دوره 17، شماره 2 - ( تابستان 1405 )
جلد 17 شماره 2 صفحات 166-158 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Rostami S, beiginassiri M, Nazari M, cheraghizadeh M. (2026). Determining the Most Appropriate Time to Determine the Sex of Iranian Native Chicken Embryos Using Micro-Raman Spectroscopy. Res Anim Prod. 17(2), 158-166. doi:10.61882/rap.2026.1527
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1527-fa.html
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1527-fa.html
رستمی سپیده، بیگی نصیری محمدتقی، نظری محمود، چراغی زاده محسن.(1405). تعیین مناسب ترین زمان برای تعیین جنسیت جنین مرغ بومی ایران با استفاده از طیفسنجی میکرو-رامان پژوهشهاي توليدات دامي 17 (2) :166-158 10.61882/rap.2026.1527
1- گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، اهواز، ایران
2- مرکز تحقیقات مهندسی سطح پیشرفته و نانو مواد، گروه مهندسی برق، دانشگاه آزاد واحد اهواز، اهواز، ایران
2- مرکز تحقیقات مهندسی سطح پیشرفته و نانو مواد، گروه مهندسی برق، دانشگاه آزاد واحد اهواز، اهواز، ایران
چکیده: (770 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: در حال حاضر، تعیین جنسیت طیور بر اساس تفاوت های ظاهری نر و ماده توسط تکنسینهای ماهر انجام می شود. این موضوع نیازمند نیروی ماهر است که سبب اتلاف وقت نیز میشود. طیفسنجی رامان یک تکنیک تحلیلی است که بر اساس پراکندگی نور و اثرات ارتعاشی مولکولها عمل میکند و به عنوان ابزاری غیر مخرب برای تحلیل ساختار شیمیایی و شناسایی مواد مختلف شناخته شده است. این روش برای اولین بار توسط فیزیکدان هندی، چاندرا سخار ونکتا رامان، در سال 1930 کشف شد و به خاطر این دستاورد جایزه نوبل را دریافت کرد. در این روش، نمونهها با استفاده از لیزر تحریک میشوند و نور پراکنده شده از آن ها اطلاعاتی را در باره ساختار و ویژگیهای بیوشیمیایی آن ها ارائه میدهد. یکی از کاربردهای مهم طیفسنجی رامان، تعیین جنسیت جنین جوجهها در تخممرغ است. با توجه به تفاوتهای بیوشیمیایی میان سلولهای پرندگان نر و ماده، این تکنیک میتواند به شناسایی جنسیت تخممرغها بر اساس تجزیه و تحلیل سلولهای خون کمک کند. این موضوع به ویژه در صنعت طیور اهمیت دارد، زیرا جوجههای با جنسیت ناخواسته معمولاً پس از جوجهریزی کشته میشوند و استفاده از طیفسنجی رامان میتواند به کاهش این ضایعات اقتصادی و اخلاقی کمک کند. ترکیبات خون جنین جوجه با گذشت زمان، از تولید اولیه گلبولهای قرمز تا توسعه کامل سیستم خونی تغییرات قابل توجهی را تجربه میکند. لذا، این مطالعه برای تعیین مناسب ترین زمان برای تعیین جنسیت جنین مرغ بومی ایران از طریق آنالیز خون با استفاده از طیفسنجی میکرو رامان UniRAM اجرا شد.
