مورد مطالعه ارتباط معنی داری نشان ندادند. در رابطه با ساختار سوم برای پروتیین جهش یافته برای هر دو الگوی ژن GH نتایج نشان داد که ساختار پروتیین پیش بینی شده در مقایسه با پروتیین مرجع فاقد جهش، فقط حاوی دو زنجیره است که می تواند فاقد عملکرد باشد، لذا نشانگر مورد مطالعه در ژن GH را نمی توان به عنوان نشانگر موثر بر صفات لاشه در گوسفند نژاد زل در نظر گرفت.
کلید واژگان: ژن GH، ژن GHR، صفات رشد، گوسفند زل، PCR-SSCPIntroduction and ObjectiveOne of the goals of identifying loci related to quantitative traits is to find the genes that affecting economic traits related to growth, which can be of particular importance in the progress of breeding programs. The aim of the present study was to identify the polymorphisms of GH and GHR genes and their association with carcass traits in Zel sheep using PCR-SSCP.
Material and MethodsAfter collecting blood samples from157 Zel sheep, DNA was extracted using modified salting-out procedure. PCR was done to amplify fragments with length of 214 and 218 bp from exon 4 of GH and exon 10 of GHR genes, respectively. For detection of polymorphisms in each marker site the SSCP and sequencing methods were used.
ResultsThe results showed the presence of polymorphism in GH gen site; however, no difference was observed among banding patterns for GHR gene. Genotypes 1 and 2 of GH gene were obtained with frequencies of 43.71 and 56.29, respectively.
ConclusionThe sequencing results showed 5 mutations for GH gene in the studied population. No significant associations of the available genotypes in the exon 4 of GH Gene were observed for any trait. In relation to the third structure of mutated protein for both patterns, the results indicated the predicted protein contains only two chains and consequently lacks of performance, compared with the reference protein. Therefore, the studied marker in the GH gene can not be considered as an effective marker on carcass traits in Zel sheep breed.
Keywords: GH Gene, GHR Gene, Growth traits, PCR-SSCP, Zel sheep breed -
The proportion of adipose depots varies considerably between fat-tailed (FT) and thin-tailed (TT) sheep breeds. FT breeds accumulate majority of body fat in fat-tail depot, whereas TT breeds deposit considerable proportion of body fat in visceral depots. These differences in proportion of adipose depots seem to affect body metabolism due to differences in metabolism of different depots. Hence, the current research aimed to evaluate the response of fat-tailed lambs (FTL) and thin-tailed lambs (TTL) to glucose and insulin challenges during negative energy balance (NEB) and positive energy balance (PEB). Glucose tolerance and insulin challenge tests were conducted on randomly selected lambs from each genotypes at the end of induced NEB and PEB. Glucose injection during NEB caused greater plasma glucose concentration in TTL, whereas in PEB, the enhancement in glucose concentration as a consequence of glucose injection was higher in FTL (P≤0.09). The area under the glucose curve was higher in FT compared to TT lambs during glucose tolerance test regardless of energy balance (EB; P≤0.03). The clearance rates of insulin (P≤0.09) and glucose (P≤0.006) in the respective insulin and glucose tolerance tests were higher during PEB compared to NEB regardless of the genotypes. These results demonstrated that induced NEB can enhance insulin resistance in both FT and TT lambs, severity of which is greater in FT than in TT lambs.Keywords: adipose depots, energy balance, fat-tailed lambs, glucose tolerance test, insulin sensitivity
-
مقدمه و هدف
انتخاب طبیعی و مصنوعی در جهت افزایش فراوانی آلل های مطلوب در جمعیت های حیوانی، سبب برجای ماندن برخی نشانه ها در ژنوم حیوانات می شود که معمولا با صفات مهمی در ارتباط هستند. امروزه با پیشرفت توالی یابی نسل جدید و دسترسی آسان تر به اطلاعات ژنومی حیوانات، مدل هایی برای شناسایی نشانه های انتخاب بر پایه فراوانی آللی و طول هاپلوتیپی ارایه شده است. در این پژوهش نشانه های انتخاب متمایزکننده دو جمعیت اسب نژاد کرد و کاسپین با استفاده از تراشه k70 مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش هادر این تحقیق از 35 راس اسب نژاد کاسپین و 31 راس اسب نژاد کردی نمونه خون جمع آوری شد. پس از استخراج DNA و تعیین توالی (توسط شرکت ایلومینا) کنترل کیفی داده ها برای فراوانی آلل حداقل)0/01pMAF< (و نرخ تعیین ژنوتیپ)0/05 (pGENO< و انحراف از تعادل هاردی-واینبرگ) 6- 10×1PH-W<) انجام شد. در ادامه کنترل کیفی با استفاده از آزمون تتا (θ) انجام گرفت و با استفاده از سایت Ensemble به شناسایی جایگاه های SNPها پرداخته و در نهایت ژن های مرتبط با این جایگاه ها مشخص شدند.
یافته هاپس از انجام کنترل کیفیت داده های ژنومی و ادغام اطلاعات دو جمعیت بر اساس بسته نرم افزاری R 61 اسب با 52650 SNP برای ادامه آنالیزها باقی ماندند. در این پژوهش با استفاده از آزمون های آماری Fst به روش براوردگر نااریب تتا در نهایت تعداد 31 نشانگر متمایز کننده دو نژاد اسب مورد مطالعه شناسایی شدند.
