دوره 13، شماره 35 - ( بهار 1401 )
جلد 13 شماره 35 صفحات 167-158 |
برگشت به فهرست نسخه ها
گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
چکیده: (1626 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: از آنجاییکه، سطح بالای میزان همخونی در حیوانات اهلی، منجر به کاهش تنوع ژنتیکی و افزایش احتمال هموزیگوت بودن برای آلل‌های مضر می‌شود. بنابراین، طول عمر حیوانات همخون به دلیل کاهش شایستگی ژنتیکی، کاهش می‌یابد. فلذا، در طراحی برنامه‌های اصلاح نژادی پیش آگاهی از میزان همخونی برای کنترل افزایش همخونی و پیامدهای منفی همخونی ضروری است. در این راستا، برای برآورد ضرایب همخونی می‌توان از داده‌های ژنومی استفاده کرد. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی میزان همخونی با استفاده از اطلاعات نشانگرهای SNP موجود در سراسر ژنوم حاصل از آرایه Illumina OvineSNP600K در گوسفندان بومی ایران بود.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق، همخونی ژنومی تعداد 154 نمونه شامل 11 نژاد گوسفندان بومی ایران (کرمانی، بلوچی، افشاری، قره گل، سنجابی، سیاه‌کبود، لری بختیاری، شال، قزل، کیوسی و کبوده شیراز) مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از پنج روش مختلف با استفاده از نرم‌افزار پلینک استفاده شد: شاخصهای مولکولی ضریب همخونی مبتنی بر هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار (FIS)، ضریب همخونی مبتنی بر هموزیگوسیتی (FROH)، ضریب همخونی مبتنی بر ماتریس روابط ژنومی (FGRM)، ضریب همخونی بر اساس تعداد ژنوتیپ‌های هموزیگوت مشاهده شده و مورد انتظار (FHOM) و همبستگی گامت‌های ترکیب شونده(FUNI) .
یافته‌ها: میانگین فراوانی آلل نادر در گوسفندان بومی ایران 0/268 بود. همچنین، میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار به ترتیب 0/341 و0/360 بدست آمد. کمترین میزان همخونی بر اساس FIS مربوط به نژاد بلوچی و بیشترین مربوط به نژاد شال بود. بیشترین میزان FROH (0/129) در گوسفند نژاد کرمانی و کمترین مقدار آن (0/019) در گوسفند نژاد بلوچی مشاهده شد. همچنین، بیشترین میزان شاخصهای FGRM، FHOM و FUNI مربوط به نژاد کرمانی و کمترین مربوط به نژاد بلوچی بود. بیشترین پوشش ROH در کروموزوم 26 (20/23%) مشاهده شد، در حالیکه کمترین آن در کروموزوم 2 (6/62%) بود.
نتیجه‌گیری: تنوع ژنتیکی گوسفندان بومی ایران متوسط و از 0/315 تا 0/354 بود. ROH در همه نژادها یافت شد بطوریکه، میانگین طول قطعات ROH بین 48 تا 318 مگاباز و متوسط تعداد قطعات ROH بین 8 تا 53 متغیر بود. میانگین ضرایب همخونی ژنومی برای کل جمعیت گوسفندان بومی مشابه (0/05) محاسبه گردید. نتایج این تحقیق بیانگر عدم سطح بالای هم خونی ژنومی در اکثر توده های گوسفند بومی ایران است.
