تاثیر تعداد و نوع نشانگرهای ریزماهواره بر برآورد پارامترهای جمعیتی در مطالعات تنوع ژنتیکی

ریزماهواره‌ها نواحی تکراری در دی.ان.آشامل آرایه‌های همگنی از موتیف‌های مونو، دی، تری، تترا، پنتا و هگزا نوکلیوتیدی با طول کمتر از یک کیلو جفت باز هستند که به صورت غیر تصادفی در سطح ژنوم پراکنده‌اند. تعداد و تراکم ریزماهواره‌ها در گونه‌های مختلف متفاوت است. حتی در گونه های بسیار نزدیک به هم مثل انسان و شامپانزه نیز تفاوت هایی وجود دارد. فراوانی موتیف‌های ریزماهواره‌ایی نیز در موجودات مختلف، متفاوت و دارای نرخ جهش متفاوتی می‌باشند. در ژنوم پستانداران، ریزماهواره‌های دی نوکلیوتیدی فراوانترین و پس از آنها ریزماهواره های مونو و تترا نوکلیوتیدی از وفور بالایی برخوردارند. تکرارهای تری نوکلیوتیدی معمولا در گیاهان فراوان‌تر هستند. اما بررسی اثراین موتیف‌های ریزماهواره‌ای متفاوت روی برآورد پارامترهای تنوع ژنتیکی و یا ساختار ژنتیکی در جمعیت‌ها بحثی است که کمتر به آن توجه شده است.

مواد و روش‌ها:

این پژوهش با استفاده از فایل نشانگرهای ریزماهواره‌ای حاصل از 36 نمونه از گوسفندان اهلی و وحشی ایرانی از توالی کل ژنوم گوسفندان به روش توالی یابی نسل جدید، تعداد 163973 نشانگر ریزماهواره را شناسایی شد. پراکنش نمونه های اهلی مربوط به نواحی شمال غرب کشور و نمونه های وحشی مربوط به نواحی مرکزی و شمال غرب کشور می باشند. پس از طی مراحل مختلف جهت مرتب سازی و فیلتراسیون جایگاه‌ها در نرم افزارهای Samtools و VCFtools نشانگرها در چهار فایل جداگانه شامل نشانگرهای دی، تری و تترا نوکلیوتیدی و نیز فایلی حاوی ترکیبی از هرسه نشانگر دسته بندی شدند. سپس اسکریپتی در نرم افزار R جهت تهیه زیرمجموعه‌های مختلفی شامل10، 20، 30، 40، 50، 60، 70، 80، 90، 100، 150، 200، 250، 300، 400 و 500 نشانگر از هر یک از انواع موتیف‌ها تهیه نوشته شد و شش پارامتر معمول مورد استفاده در مطالعات تنوع ژنتیکی از جمله هتروزیگوسیته مشاهده شده، هتروزیگوسیته مورد انتظار، شاخص تنوع ینی، شاخص شانون، غنای آللی و ضریب همخونی با استفاده از هر یک از انواع موتیف‌ها و تعداد مختلفی از ریزماهواره‌ها در نرم افزار MSA (نسخه 4.05) محاسبه شد. برای هر پارامتر 10 تکرار در نظر گرفته شد. در نهایت میانگین و واریانس هر پارامتر در بین 10 تکرار محاسبه و نتایج به صورت نمودارهای باکس پلات در نرم افزار R (نسخه 3.3.3) گزارش شد. برای بررسی آماری اختلاف‌هایی که در مقدار برآورد پارامترهای مختلف با استفاده از تعداد و انواع مختلف موتیف‌های ریزماهواره‌ای مشاهده شد، از روش تحلیل واریانس برای آزمون فرض مقایسه میانگین زیرمجموعه‌های مختلف در نرم افزار R استفاده شد.

برآورد شش پارامتر با استفاده از تعداد و موتیف‌های مختلف نشانگرهای ریزماهواره‌ایی نتایج متفاوتی را نشان دادند. به طوریکه در هر زیر مجموعه، پارامتر برآورده شده با استفاده از موتیف‌های نوع دی مقدار عددی بالاتری را به خود اختصاص داد. همینطور در اکثر پارامتر‌های مورد بررسی بیشترین مقدار برآورده شده برای آن پارامتر با استفاده از 40 نشانگر دی نوکلیوتیدی و کمترین آن با استفاده از 10 نشانگر تری و یا تترا نوکلیوتیدی به دست آمده است. برای بررسی وجود اختلاف معنی دار در نتایج به دست آمده از برآورد پارامترها با استفاده از تعداد و انواع مختلف موتیف‌های ریزماهواره‌ای از تکنیک آنالیز واریانس برای مقایسه میانگین‌ها استفاده شد. در مواردی که اجرای مدل نتایج معنی داری نشان داد به منظور بررسی دوبه‌دوی زیرمجموعه‌هایی که با یکدیگر اختلاف معنی دار نشان دادند از روش مقایسه میانگین توکی استفاده شد.

نتایج این پژوهش برتری استفاده از موتیف های نوع دی نوکلیوتیدی در مطالعات تنوع ژنتیکی بر جمعیت‌ گوسفند را نشان داد. همینطور نتایج این پژوهش لزوم استفاده از حداقل 50 جایگاه ریزماهوره‌ای را برای داشتن برآوردهایی باثبات از پارامترهای جمعیتی در مطالعات تنوع ژنتیکی پیشنهاد میدهد