نتیجه گیرینتایج نشان داد که دو نژاد اسب کاسپین و اسب کرد در دو دسته جداگانه قرار دارند. نژاد اسب کردی دارای تنوع و پراکندگی بیشتری نسبت به اسب کاسپین بود. از مهم ترین ژن های شناسایی شده مرتبط با جایگاه های معنی دار، ژن های INPP5F، HPSE2، R3HCC1، DOCK3،ITGB6، GM6B، PHEX، WDR13، LRCH2، GRIA3، THOC2 بودند. بیشتر ژن های شناسایی شده در این پژوهش با تبادلات بین سلولی، انقباضات ماهیچه ای، ایمنی، پشتیبانی غشا پایه، پایداری DNA، سیستم عصبی در ارتباط بودند.
کلید واژگان: اسب کاسپین، اسب کردی، نشانه های انتخاب، Fst، PCAIntroduction and ObjectiveSelection in animal populations to increase the frequency of ideal alleles causes of remaining some signs in the animal genome, which are usually associated with important traits. Today, with developments in next-generation sequencing and easier access to animal genomic information, some models have been proposed to identify selective signatures based on allelic frequency and haplotype blocks. This research aimed to identify the selective signatures in two horse breeds of Caspian and Kurdish using a k70 SNP chip.
Material and MethodsIn this research blood samples from 35 Caspian and 31 Kurdish horses were collected. After DNA extraction and sequencing (by Illumina company), Quality control of the data was performed for minimum allele frequency (PMAF<0.05), genotyping rate (PGENO < 0.5), and deviation from Hardy-Weinberg equilibrium (PH-W<1 ͯ 10-6). Then the theta (θ) test and ensemble site were used for identifying selective signatures and the positions of snaps respectively, and finally, the genes related to these positions were identified.
ResultsAfter quality control of data and integration of genomic data of two populations based on R package protocols, 61 horses with 52,650 SNPs remained for the rest analysis. Finally, Fst statistical test based on unbiased estimator theta method 31 differentiating markers of the two studied horse breed were identified
ConclusionThe results showed that Caspian and Kurdish horse breeds belong to two separate groups. The Kurdish horse breed has more diversity and variety than the Caspian. The most important genes associated with significant SNPs were INPP5F, HPSE2, R3HCC1, DOCK3, ITGB6, GM6B, PHEX, WDR13, LRCH2, GRIA3 and THOC2. Most of the identified genes were associated with intercellular exchanges, muscle contractions, immunity, membrane support, DNA stability, and the nervous system.
Keywords: Caspian horse, Fst, Kurdish horse, PCA, Selective signatures -
مقدمه و هدف
این مطالعه به منظور بررسی اثر سدیم استات و اسید لینولییک مزدوج بر میزان ماده خشک مصرفی، وزن بدن، فعالیت آنزیم های کبدی، تولید و ترکیبات شیر و متابولیت های خونی در گاوهای تازه زا انجام شد.
مواد و روش هادر این مطالعه از 24 راس گاو هلشتاین با میانگین وزن اولیه 13±601/47 کیلوگرم و نمره وضعیت بدنی 0/21±3/64 به مدت 25 روز طی روز های 5-30 بعد زایش استفاده شد. این آزمایش در 3 تیمار و 8 تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی با مقایسه میانگین ها به روش میانگین حداقل مربعات در سطح معنی داری 0/05 انجام شد. تیمار ها شامل 1- جیره پایه(پودر چربی کلسیمی) ، 2- جیره حاوی 300 گرم مکمل سدیم استات، 3- جیره حاوی 100 گرم مکمل اسیدلینولییک مزدوج (50% سیس-9 ترانس-11CLA ، 50% ترانس-10 سیس-12 CLA) بود. ماده خشک مصرفی و میزان تولید شیر به صورت روزانه، وزن بدن و نمره وضعیت بدنی در ابتدا و انتهای آزمایش اندازه گیری و ثبت شد. همچنین نمونه خون در روزهای 5، 7، 14، 20، 25 بعد زایش گرفته شد. گاوها در سه وعده ی صبح، عصر و شب دوشیده شدند و رکورد هر وعده ثبت گردید. به منظور اندازه گیری ترکیبات شیر در روزهای 5، 8، 11، 14، 17، 20 و 25 بعد زایش نمونه شیر گرفته شد.