مقدمه و هدف: از آنجاییکه، سطح بالای میزان همخونی در حیوانات اهلی، منجر به کاهش تنوع ژنتیکی و افزایش احتمال هموزیگوت بودن برای آلل‌های مضر می‌شود. بنابراین، طول عمر حیوانات همخون به دلیل کاهش شایستگی ژنتیکی، کاهش می‌یابد. فلذا، در طراحی برنامه‌های اصلاح نژادی پیش آگاهی از میزان همخونی برای کنترل افزایش همخونی و پیامدهای منفی همخونی ضروری است. در این راستا، برای برآورد ضرایب همخونی می‌توان از داده‌های ژنومی استفاده کرد. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی میزان همخونی با استفاده از اطلاعات نشانگرهای SNP موجود در سراسر ژنوم حاصل از آرایه Illumina OvineSNP600K در گوسفندان بومی ایران بود.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق، همخونی ژنومی تعداد 154 نمونه شامل 11 نژاد گوسفندان بومی ایران (کرمانی، بلوچی، افشاری، قره گل، سنجابی، سیاه‌کبود، لری بختیاری، شال، قزل، کیوسی و کبوده شیراز) مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از پنج روش مختلف با استفاده از نرم‌افزار پلینک استفاده شد: شاخصهای مولکولی ضریب همخونی مبتنی بر هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار (FIS)، ضریب همخونی مبتنی بر هموزیگوسیتی (FROH)، ضریب همخونی مبتنی بر ماتریس روابط ژنومی (FGRM)، ضریب همخونی بر اساس تعداد ژنوتیپ‌های هموزیگوت مشاهده شده و مورد انتظار (FHOM) و همبستگی گامت‌های ترکیب شونده(FUNI) .
یافته‌ها: میانگین فراوانی آلل نادر در گوسفندان بومی ایران 0/268 بود. همچنین، میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار به ترتیب 0/341 و0/360 بدست آمد. کمترین میزان همخونی بر اساس FIS مربوط به نژاد بلوچی و بیشترین مربوط به نژاد شال بود. بیشترین میزان FROH (0/129) در گوسفند نژاد کرمانی و کمترین مقدار آن (0/019) در گوسفند نژاد بلوچی مشاهده شد. همچنین، بیشترین میزان شاخصهای FGRM، FHOM و FUNI مربوط به نژاد کرمانی و کمترین مربوط به نژاد بلوچی بود. بیشترین پوشش ROH در کروموزوم 26 (20/23%) مشاهده شد، در حالیکه کمترین آن در کروموزوم 2 (6/62%) بود.
نتیجه‌گیری: تنوع ژنتیکی گوسفندان بومی ایران متوسط و از 0/315 تا 0/354 بود. ROH در همه نژادها یافت شد بطوریکه، میانگین طول قطعات ROH بین 48 تا 318 مگاباز و متوسط تعداد قطعات ROH بین 8 تا 53 متغیر بود. میانگین ضرایب همخونی ژنومی برای کل جمعیت گوسفندان بومی مشابه (0/05) محاسبه گردید. نتایج این تحقیق بیانگر عدم سطح بالای هم خونی ژنومی در اکثر توده های گوسفند بومی ایران است.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
ژنتیک و اصلاح نژاد دام
دریافت: 1400/6/26 | ویرایش نهایی: 1401/4/26 | پذیرش: 1400/9/21 | انتشار: 1401/1/10
دریافت: 1400/6/26 | ویرایش نهایی: 1401/4/26 | پذیرش: 1400/9/21 | انتشار: 1401/1/10
فهرست منابع
1. Abied, A., L. Xu, B.W. Sahlu, F. Xing, A. Ahbara, Y. Pu, J. Lin, H. Berihulay, R. Islam, X. He, X.M. Mwacharo, Q. Zhao and Y. Ma. 2020. Genome-wide analysis revealed homozygosity and demographic history of five Chinese sheep breeds adapted to different environments. Genes, 11(12): 1480. [DOI:10.3390/genes11121480]
2. Al-Mamun, H.A., S.A. Clark, P. Kwan and C. Gondro. 2015. Genome-wide linkage disequilibrium and genetic diversity in five populations of Australian domestic sheep. Genetic Selection and Evolution, 47: 90. [DOI:10.1186/s12711-015-0169-6]
3. Baumung, R. and J. Solkner. 2003. Pedigree and marker information requirements to monitor genetic variability. Genetic Selection Evolution, 35: 369-383. [DOI:10.1186/1297-9686-35-5-369]