مواد و روشها: تخم مرغهای بارور به منظور طی کردن مراحل جنینی به دستگاه جوجه کشی در دمای 37/8 درجه سانتی گراد و رطوبت 53 درصد درون دستگاه جوجه کشی قرار داده شدند. جنین ها در سنین 53/3، 5، 8 و 13 روزگی به طور جداگانه با استفاده از دستگاه طیفسنجی میکرو-رامان UniRAMبا طول موج 785 نانومتر تحت ارزیابی قرار گرفتند. به منظور نمایش رگهای جنینی، یک سیستم دوربین توسعه یافته است که به طور خودکار رگ مناسب را شناسایی و تمرکز پرتو لیزر را روی آن متمرکز میکند. طیفهای به دست آمده از طیف سنج رامان با استفاده از نرمافزار Origin رسم شدند و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. از جمله شاخص های اصلی مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل طیف رامان، شدت پیک های رامانی و نسبت شدت پیک های غالب بودند. پس از اتمام مراحل آنالیز، به منظور تأیید جنسیت جنین ها، آن ها از تخممرغ خارج شدند و فرآیند استخراجDNA با استفاده از کیت استخراج Animal Tissue DNA Isolation ساخت شرکت دنازیست انجام شد. سپس کمیت و کیفیت DNA استخراج شده با استفاده از دستگاه نانودراپ (مدل Thermo Scientific NanoDROP. 2000C، کشور آمریکا) و الکتروفورز ژل مورد بررسی قرار گرفتند. ژن اتصال DNA، کروموبوکس هلیکاز 1 (CHD) به عنوان ژن تعیین جنسیت استفاده شد و آغازگرهای اختصاصی برای آن طراحی شدند. به منظور تعیین جنسیت نمونه ها با استفاده از آغازگرهای طراحی شده، ابتدا واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) انجام گرفت و در نهایت نتیجه آزمایش روی ژل آگارز دو و نیم درصد مشاهده شد.
یافته ها: طبق نتایج این مطالعه، تفاوتهای معنیداری در میانگین شدت فلورسانس بین جنسهای نر و ماده تخممرغها مشاهده شدند، هر چند که همپوشانی زیادی وجود داشت. یکی از نمودارهای مورد بررسی در این پژوهش نمودار شمعی بود؛ این نمودار نشان میدهد که چگونه پیکهای غالب در روزهای مختلف جوجهکشی برای تخممرغهای مورد آزمایش توزیع شدهاند. همچنین، این نمودار توزیع آماری دادهها را نشان میدهد که اطلاعاتی در مورد شاخصهای مرکزی را در بر دارد. در نهایت، بیشترین تفاوت شدت فلورسانس در روز 3/5 جوجهکشی ثبت شد، جایی که طیف فلورسانس خون نر و ماده شکلهای متمایزی را نشان داد. پس از روز 4 جوجه کشی، شدت فلورسانس در جوجههای نر بیشتر باقی ماند، اما شکل طیفی به سرعت کاهش یافت و تا روز 5 به طور کامل از بین رفت. این تفاوتها به دلیل تفاوت در تولید گلبولهای قرمز و هموگلوبین متفاوت بین دو جنس و تأثیر کروموزومهای جنسی بر ساختار گنادها هستند. تفاوت در مقدار هموگلوبین به تفاوت در اشباع اکسیژن خون نرها و مادهها مرتبط است، به طوری که خون نر احتمالاً دارای میل اکسیژن بیشتری نسبت به خون ماده است. جوجههای نر دارای کروموزومهای ZZ و جوجههای ماده دارای کروموزومهای ZW هستند که این تفاوت در ساختار ژنتیکی منجربه تمایز در ویژگیهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی و تمایز در ساختار گنادها میشود. برای تایید نتایج تعیین جنسیت توسط طیفسنجی میکرورامان از واکنش زنجیرهای پلیمراز استفاده شد. نتایج الکتروفورز ژل آگاروز، دو باند با طول های 461 و 322 جفت باز را برای جنین های با جنسیت ماده (ZW) و یک قطعه به طول 461 جفتباز را برای جنین های با جنسیت نر (ZZ) نشان دادند.
نتیجه گیری: با توجه به بررسی های انجام شده در این مطالعه، روز 3/5 انکوباسیون به عنوان مناسب ترین زمان برای تعیین جنسیت جنین مرغ بومی با استفاده از طیفسنجی میکرو رامان شناخته شد. از جمله مزایای روشهای طیفسنجی و فلورسانس شامل دقت زیاد و زمان تحلیل کوتاه هستند که میتوانند به توسعه سیستمهای صنعتی برای تعیین جنسیت تخممرغها کمک کنند. این روش ترکیبی از تکنیکهای پیشرفته طیفسنجی رامان و تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای تعیین جنسیت جوجهها در مراحل اولیه جوجهکشی را ارائه میدهد که میتواند به طور مؤثری در صنعت طیور مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه و هدف: در حال حاضر، تعیین جنسیت طیور بر اساس تفاوت های ظاهری نر و ماده توسط تکنسینهای ماهر انجام می شود. این موضوع نیازمند نیروی ماهر است که سبب اتلاف وقت نیز میشود. طیفسنجی رامان یک تکنیک تحلیلی است که بر اساس پراکندگی نور و اثرات ارتعاشی مولکولها عمل میکند و به عنوان ابزاری غیر مخرب برای تحلیل ساختار شیمیایی و شناسایی مواد مختلف شناخته شده است. این روش برای اولین بار توسط فیزیکدان هندی، چاندرا سخار ونکتا رامان، در سال 1930 کشف شد و به خاطر این دستاورد جایزه نوبل را دریافت کرد. در این روش، نمونهها با استفاده از لیزر تحریک میشوند و نور پراکنده شده از آن ها اطلاعاتی را در باره ساختار و ویژگیهای بیوشیمیایی آن ها ارائه میدهد. یکی از کاربردهای مهم طیفسنجی رامان، تعیین جنسیت جنین جوجهها در تخممرغ است. با توجه به تفاوتهای بیوشیمیایی میان سلولهای پرندگان نر و ماده، این تکنیک میتواند به شناسایی جنسیت تخممرغها بر اساس تجزیه و تحلیل سلولهای خون کمک کند. این موضوع به ویژه در صنعت طیور اهمیت دارد، زیرا جوجههای با جنسیت ناخواسته معمولاً پس از جوجهریزی کشته میشوند و استفاده از طیفسنجی رامان میتواند به کاهش این ضایعات اقتصادی و اخلاقی کمک کند. ترکیبات خون جنین جوجه با گذشت زمان، از تولید اولیه گلبولهای قرمز تا توسعه کامل سیستم خونی تغییرات قابل توجهی را تجربه میکند. لذا، این مطالعه برای تعیین مناسب ترین زمان برای تعیین جنسیت جنین مرغ بومی ایران از طریق آنالیز خون با استفاده از طیفسنجی میکرو رامان UniRAM اجرا شد.
مواد و روشها: تخم مرغهای بارور به منظور طی کردن مراحل جنینی به دستگاه جوجه کشی در دمای 37/8 درجه سانتی گراد و رطوبت 53 درصد درون دستگاه جوجه کشی قرار داده شدند. جنین ها در سنین 53/3، 5، 8 و 13 روزگی به طور جداگانه با استفاده از دستگاه طیفسنجی میکرو-رامان UniRAMبا طول موج 785 نانومتر تحت ارزیابی قرار گرفتند. به منظور نمایش رگهای جنینی، یک سیستم دوربین توسعه یافته است که به طور خودکار رگ مناسب را شناسایی و تمرکز پرتو لیزر را روی آن متمرکز میکند. طیفهای به دست آمده از طیف سنج رامان با استفاده از نرمافزار Origin رسم شدند و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. از جمله شاخص های اصلی مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل طیف رامان، شدت پیک های رامانی و نسبت شدت پیک های غالب بودند. پس از اتمام مراحل آنالیز، به منظور تأیید جنسیت جنین ها، آن ها از تخممرغ خارج شدند و فرآیند استخراجDNA با استفاده از کیت استخراج Animal Tissue DNA Isolation ساخت شرکت دنازیست انجام شد. سپس کمیت و کیفیت DNA استخراج شده با استفاده از دستگاه نانودراپ (مدل Thermo Scientific NanoDROP. 2000C، کشور آمریکا) و الکتروفورز ژل مورد بررسی قرار گرفتند. ژن اتصال DNA، کروموبوکس هلیکاز 1 (CHD) به عنوان ژن تعیین جنسیت استفاده شد و آغازگرهای اختصاصی برای آن طراحی شدند. به منظور تعیین جنسیت نمونه ها با استفاده از آغازگرهای طراحی شده، ابتدا واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) انجام گرفت و در نهایت نتیجه آزمایش روی ژل آگارز دو و نیم درصد مشاهده شد.