یافته هانتایج نشان داد میانگین وزن بدن، نمره وضعیت بدنی و ماده خشک مصرفی بین تیمار ها تفاوت معنی داری نداشت. غلظت اسیدهای چرب غیر استریفه تحت تاثیر تیمارها قرار نگرفت. همچنین تفاوت معنی داری برای تری گلیسرید، کلسترول، آلبومین، پروتیین کل پلاسما و نیتروژن اوره ای خون بین تیمار ها مشاهده نشد. غلظت گلوکز پلاسما بین تیمارها تفاوت معنی داری داشت (0/05<p)، به این صورت که CLA و سدیم استات به ترتیب افزایش و کاهش معنی داری نسبت به شاهد ایجاد کردند (0/05<p). از طرفی سدیم استات به طور معنی داری سطح آسپارتات آمینوترانسفراز و لاکتات دهیدروژناز را نسبت به تیمار شاهد و CLA کاهش داد (0/05<p). غلظت بتاهیدروکسی بوتیرات پلاسما با مصرف سدیم استات به طور معنی داری نسبت به تیمار شاهد وCLA افزایش یافت. تولید روزانه شیر، تولید شیر تصحیح شده 3/5 درصد چربی و درصد چربی شیر بین تیمارها تفاوت معنی داری داشت. تیمار سدیم استات و CLA نسبت به کنترل به طور معنی داری درصد چربی شیر را به ترتیب افزایش و کاهش دادند (0/05<p). همچنین تولید چربی شیر با مصرف سدیم استات نسبت به کنترل افزایش و با مصرف CLA کاهش داشت (0/05<p).
نتیجه گیریبا مصرف CLA به دلیل کاهش چربی شیر میزان گلوکز خون افزایش یافته، در نتیجه شدت توازن منفی انرژی را کاهش داد که به دنبال آن آسیب به سلول های کبدی کاهش یافت. همچنین با مصرف سدیم استات وضعیت انرژی بهبود یافته که احتمالا به دلیل تامین استات برای سنتز چربی شیر است. می توان نتیجه گرفت بهترین راهکار برای داشتن کبد سالم در کنار افزایش تولید شیر و چربی شیر پس از زایش افزودن سدیم استات است.
کلید واژگان: پلاسما، توازن منفی انرژی، چربی شیر، کبد چرب، لیپولیزIntroduction and ObjectiveThe aim of this study was to investigate the effect of sodium acetate and conjugated linoleic acid on dry matter intake, body weight, activity of liver enzymes and blood metabolites in fresh cows.
Material and MethodsThis study was performed to investigate the effect of sodium acetate and conjugated linoleic acid on dry matter intake, body weight, liver enzyme activity, milk production and blood metabolites in newborn cows. Materials and Methods In this study, 24 Holstein cows with an average initial weight of 601.47±13 kg and a body condition score of 3.64±0.21 were used for 25 days during days 5-30 postpartum. This experiment was performed in 3 treatments and 8 replications in a completely randomized design by comparing the means by the mean least squares method at a significance level of 0.05. Treatments include 1- control with a source of calcium salt of palm fat, 2- Diet containing 300 g of sodium acetate supplement, 3- Diet containing 100 g of conjugated linoleic acid supplement (50% cis-9 trans-11CLA, 50% trans-10 cis-12 CLA) was. Dry matter intake and milk production were recorded daily, body weight and body condition score at the beginning and end of the experiment. Blood samples were also taken on days 5, 7, 14, 20, 25. The cows were milked in three meals of morning, evening and night, and the record of each meal was recorded. In order to measure milk composition, milk samples were taken on days 5, 8, 11, 14, 17, 20 and 25 after calving.
ResultsThe results showed that the mean body weight, body condition score and dry matter intake were not significantly different between treatments. The concentration of non-esterified fatty acids was not affected by the treatments. Also, no significant differences were observed for triglycerides, cholesterol, albumin, total plasma protein and blood urea nitrogen between treatments. Plasma glucose concentration was significantly different between treatments (p<0.05), however, CLA and sodium acetate significantly increased and decreased compared to the control) (p<0.05. Sodium acetate significantly reduced the levels of aspartate aminotransferase and lactate dehydrogenase compared to control and CLA treatment (p<0.05). Daily milk, corrected milk production of 3.5% fat and milk fat percentage were significantly different between treatments, and sodium acetate and CLA treatments significantly increased and decreased milk fat percentage, respectively, compared to the control (0.05). Also, milk fat production increased with sodium acetate compared to control and decreased with CLA (p <0.05).
ConclusionBy consuming CLA due to the reduction of milk fat, the amount of blood glucose increased, as a result of which the intensity of the negative energy balance decreased, which in turn reduced the damage to the liver cells. Sodium acetate also improves energy levels, possibly due to the supply of acetate for milk fat synthesis. It can be concluded that adding sodium acetate is the best way to have a healthy liver along with increasing milk production and milk fat after birth.
Keywords: Acid Negative energy balance, Fatty liver, Lipolysis, Milk fatty, Plasma -
هدف
حفاظت از تنوع ژنتیکی حیوانات بومی، امر بسیار مهمی است. برای استفاده پایدار از منابع ژنتیکی، باید ابتدا به مطالعه ساختار ژنتیکی جمعیت ها پرداخت. اهداف اصلی این پژوهش، شناسایی ساختار جمعیتی اسب های نژاد ترکمن و دره شوری با استفاده از نشانگرهای متراکم SNP و مقایسه کارایی روش های PCA، DAPC و SPC در خوشه بندی این جمعیت ها بود.