4. Bjelland, D.W., K.A. Weigel, N. Vukasinovic and J.D. Nkrumah. 2013. Evaluation of inbreeding depression in Holstein cattle using whole-genome SNP markers and alternative measures of genomic inbreeding. Journal Dairy Science, 96: 4697-4706. [DOI:10.3168/jds.2012-6435]
5. Brito, L.F., J.C. McEwan, S.P. Miller, N.K. Pickering, W.E. Bain and K.G. Dodds. 2017. Genetic diversity of a New Zealand multibreed sheep population and composite breed's history revealed by a high-density SNP chip. BMC Genetics, 18: 25. [DOI:10.1186/s12863-017-0492-8]
6. Ceballos, F.C., P.K. Joshi, D.W. Clark, M. Ramsay and J.F. Wilson. 2018. Runs of homozygosity: Windows into population history and trait architecture. Nature Reviews Genetics, 19: 220-234. [DOI:10.1038/nrg.2017.109]
7. Crispim, B.A, A.B. Grisolia, L.O. Seno, A.A. Egito, F.M. Vargas Junior and M.R. Souza. 2013. Genetic diversity of locally adapted sheep from Pantanal region of Mato Grosso do Sul. Genetics and Molecular Research, 12: 5458-5466. [DOI:10.4238/2013.November.11.7]
8. Curik, I., M. Ferenčaković and J. Sölkner. 2014. Inbreeding and runs of homozygosity: a possible solution to an old problem. Livestock Science, 166: 26-34. [DOI:10.1016/j.livsci.2014.05.034]
9. Dzomba1, E.F., M. Chimonyo, R. Pierneef and F.C. Muchadeyi. 2021. Runs of homozygosity analysis of South African sheep breeds from various production systems investigated using OvineSNP50k data. BMC Genomics, 22: 7. [DOI:10.1186/s12864-020-07314-2]
10. Edea, Z., T. Dessie, H. Dadi, K.T. Do and K.S. Kim. 2017. Genetic diversity and population structure of Ethiopian sheep populations revealed by high density SNP markers. Frontiers in Genetics, 8: 218. [DOI:10.3389/fgene.2017.00218]
11. Esmaeilkhanian, S. and M.H. Banabazi. 2006. Genetic variation within and between five Iranian sheep populations using microsatellites markers. Pakistan Journal of Biological Sciences, 9: 2488-2492. [DOI:10.3923/pjbs.2006.2488.2492]
12. Forutan, M., S.A. Mahyari, C. Baes, N. Melzer, F.S. Schenkel and M. Sargolzaei. 2018. Inbreeding and runs of homozygosity before and after genomic selection in North American Holstein cattle. BMC Genomics, 19: 98. [DOI:10.1186/s12864-018-4453-z]
13. Ghafouri-Kesbi, F., P. Zamani and A. Ahmadi. 2018. Assessing Inbreeding Depression in growth traitsand efficiency of feed utilization of Moghani sheep. Research on Animal Production, 9(19): 63-70 (In Persian). [DOI:10.29252/rap.9.19.63]
14. Gibson, J., N.E. Morton and A. Collins. 2006. Extended tracts of homozygosity in outbred human populations. Human Molecular Genetics, 15: 789-795. [DOI:10.1093/hmg/ddi493]
15. Holsinger, K.E. and B.S. Weir. 2009. Genetics in geographically structured populations: defining, estimating and interpreting FST. Nature Reviews Genetics, 10: 639-650. [DOI:10.1038/nrg2611]
16. Iranpur, M. and A. Esmailizadeh. 2010. Rapid Extraction of High-Quality DNA from Whole Blood Stored at 4ºC for Long Period. Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran, Protocol online.