یافته ها: طبق نتایج این مطالعه، تفاوتهای معنیداری در میانگین شدت فلورسانس بین جنسهای نر و ماده تخممرغها مشاهده شدند، هر چند که همپوشانی زیادی وجود داشت. یکی از نمودارهای مورد بررسی در این پژوهش نمودار شمعی بود؛ این نمودار نشان میدهد که چگونه پیکهای غالب در روزهای مختلف جوجهکشی برای تخممرغهای مورد آزمایش توزیع شدهاند. همچنین، این نمودار توزیع آماری دادهها را نشان میدهد که اطلاعاتی در مورد شاخصهای مرکزی را در بر دارد. در نهایت، بیشترین تفاوت شدت فلورسانس در روز 3/5 جوجهکشی ثبت شد، جایی که طیف فلورسانس خون نر و ماده شکلهای متمایزی را نشان داد. پس از روز 4 جوجه کشی، شدت فلورسانس در جوجههای نر بیشتر باقی ماند، اما شکل طیفی به سرعت کاهش یافت و تا روز 5 به طور کامل از بین رفت. این تفاوتها به دلیل تفاوت در تولید گلبولهای قرمز و هموگلوبین متفاوت بین دو جنس و تأثیر کروموزومهای جنسی بر ساختار گنادها هستند. تفاوت در مقدار هموگلوبین به تفاوت در اشباع اکسیژن خون نرها و مادهها مرتبط است، به طوری که خون نر احتمالاً دارای میل اکسیژن بیشتری نسبت به خون ماده است. جوجههای نر دارای کروموزومهای ZZ و جوجههای ماده دارای کروموزومهای ZW هستند که این تفاوت در ساختار ژنتیکی منجربه تمایز در ویژگیهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی و تمایز در ساختار گنادها میشود. برای تایید نتایج تعیین جنسیت توسط طیفسنجی میکرورامان از واکنش زنجیرهای پلیمراز استفاده شد. نتایج الکتروفورز ژل آگاروز، دو باند با طول های 461 و 322 جفت باز را برای جنین های با جنسیت ماده (ZW) و یک قطعه به طول 461 جفتباز را برای جنین های با جنسیت نر (ZZ) نشان دادند.
نتیجه گیری: با توجه به بررسی های انجام شده در این مطالعه، روز 3/5 انکوباسیون به عنوان مناسب ترین زمان برای تعیین جنسیت جنین مرغ بومی با استفاده از طیفسنجی میکرو رامان شناخته شد. از جمله مزایای روشهای طیفسنجی و فلورسانس شامل دقت زیاد و زمان تحلیل کوتاه هستند که میتوانند به توسعه سیستمهای صنعتی برای تعیین جنسیت تخممرغها کمک کنند. این روش ترکیبی از تکنیکهای پیشرفته طیفسنجی رامان و تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای تعیین جنسیت جوجهها در مراحل اولیه جوجهکشی را ارائه میدهد که میتواند به طور مؤثری در صنعت طیور مورد استفاده قرار گیرد.
فهرست منابع
1. Biederman, I., & Shiffrar, M. M. (1987). Sexing day-old chicks: A case study and expert systems analysis of a difficult perceptual-learning task. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 13(4), 640. [DOI:10.1037/0278-7393.13.4.640]
2. Bogliolo, L., Leoni, G. G. & Ledda, S. (2020). Raman spectroscopy-based approach to study the female gamete. Theriogenology, 150, 268-275.
https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2020.01.059 [DOI:10.1016/j.theriogenology.2020.01.059.]
3. Clinton, M., Nandi, S., Zhao, D., Olson, S., Peterson, P., Burdon, T. & McBride, D. (2016). Real-time sexing of chicken embryos and compatibility with in ovo protocols. Sexual Development, 10(4), 210-216.
https://doi.org/10.1159/000448502 [DOI:10.1159/000448502.]
4. Eaton, W. A., Hanson, L. K., Stephens, P. J., Sutherland, J. C. & Dunn, J. B. R. (1978). Optical spectra of oxy-and deoxyhemoglobin. Journal of the American Chemical Society, 100(16), 4991-5003. [DOI:10.1021/ja00484a013]
5. DOI: 10.1021/ja00484a013 [DOI:10.1021/ja00484a013]
6. Fridolfsson, A. K. & Ellegren, H. (1999). A simple and universal method for molecular sexing of non-ratite birds. Journal of Avian Biology, 116-121. [DOI:10.2307/3677252]
7. Galli, R., Preusse, G., Schnabel, C., Bartels, T., Cramer, K., Krautwald-Junghanns, M. E. & Steiner, G. (2018). Sexing of chicken eggs by fluorescence and Raman spectroscopy through the shell membrane. PloS One, 13(2), e0192554. [DOI:10.1371/journal.pone.0192554]
8. Galli, R., Preusse, G., Uckermann, O., Bartels, T., Krautwald-Junghanns, M. E., Koch, E. & Steiner, G. (2017). In ovo sexing of domestic chicken eggs by Raman spectroscopy. Analytical Chemistry, 88(17), 8657-8663. [DOI:10.1021/acs.analchem.6b01868]
9. Göhler, D., Fischer, B. & Meissner, S. (2017). In-ovo sexing of 14-day-old chicken embryos by pattern analysis in hyperspectral images (VIS/NIR spectra): A non-destructive method for layer lines with gender-specific down feather color. Poultry Science, 96(1), 1-4. [DOI:10.3382/ps/pew282]
10. Ioannidis, J., Taylor, G., Zhao, D., Liu, L., Idoko-Akoh, A., Gong, D. & Clinton, M. (2021). Primary sex determination in birds depends on DMRT1 dosage, but gonadal sex does not determine adult secondary sex characteristics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(10), e2020909118.
8 [DOI:10.1073/pnas.202090911]
11. Ishigaki, M., Hitomi, H., Ozaki, Y., & Nishiyama, A. (2022). Exposing intracellular molecular changes during the differentiation of human-induced pluripotent stem cells into erythropoietin-producing cells using Raman spectroscopy and imaging. Scientific Reports, 12(1), 20454.
https://doi.org/10.1038/s41598-022-24725-1 [DOI:10.1038/s41598-022-24725-1.]
12. Lee, J. C. I., Tsai, L. C., Hwa, P. Y., Chan, C. L., Huang, A., Chin, S. C. & Hsieh, H. M. (2010). A novel strategy for avian species and gender identification using the CHD gene. Molecular and Cellular Probes, 24(1), 27-31. [DOI:10.1016/j.mcp.2009.08.003]
13. Matsumoto, S., Ogino, A., Onoe, K., Ukon, J., & Ishigaki, M. (2024). Chick sexing based on the blood analysis using Raman spectroscopy. Scientific Reports, 14(1), 15999. DOI:10.1038/s41598-024-65998 [DOI:10.1038/s41598-024-65998-y]
14. Morinha, F., Cabral, J. A., & Bastos, E. (2012). Molecular sexing of birds: A comparative review of polymerase chain reaction (PCR)-based methods. Theriogenology, 78(4), 703-714. [DOI:10.1016/j.theriogenology.2012.04.015]
15. Morita‐Fujimura, Y., Tokitake, Y., & Matsui, Y. (2009). Heterogeneity of mouse primordial germ cells reflecting the distinct status of their differentiation, proliferation and apoptosis can be classified by the expression of cell surface proteins integrin α6 and c‐Kit. Development, Growth & Differentiation, 51(6), 567-583.
x [DOI:10.1111/j.1440-169X.2009.01119.]
16. Nadgaran, H., & Kazempourfard, M. S. (2021). Ultrashort pulsed laser amplifier: simultaneous optimization of thermally induced diffraction loss and energy transfer upconversion. Laser Physics, 31(7), 075001. DOI: 10.1088/1555-6611/ac0047 [DOI:10.1088/1555-6611/ac0047]
17. Sato, H., Popp, J., Wood, B. R., & Ozaki, Y. (Eds.). (2023). Raman Spectroscopy in Human Health and Biomedicine. World Scientific. 10.1142/97898112646100007 [DOI:10.1142/13094]
18. Sikirzhytskaya, A., Sikirzhytski, V. & Lednev, I. K. (2017). Determining gender by Raman spectroscopy of a bloodstain. Analytical Chemistry, 89(3), 1486-1492. DOI: 10.1021/acs.analchem.6b02986 [DOI:10.1021/acs.analchem.6b02986]
19. Souza, M. A., Santos, A. S., da Silva, S. W., Braga, J. W. B., & Sousa, M. H. (2022). Raman spectroscopy of fingerprints and chemometric analysis for forensic sex determination in humans. Forensic Chemistry, 27, 100395. [DOI:10.1016/j.forc.2021.100395]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