مواد و روش ها:
برای این منظور، 67 راس اسب از نژاد ترکمن و 39 راس اسب از نژاد دره شوری با استفاده از تراشه k70 شرکت ایلومینا (Illumina EquineSNP70 BeadChip) تعیین ژنوتیپ شدند. پس از اعمال مراحل کنترل کیفیت، پنج راس اسب ترکمن و یک راس اسب دره شوری حذف شدند. سپس با استفاده از سه روش تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، تجزیه و تحلیل تفکیکی مولفه های اصلی (DAPC) و خوشه بندی فوق پارامغناطیسی (SPC) شناسایی ساختار جمعیت ها انجام شد. این روش ها به مفروضات پیشین وابسته نیستند و در نتیجه، تجزیه و تحلیل مجموعه داده های ژنومی بسیار حجیم را بدون دانش قبلی درباره انساب افراد، امکان پذیر می کنند. همچنین این روش ها بسیار سریع و کارآمد هستند.
نتایجدر این پژوهش، کارایی سه روش خوشه بندی یادشده در تشخیص ساختارهای جمعیتی مقایسه شد. هر سه روش در تفکیک دو نژاد موفق بودند و نژادهای ترکمن و دره شوری در گروه های مجزای ژنتیکی قرار گرفتند؛ با این تفاوت که روش DAPC صرفا دو جمعیت اصلی را از هم تفکیک کرد اما روش های PCA و SPC زیرجمعیت های متعددی را نیز در هر نژاد شناسایی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد روش SPC برای مطالعه ساختار جمعیت نژادهای بومی با اطلاعات ناشناخته، می تواند مفیدتر از سایر روش های مورد بررسی باشد. بنابراین، با استفاده از این روش می توان برنامه مناسبی برای حفظ و استفاده از منابع ژنتیکی طراحی کرد.
نتیجه گیری:
روش های PCA، DAPC و SPC توانستند ساختار ژنتیکی نژادهای ترکمن و دره شوری را با موفقیت شناسایی کنند و به طور کلی می توان گفت اطلاعات به دست آمده از نشانگرهای متراکم SNP می تواند ابزار قدرتمندی برای شناسایی ساختار جمعیتی نژادهای بومی باشد.
کلید واژگان: تجزیه تفکیکی مولفه های اصلی، تجزیه مولفه های اصلی، خوشه بندی فوق پارامغناطیسی، زیرجمعیتObjectiveConservation of the genetic diversity of indigenous animals is very important. For the sustainable use of genetic resources, it is necessary to first study the genetic structure of populations. The main goals of this research were to identify the population structure of Turkmen and Darehshori horses using dense SNP markers and to compare the effectiveness of PCA, DAPC, and SPC methods in clustering these populations.
Materials and methodsFor this purpose, 67 Turkmen and 39 Darehshori horses were genotyped using Illumina EquineSNP70 BeadChip. After applying quality control steps, five Turkmen horses and one Darehshori horse were removed. Then, the structure of populations was identified by three methods of principal component analysis (PCA), discriminant analysis of principal components (DAPC), and superparamagnetic clustering (SPC). These methods do not depend on previous assumptions and make it possible to analyze very large genome databases without prior knowledge of individual ancestry. These methods are also very fast and efficient.
ResultsThis study compared the efficiency of these three clustering methods in identifying population structures. All three methods were successful in separating the two breeds, and Turkmen and Darehshori breeds were grouped into separate genetic groups. The difference is that the DAPC method only separated the two main populations, but the PCA and SPC methods could identify several subpopulations in each breed. The results of this study showed that the SPC method for studying the population structure of indigenous breeds with unknown information can be more useful than other methods. Therefore, using this method, a suitable program can be designed to conserve and use genetic resources.
ConclusionsPCA, DAPC, and SPC methods were able to successfully identify the genetic structure of Turkmen and Darehshori breeds, and in general, it can be said that the information obtained from dense SNP markers can be a powerful tool for identifying the population structure of indigenous breeds.
Keywords: discriminant analysis of principal components, Principal component analysis, subpopulation, superparamagnetic clustering -
مقدمه و هدف
انتخاب برای افزایش فراوانی جهش های جدید که فقط در بعضی زیر جمعیت ها مفید هستند، باعث باقی ماندن نشانه هایی در سطح ژنوم می شود. اغلب این مناطق با ژن ها و QTL های کنترل کننده صفات مهم اقتصادی در ارتباط هستند.
مواد و روش هابه منظور شناسایی تفاوت های ژنتیکی بین گاوهای شیری هلشتاین و آمیخته های بومی شمال غرب ایران، از اطلاعات ژنومی 60 راس گاو هلشتاین و 100 راس گاو آمیخته بومی شمال غرب ایران استفاده شد. بعد از اطمینان از ساختار مجزای جمعیت های مورد مطالعه، آماره های FST، XP-EHH و Rsb جهت شناسایی نشانه های انتخاب استفاده شد.
یافته هابه ترتیب تعداد 21، 16 و 24 منطقه ی ژنومی که حدود آستانه ای آماره های مربوطه را گذرانده بودند، با آماره های FST، XP-EHH و Rsb به عنوان نشانه های انتخاب، تعیین شدند. مناطق ژنومی انتخاب شده با مناطق ژنومی متناظر آن روی ژنوم گاو (ARS-UCD1.2 Bos Taurus Genome)، هم ردیف سازی و در نهایت تعداد 104 و 134 ژن به ترتیب از روش FST و روش های مبتنی بر LD، شناسایی شدند.
نتیجه گیریبرخی از ژن های شناسایی شده در مسیرهای متابولیکی مرتبط با چشایی، بویایی، مسیرهای متابولیکی سنتز چربی ها، مقاومت در برابر عوامل بیماری زا و نیز عملکرد تولید مثلی نقش دارند. همچنین برخی از ژن های شناسایی شده از طریق مسیر سیگنالینگ WNT (Wingless-type) با تولید شیر در ارتباط هستند. مناطق ژنومی تحت انتخاب جهت آنالیزهای بیشتر و یافتن شبکه های ژنی مورد بررسی بیشتر قرار گرفتند. این آنالیزها توسط نرم افزار آنلاین و مرتبط با پایگاه داده های ژنومی (DAVID) انجام گرفت. یک مورد شبکه ژنی معنی دار (9-10× 5/4 p<) شناسایی شد. این شبکه ژنی با گیرنده های چشایی و بیشتر برای تشخیص مزه های تلخ ارتباط داشتند. شناسایی جایگاه های تحت انتخاب، علاوه بر درک بهتر چگونگی عمل انتخاب طبیعی و مصنوعی روی نژاد هلشتاین و آمیخته های شمال غرب ایران، می تواند به شناسایی QTLها و نواحی مرتبط با صفات اقتصادی مهم کمک کند. به طور کلی، جهت شناسایی نقش دقیق این ژن ها و QTLها باید مطالعات پیوستگی و عملکردی بیشتری انجام گیرد.
کلید واژگان: آمیخته های بومی، تنوع ژنتیکی، تمایز جمعیتی، گاو هلشتاینIntroduction and ObjectiveSelection to increase the frequency of new mutations useful only in some subpopulations leaves markers at the genome level. Most of these regions are related to genes and QTLs controlling significant economic traits.
Material and MethodsIn order to detection of genetic differences between Iranian northwestern crossbred and Holstein cattle breed, respectively number of 100 and 60 sample from Iranian north-west hybrid and Holstein populations were used. After ensuring the distinct structure of the studied populations, FST, XP_EHH and Rsb statistics were used to identify the selection signatures and 21, 16 and 24 regions exceeding the threshold were identified as signatures of selection respectively. These selected genomic regions were surveyed and 104 and 135 genes were extracted from the corresponding areas in ARS-UCD1.2 Bos Taurus Genome Assembly for FST and LD based methods, respectively.
ResultsSome of detected genes in regions under selection were involved in metabolic pathways related to taste, smell, fat metabolic pathways, resistance to disease and reproduction performance. Some of detected genes were involved with milk production by involving in WNT (Wingless-type) signaling pathway. The selected genomic regions were further examined for further analysis and finding of gene networks. These analyzes were performed by online software related to the genomic database (DAVID). Only one significant network was identified (p<4.5×10-9). This gene network communicates with taste receptors and specially detection of bitter tastes.
ConclusionIn addition to better understanding about natural and artificial selection effects on the Holstein breed and Iraniannorth-west indigenous hybrid, the selected regions can helpus to detecte QTLs and regions associated with important economic traits. In any case, it will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of these genes.
Keywords: Holstein cattle breed, Iranian northwestern native crossbred cattle, Population differentiation index, Signatures of selection -
هدف
زنبورعسل به عنوان حشره ای گرده افشان عضو مهمی از طبیعت به حساب می آید. از آنجا که صفات رفتاری در زنبورعسل بسیار مهم است، بنابراین مقایسه ترانسکریپتوم بافت مغز از زیرگونه ایتالیایی و افریقایی با ویژگی های رفتاری پرخاشگر و آرام، درک این تفاوت رفتاری را از نظر ژنتیکی امکان پذیر می سازد. این مطالعه با هدف بررسی پروفایل بیان ژن و شناسایی ژن های شاخص در بافت مغز در زنبورعسل ایتالیایی (Apis Mellifera Ligustica) و آفریقایی (Apis mellifera Scutellata) در ارتباط با صفات رفتاری انجام شد. زنبورعسل ایتالیایی از ویژگی های رفتاری آرامی برخوردار است، در حالی که زنبورعسل آفریقایی به عنوان یک زنبور مهاجم شناخته می شود.
مواد و روش هاداده های RNA-seq این پژوهش از پایگاه داده های NCBI دریافت و پس از پیش پردازش، ترانسکریپتوم بافت مغزی هر دو زیرگونه بر روی ژنوم مرجع زنبورعسل همردیف و نقشه یابی شد و پس از کمی سازی داده ها، سرهم سازی ترانسکریپتوم، آنالیز بیان افتراقی (adj p-value < 0.05 , Log2FC>2) و هستی شناسی ژن انجام شد.
نتایجآنالیز بیان افتراقی ژن تعداد 16701 ژن را بر روی ژنوم مرجع زنبورعسل شناسایی کرد که از این تعداد، 22 ژن در بافت مغز بین هر دو زیرگونه دارای بیان افتراقی معنی داری (adj p-value < 0.05 , Log2FC>2) بودند. همچنین برخی از این ژن ها برای اولین بار شناسایی شدند. آنالیز هستی شناسی ژن نشان داد که از میان این 22 ژن، ژن هایی همچون ITPR، MRJP، HSP70 Ab، MBS، GB45410 و Def1 به صورت مستقیم یا غیرمستقیم در بروز صفات مختلفی همچون رفتارهای دفاعی، بهداشتی، تولید مثلی، حساسیت به گرما، نور و بو دخیل هستند. علاوه براین، SNPهای بخش کدکننده ژنوم بافت مغز زنبورعسل در هر دو زیرگونه نیز شناسایی شد و تعداد 99636 SNP در زیرگونه ایتالیایی و 92514 SNP در زیرگونه آفریقایی شناسایی شد.
نتیجه گیریداده های RNA-seq به سبب پربرونداد[1] بودن می تواند اطلاعات دقیقی را از بیان ژن ها در بافت های مختلف در زیرگونه های مختلف در اختیار ما قرار دهد. در این مطالعه ژن های دخیل در بروی صفات رفتاری زنبورعسل مشخص شد و SNPهای موجود در این ژن ها نیز شناسایی شد.
کلید واژگان: ترانسکریپتوم، رفتارشناسی، زنبورعسل، ژن، SNPObjectiveHoneybees, as pollinating insects, are an important part of nature. Because behavioral traits are so important in honeybees, comparing brain tissue transcriptomes of the two subspecies with aggressive and calm behavioral characteristics makes it possible to understand this behavioral difference genetically. This study aimed to investigate to gene expression profile and identify the key genes in brain tissue in Italian (Apis Mellifera Ligustica) and African (Apis mellifera Scutellata) honeybees concerning behavioral traits. The Italian honeybee has calm behavioral characteristics, while the African is known as an aggressive honeybee.
Materials and methodsRNA-Seq data were obtained from the NCBI (GEO) database, and after pre-processing of reads, the brain tissue transcriptomes of both subspecies were aligned and mapped on the honey bee reference genome (v A.mel 4.5), and then data qualification, transcriptome assembly, differential expression analysis, and gene ontology were performed.
ResultsDifferential gene expression analysis identified 16,701 genes on the honeybee reference genome, of which 22 genes in brain tissue between the two subspecies had significant differential expression (adj p-value <0 .05 and Log2FC>2). As well, some of these genes were first identified. Gene ontology analysis showed that among these 22 genes, such as ITPR, MRJP, HSP70Ab, MBS, GB45410, and Def1 are directly or indirectly involved in the occurrence of various traits such as defensive, health behavior, reproductive, heat, light, and smell sensitivity. In addition, the SNPs encoding the honeybee brain tissue genome were identified in both subspecies, and 99636 SNPs were identified in the Italian, and 92514 SNPs were identified in the African subspecies.
ConclusionsRNA-seq data, due to its high throughput, can provide us with accurate information about the expression of genes in different tissues in various subspecies. In this study, genes involved in honeybee behavioral traits and the SNPs in these genes were identified
Keywords: : Behavioral traits, Gene, Honeybee, SNP, transcriptome -
هدف
صفات تولیدمثل (مخصوصا تعداد بره متولد شده در هر زایش) یکی از مهم ترین صفات مهم اقتصادی در سیستم های پرورش گوسفند می باشد. پژوهش حاضر با هدف شناسایی مناطق ژنی، ژن های کاندیدا و مسیرهای زیستی موثر بر تعداد بره متولد شده میش نژاد زندی بر اساس آنالیز غنی سازی مجموعه های ژنی بوده است.
مواد و روش هابدین منظور، میش های با باروری بالا با حداقل یک رکورد دوقلوزایی و میش های دیگر با تنها رکورد های تک قلوزا با استفاده از آرایه های 50K گوسفندی تعیین ژنوتیپ شدند. آنالیز پویش کل ژنومی بر پایه آنالیز مسیر در سه مرحله تعیین مکان SNPهای معنی دار با ژن، ارتباط ژن ها به طبقات عملکردی و مسیرهای بیوشیمیایی و پویش کل ژنومی بر پایه آنالیز مسیر انجام می شود. بر این اساس، ارزیابی پویش ژنومی با استفاده از روش مورد-شاهدی در برنامه PLINK انجام شد. سپس با استفاده از بسته نرم افزاری biomaRt2 ژن های معنی داری شناسایی گردید. در نهایت، تفسیر مجموعه ژنی با بسته نرم افزاری goseq برنامه R با هدف شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن های نزدیک به مناطق انتخابی و ژن های کاندیدا از طریق پایگاه های GO، KEGG، DAVID و PANTHER انجام شد.
نتایجدر این پژوهش، ژن های AFP، FOXO3، ESR1، ESR2، RBP4، AURKA،DLG1 و ZGLP1 با تعداد بره متولد شده در هر زایش مرتبط بودند (05/0P <). در تحلیل غنی سازی مجموعه های ژنی، تعداد 11 مسیر با صفت تعداد نتاج در هر زایش مرتبط بودند. از بین مسیرهای زیستی شناسایی شده، مسیرهای Oocyte differentiation،Ovulation from ovarian follicle ، Estrogen signaling pathway و Positive regulation of peptide hormone secretion نقش مهمی در نرخ تخمک ریزی و استروییدوژنز تخمدانی داشتند.
نتیجه گیریبا توجه به تایید مناطق قبلی پویش ژنومی صفت تعداد نتاج متولد شده در هر زایش، همچنین شناسایی مناطق ژنومی جدید، آنالیز غنی سازی مجموعه ی ژنی درک بهتری از کنترل ژنتیکی صفت تعداد نتاج متولد شده را نشان می دهد. استفاده از نتایج این تحقیق می تواند سبب تسریع در پیشرفت ژنتیکی برنامه های اصلاح نژادی گوسفند شود.
کلید واژگان: پویش ژنومی، تعداد بره در هر زایش، گوسفند، مسیرهای زیستیObjectiveReproductive traits (especially litter size at birth) is one of the most important economic traits in sheep breeding systems. The present study aimed to conduct a genome wide association studies based on Gene-set enrichment analysis for identifying the genomic region, candidate genes and biological pathways associated with Litter size in Zandi sheep breed.
Materials and MethodsProlific ewes with at least one twining record and others with only singleton records were genotyped using the medium-density Illumina Ovine SNP50 array. The gene set analysis consists basically in three different steps: the assignment of SNPs to genes, the assignment of genes to functional categories, and finally the association analysis between each functional category and the phenotype of interest. Genome-wide association study for litter size evaluated using Plink software method case-control. Using the biomaRt2 R package the SNP were assigned to genes. Subsequently, gene enrichment analysis was performed with the goseq R package and bioinformatics analysis was implemented to identify the biological pathways performed in GO, KEEG, DAVID and PANTHER databases.
ResultsWe identified different sets of candidate genes related to litter size: AFP, FOXO3, ESR1, ESR2, RBP4, AURKA, DLG1 and ZGLP1 in Zandi sheep. According to pathway analysis, 11 pathways were associated with the litter size trait. Among biological pathways, the Oocyte differentiation, Ovulation from ovarian follicle, Estrogen signaling pathway and Positive regulation of peptide hormone secretion pathways have significant association with ovulation rate and ovarian steroidogenesis traits.
ConclusionsConsidering, this study supported previous results from GWAS of litter size, also revealed additional regions in the sheep genome associated with these economically important traits, presented here should be contribute to a better understanding of the genetic control of litter size in sheep and using these findings can accelerate the genetic progress in sheep breeding programs.
Keywords: Biological pathways, Genome scan, Litter size, sheep -
در سطح جهانی 60-50 % متان از بخش کشاورزی تولید می شود که بویژه حیوانات نشخوارکننده در این میان نقش کلیدی دارند. در این میان متان نقش بسیار قوی در گرم شدن جهان دارد به طوری که توانایی این گاز در گرم کردن کره زمین 25 برابر دی اکسید کربن می باشد و بعد از گاز دی اکسید کربن، متان دومین گاز گلخانه ای از لحاظ مقدار می باشد. هدف از تحقیق حاضر پویش کل ژنومی برای شناسایی نواحی ژنومی موثر بر متان پیش بینی شده براساس غلظت اسیدهای چرب فرار مایع شکمبه در گاو هلشتاین ایران بود. در این راستا مو و مایع شکمبه (از طریق لوله مری) از 150 راس حیوان بر اساس روش ارزش های اصلاحی صفت تولید شیر دوطرفه نمونه گیری شد. بعد از اندازه گیری غلظت اسیدهای چرب فرار مایع شکمبه، انتشار متان به ازای هر حیوان با استفاده از این اسیدها اندازه گیری شد. DNA حیوانات با GGP-LD v4 SNP panel (حاوی SNPs30٬108) ژنوتایپ شدند. در این مطالعه SNPs14 معنی دار مرتبط با صفت انتشار متان در کروموزم های 1، 2، 6، 8، 10، 15، 17 و 18 شناسایی گردید. Annotating برای شناسایی Quantitative trait locus (QTL) های اطراف این SNPهای معنی دار، یکسری QTLهای مرتبط با شیر تولیدی و ترکیب های آن، وزن بدن و خوراک مصرفی باقی مانده اطراف بعضی از این SNPها را نشان داد. این نتایج نشان دهنده پتانسیل انتخاب ژنتیکی برای کاهش انتشار متان به ازای هر حیوان را نشان می دهد به طوری که بهبود حاصل از انتخاب ژنتیکی به دلیل توارث پذیری، تجمعی و دایمی بودن بسیار مفید می باشد.کلید واژگان: انتشار متان، مطالعه پویش کل ژنومی، گاوThe agriculture contribute to 50-60 % of global methane emission and ruminants have a key role in this contribution. Methane has an important role in global warming and it's global warming potential is 25 times greater than CO2. Furthermore, methane is the second most abundant global anthropogenic greenhouse gas after carbon dioxide. The present study aimed to perform genome wide association study to identify genome regions affecting the predicated methane production based on the concentrations of volatile fatty acids of rumen in Iranian Holstein cattle. One-hundred and fifty hair and rumen digesta samples were sampled using the two-tailed strategy based on breeding values of milk. After the measurement of the concentration of volatile fatty acids of rumen, methane emission of each animal was predicated according to these acids. DNA of animals was genotyped using GGP-LD v4 SNP panel (contains 30108 SNPs). Fourteen significant SNPs associated with methane emission trait located on 1, 2, 6, 10, 15, 17 and 18 chromosome were identified. Using annotating some quantitative trait locus (QTLs) were discovered around some of these SNPs. The results showed a genetic selection potential to mitigate methane emission per animal. Since genetic improvements are heritable, cumulative, and permanent, this improvement would be permanent and beneficial.Keywords: Methane emission, Genome wide association study, Cattle
-
بیماری ویروس لکوز گاوی (BLV) یکی از بیماری های کشنده ویروسی است که هر ساله با ضررهای اقتصادی زیادی در صنعت گاو شیری، همانند کاهش توان تولیدی و عملکرد تولیدمثلی حیوانات مبتلا و درنهایت حذف آن ها همراه است. هدف از اجرای این پژوهش شناسایی نشانه های انتخاب مرتبط با مقاومت به BLV در گاوهای هلشتاین ایران بود. به این منظور مجموع 152 حیوان برای 30105 جایگاه نشانگریSNP با استفاده از تراشه های GGP Bovine LD v4 تعیین ژنوتیپ شدند. پس از کنترل کیفیت داده های اولیه در نهایت 23513 نشانگر SNP در 140 راس دام وارد آنالیزهای بعدی شدند. حیوانات مورد استفاده در دو دسته مقاوم به بیماری یا سالم (68 راس) و بیمار (77 راس) گروه بندی شدند و بخش هایی از ژنوم که در این حیوانات به صورت واگرا هدف انتخاب قرار گرفته بودند با استفاده از آماره نااریب تتا مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج این تحقیق نشان داد که چهار منطقه ژنومی روی کروموزوم های شماره 1، 13، 20 و 22 در این حیوانات هدف انتخاب قرار گرفته اند. بررسی ژن های گزارش شده در این مناطق نشان داد که در داخل یا مجاورت این مناطق ژنومی، ژن هایی همانند ژن STGA1 در کروموزوم 1، ژن های STK35، EBF4 و PDYN در کروموزوم 13 و ژن هایی SLC38A3، RASSF1 و RBM6 در کروموزوم 22 شناسایی شده است. بررسی عملکرد این ژن ها نشان داد که این ژن ها در سیستم ایمنی و تنظیم چرخه میتوز و میوز و سرکوب سرطان نقش دارند. در مجموع نتایج این تحقیق می تواند منبع اطلاعاتی ارزشمندی در جهت شناسایی مناطق ژنومی کاندیدا و یا ژن های سببی مرتبط با این بیماری فراهم آورد.
کلید واژگان: آماره تتا، بیماری لکوز گاوی، سیستم ایمنی، نشانه های انتخابBovine viral leukemia (BLV) is one of the deadliest viral diseases that is associated with many economic losses in the dairy industry, such as reduced production capacity and reproductive performance of infected animals and their eventual culling. The aim of this study was to identify the selection signatures associated with resistance to BLV in Iranian Holstein cows. For this purpose, a total of 152 animals were genotyped for 30,105 SNP markers using GGP Bovine LD v4 chips. After quality control of the initial data, 23,513 SNP markers in 140 animals of cattle were finally entered for further analysis. The animals used were classified into two groups consisting resistant to disease or healthy (68 animals) and sick (77 animals) animals, and then the regions of the genome that were divergently selected in these animals were evaluated using the unbiased Theta method. The results of this study showed that four genomic regions on chromosomes 1, 13, 20 and 22 were divergently selected in these groups. Study of the genes reported in these regions revealed that some genes such as the STGA1 on chromosome 1, the STK35, EBF4, and PDYN on chromosome 13 and the SLC38A3, RASSF1, and RBM6 on chromosome 22 were previously reported within or adjacent to these genomic regions. Study the function of these genes showed that the genes are involved in the immune system, the regulation of mitotic and meiotic cycles and cancer suppression. Overall, the results of this study can provide a valuable source of information to identify candidate genomic regions or causal genes associated with this disease.
Keywords: Bovine leukosis, Immune system, selection signatures, Theta statistics -
Genome-wide association studies (GWAS) is a major procedure for studying the genetics of complex economically important traits in sheep. The objective of this study was to determine the genomic regions affecting some growth traits and wool characteristics in Zandi sheep. This study is GWAS implementing a medium-density single nucleotide polymorphism (SNP) panel to determine the putative chromosome area affecting some growth and wool traits in a fat-tailed sheep breed, simultaneously. We used a selective genomic approach sampling DNA from animals at the extreme ends using the estimated breeding values derived from a total population size of over 5,000 animals. The examined phenotypic data included the birth weight, weaning weight, 6, 9, and 12-months after birth weight, pre- and post-weaning average daily gain, fiber diameter (micron), prickle factor (%), staple length (mm), kemp (%) and medullated fiber. Genome-wide association analyses were performed based on the mixed linear model. Twenty-three regions, in which four were associated with more than one trait, located on 12 chromosomeswere associated with the studied growth and wool traits (p < 5×10−6). These genomic regions overlapping with KCNIP4, PPARGC1A, ASAP1, ANK2, WWOX, SYNE1, FBXO5, AKAP6, FABP3, ANGPTL4, ATP6V1B2, PARK2, and KRTAP11-1 genes, were associated with postnatal growth, regulation of metabolic pathways, skeletal muscle differentiation, and bone growth. Gene ontology term enrichment analysis revealed that genes involved in positive regulation of muscle structure, and muscle tissue development were over-represented in the identified candidate genes.
Keywords: Candidate Gene, genome-wide association, Growth, sheep, wool
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.