17. Kirin, M., R. McQuillan, C.S. Franklin, H. Campbell, P.M. McKeigue and J.F. Wilson. 2010. Genomic runs of homozygosity record population history and consanguinity. PLoS ONE, 5(11): e13996. [DOI:10.1371/journal.pone.0013996]
18. Liu, J., L. Shi, Y. Li, L. Chen, D. Garrick, L. Wang and F. Zhao. 2021. Estimates of genomic inbreeding and identification of candidate regions that differ between Chinese indigenous sheep breeds. Journal of Animal Science and Biotechnology, 12: 95. [DOI:10.1186/s40104-021-00608-9]
19. Lucy, I., T. Wright, D. Tregenza and J. Hosken. 2008. Inbreeding, inbreeding depression and extinction. Conservation Genetics, 9(4): 833-843. [DOI:10.1007/s10592-007-9405-0]
20. Mastrangelo, S., M. Tolone, R. Di Gerlando, L. Fontanesi, M.T. Sardina and B. Portolano. 2016. Genomic inbreeding estimation in small populations: evaluation of runs of homozygosity in three local dairy cattle breeds. Animal, 10: 746-754. [DOI:10.1017/S1751731115002943]
21. McQuillan, R., A.L. Leutenegger, R. Abdel-Rahman, C.S. Franklin, M. Pericic, L. Barac-Lauc and J.F. Wilson. 2008. Runs of homozygosity in European populations. American Journal of Human Genetics, 83: 359-372. [DOI:10.1016/j.ajhg.2008.08.007]
22. Mohammadi, H., A. Rafat, H. Moradi Shahrebabak, J. Shodja, M.H. Moradi. 2018. Estimation of genomic inbreeding coefficient and effective population size in Zandi sheep breed using density SNP markers (50K SNPChip). Animal Sciences, 119: 129-142 (In Persian).
23. Moradi, M.H., A.H. Farahani and A. Nejati-Javaremi. 2017. Genome-wide evaluation of effective population size in some Iranian sheep breeds using linkage disequilibrium information. Iranian Journal of Animal Science, 48(1): 39-49 (In Persian).
24. Pasandideh, M., M. Gholizadeh and G. Rahimi Mianji. 2020. Estimation of Effective Population Size and Genomic Inbreeding Coefficients in Baluchi Sheep Using Genome Wide Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). Iranian Journal of Applied Animal Sciences (IJAS), 10(2): 287-295.
25. Peripolli, E., D.P. Munari, M. Silva, A.L.F. Lima, R. Irgang and F. Baldi. 2017. Runs of homozygosity: current knowledge and applications in livestock. Animal Genetic, 48: 255-271. [DOI:10.1111/age.12526]
26. Purcell, S., B. Neale, K. Todd-Brown, L. Thomas, M.A.R. Ferreira and D. Bender. 2007. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. American Journal of Human Genetics, 81: 559-575. [DOI:10.1086/519795]
27. Purfield, D.C., D. Berry, S. McParland and D. Bradley. 2012. Runs of homozygosity and population history in cattle. BMC Genetics, 13: 70. [DOI:10.1186/1471-2156-13-70]
28. Shakeri, R., A. Javanmard, K. Hasanpur, M.A. Abbasi, S.M. Mazlom, M. Khansefid and M. Rahimi Varposhti. 2021. Assessment of Genetic Diversity within Holstein Population using
29. Bovine SNP Chip Data. Research on Animal Production (Scientific and Research), 12(32): 140-149 (In Persian).
30. VanRaden, P.M. 2008. Efficient Methods to Compute Genomic Predictions, 91(11): 0-4423. [DOI:10.3168/jds.2007-0980]
31. Wright, S. 1922. Coefficients of inbreeding and relationship. American Naturalist, 56: 330-338. [DOI:10.1086/279872]
32. Wright, S. 1948. Genetics of populations. Encyclopaedia Britannica, 10: 111-112
33. Yang, J.A., S.H. Lee, M.E. Goddard and P.M. Visscher. 2011. GCTA: a tool for genome-wide complex trait analysis. American Journal of Human Genetics, 88(1): 76-82. [DOI:10.1016/j.ajhg.2010.11.011]
34. Zhang, Q., M.P. Calus, B. Guldbrandtsen, M.S. Lund and G. Sahana. 2015. Estimation of inbreeding using pedigree, 50k SNP chip genotypes and full sequence data in three cattle breeds. BMC Genetics, 16(1): 88. [DOI:10.1186/s12863-015-0227-7]
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |