دوره 13، شماره 35 - ( بهار 1401 )                   جلد 13 شماره 35 صفحات 175-168 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Mohammadi H, Najafi A, Javanmard A. (2022). Genome-wide Association Study Related to Semen Traits Based on Gene-set Enrichment Analysis in Holstein Bulls. rap. 13(35), 168-175. doi:10.52547/rap.13.35.168
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1239-fa.html
محمدی حسین، نجفی ابوذر، جوانمرد آرش. مطالعه پویش کل ژنومی صفات مرتبط با اسپرم بر پایه تجزیه و تحلیل غنی سازی مجموعه های ژنی در گاوهای نر هلشتاین پژوهشهاي توليدات دامي 1401; 13 (35) :175-168 10.52547/rap.13.35.168

URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1239-fa.html


گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و محیط زیست، دانشگاه اراک، اراک، ایران
چکیده:   (1445 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف:
برخلاف ارزیابی باروری دام ­های نر که براساس رکوردهای فنوتیپی دام ­های ماده مانند نرخ آبستنی انجام می­شود، صفات اسپرم به طور مستقیم در دام­ های نر قابل اندازه­ گیری می­باشند. هدف پژوهش حاضر مطالعه پویش کل ژنوم بر مبنای آنالیز غنی­ سازی مجموعه ژنی جهت شناسایی مناطق ژنومی مؤثر بر صفات اسپرم گاوهای نر هلشتاین بود.
مواد و روش­ ها:  بدین منظور، از اطلاعات ژنوتیپی 1508 رأس گاو نر و داده­ های فنوتیپی صفات مرتبط با اسپرم شامل حجم انزال، میزان جنبندگی اسپرم، غلظت اسپرم، تعداد اسپرم و تعداد اسپرم متحرک در هر انزال استفاده گردید. ارزیابی پویش کل ژنومی با نرم­ افزار PLINK نسخه 1/90 انجام شد. سپس با استفاده از بسته نرم افزاری biomaRt2 برنامه R ژن­ های معنی­ داری که در داخل و یا 15 کیلوباز بالا و پایین دست نشانگرهای معنی­ دار قرار داشتند، شناسایی گردید. در مرحله بعد تفسیر مجموعه­ های ژنی با استفاده از بسته نرم افزاری goseq برنامه R و برای شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن­های نزدیک در مناطق انتخابی کاندیدا از طریق پایگاه­های برخط GO، DAVID و Panther استفاده گردید.
یافته ­ها: در این پژوهش، تعداد 11 نشانگر تک نوکلئوتیدی واقع روی کروموزوم ­های 1، 2، 5، 7، 8، 15، 18، 20، 21، 25 و 27 شناسایی شدند که ژن­ های SPEF2، SEPT12، SLC24A، BSP3، ETNK1،ERBB4  (میزان جنبندگی و تعداد اسپرم متحرک در هر انزال)،DSCAML ، MYH3، RPM1­، RPM2، CAPSL  ­(تعداد و غلظت اسپرم)،  DMRT1­و  PPARγ (حجم اسپرم) مرتبط بودند. برخی از این ژن­ ها در مناطق معنی­ دار با مطالعات مشابه پیشین هم خوانی داشت. در آنالیز غنی سازی مجموعه ژنی، تعداد 15 مسیر هستی شناسی ژنی با صفات اسپرم مرتبط بودند. از این بین مسیرهای فرآیند متابولیکی نوکلئوتیدهای پورینی، هوموستازی یون کلسیم داخل سلولی و تنظیم باروری نقش مهمی با میزان جنبندگی و تعداد اسپرم متحرک در هر انزال داشتند. همچنین در ارتباط با حجم و غلظت اسپرم مسیرهای فعال­ کننده­ های تنظیمی یون کلسیم، مسیر سیگنال­دهی PPAR، مسیر سیگنال­دهی هورمون­ های استروئیدی و کانون چسبندگی ارتباط معنی ­داری داشتند.
نتیجه ­­گیری: شناسایی ژن ­های کاندیدای مؤثر بر صفات اسپرم و انتخاب گاوهای نرها با استفاده از روش­ های نوین مبتنی بر انتخاب ژنومی، تأثیر قابل ملاحظه­ ای بر بهبود باروری و سود آوری مراکز اصلاح نژادی و کاهش قیمت­های نهایی تولید برای مصرف کنندگان خواهد داشت.


متن کامل [PDF 1426 kb]   (434 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: ژنتیک و اصلاح نژاد دام
دریافت: 1400/7/6 | ویرایش نهایی: 1401/4/26 | پذیرش: 1400/8/16 | انتشار: 1401/1/10

فهرست منابع
1. Ashrafi, I., H. Daghigh Kia, G. Moghaddam and A. Saberivand. 2018. New Formulation of Bull Semen Freezing Extender via Egg Yolk and Sodium Dodecyl Sulphate. Research on Animal Production, 18(8): 76-82 (In Persian). [DOI:10.29252/rap.8.18.76]
2. Cochran, S.D., J.B. Cole, D.J. Null and P.J. Hansen. 2013. Discovery of single nucleotide polymorphisms in candidate genes associated with fertility and production traits in Holstein cattle. BMC Genetics, 14(49): 1-23. [DOI:10.1186/1471-2156-14-49]
3. Durinck, S., P.T. Spellman, E. Birney and W. Huber. 2009. Mapping identifiers for the integration of genomic datasets with the R/bioconductor package biomaRt. Nature Protocols, 4: 1184-1191. [DOI:10.1038/nprot.2009.97]
4. Gao, N., Y. Chen, X. Liu, Y. Zhao, L. Zhu, A. Liu, W. Jiang, X. Peng, C. Zhang, Z. Tang and Y. Chen. 2019. Weighted single-step GWAS identified candidate genes associated with semen traits in a Duroc boar population. BMC Genomics, 20(1): 1-10. [DOI:10.1186/s12864-019-6164-5]
5. Gholizadeh, M., Gh. Rahimi Mianji and A. Nejati Javaremi. 2014. Linkage disequilibrium estimation and haplotype based genome-wide association to retect QTLs affecting twinning rate in Baluchi sheep. Research on Animal Production, 10(5): 166-178.
6. Gilmour, A. R., B.J. Gogel, B.R. Cullis and R. Thompson. 2006. ASReml User Guide Release 2.0 VSN International Ltd, Hemel Hempstead, HP1 1ES, UK.
7. Guo, F., B. Yang, Z.H. Ju, X.G. Wang, C. Qi, Y. Zhang, C.F. Wang, H. D. Liu, M.Y. Feng, Y. Chen, Y.X. Xu, J.F. Zhong and J.M. Huang. 2013. Alternative splicing, promoter methylation, and functional SNPs of sperm flagella 2 gene in testis and mature spermatozoa of Holstein bulls. Reproduction, 147(2): 241-252. [DOI:10.1530/REP-13-0343]
8. Jiang, W., H. Sun and J. Zhang. 2015. Polymorphisms in Protamine 1 and Protamine 2 predict the risk of male infertility: a meta-analysis. Scientific Reports, 5: 15300. [DOI:10.1038/srep15300]
9. Khaltabadi Farahani, A.H., H. Mohammadi and M.H. Moradi. 2020. Gene set enrichment analysis using genome-wide association study to identify genes and pathways associated with litter size in different sheep breeds. Journal of animal production, 22(3): 325-335 (In Persian).
10. Lin, Y.H., Y.Y. Wang, H.I. Chen, Y.C. Kuo, Y.W. Chiou, H.H. Lin, Wu, C.M. Hsu and P.L. Kuo. 2012. SEPTIN12 genetic variants confer susceptibility to teratozoospermia. PLoS One, 7(3): e34011. [DOI:10.1371/journal.pone.0034011]
11. Lin, Y.H., Y.C. Kuo, H.S. Chiang and P.L. Kuo. 2011. The role of the septin family in spermiogenesis. Spermatogenesis, 1(4): 298-302. [DOI:10.4161/spmg.1.4.18326]
12. Liu, S., H. Yin, C. Li, C. Qin, W. Cai, M. Cao and S. Zhang. 2017. Genetic effects of PDGFRB and MARCH1 identified in GWAS revealing strong associations with semen production traits in Chinese Holstein bulls. BMC Genetics, 18(1): 63. [DOI:10.1186/s12863-017-0527-1]
13. Marques, D.B.D., J.W.M. Bastiaansen, M.L.W.J. Broekhuijse, M.S. Lopes, E.F. Knol, B. Harlizius, S.E.F. Guimarães, F.F. Silva and P.S. Lopes. 2018. Weighted single-step GWAS and gene network analysis reveal new candidate genes for semen traits in pigs. Genetics Selection Evolution, 50(1):1-14. [DOI:10.1186/s12711-018-0412-z]
14. Mousavi, M.S., A. Shahverdi, J. Drevet, V. Akbarinejad, V. Esmaeili, F.A. Sayahpour, T.R. Topraggaleh, P. Rahimizadeh and A. Alizadeh. 2019. Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) levels in spermatozoa of normozoospermic and asthenozoospermic men. Systems Biology in Reproductive Medicine, 65(6): 409-419. [DOI:10.1080/19396368.2019.1677801]
15. Oud, M.S., B.J. Houston, L. Volozonoka, F.K. Mastrorosa, G.S. Holt, B.K.S. Alobaidi, P.F. deVries, G. Astuti, L. Ramos, R.I. Mclachlan, M. K. O'Bryan, J. A. Veltman, H.E. Chemes and H. Sheth. 2021. Exome sequencing reveals variants in known and novel candidate genes for severe sperm motility disorders. Human Reproduction, 36(9): 2597-611. [DOI:10.1093/humrep/deab099]
16. Ortega, M.S., A.C. Denicol, J.B. Cole, D.J. Null and J.F. Taylor. 2017. Association of single nucleotide polymorphisms in candidate genes previously related to genetic variation in fertility with phenotypic measurements of reproductive function in Holstein cows. Journal of Dairy Science, 100(5): 3725-3734. [DOI:10.3168/jds.2016-12260]
17. Peñagaricano, F., K.A. Weigel, G.J. Rosa and H. Khatib. 2013. Inferring quantitative trait pathways associated with bull fertility from a genome-wide association study. Frontiers Genetics, 3: 307-314. [DOI:10.3389/fgene.2012.00307]
18. Purcell, S., B. Neale, K. Todd-Brown, L. Thomas, M.A. Ferreira, D. Bender, J. Maller, P. Sklar, P.I. de Bakker, M.J. Daly and P.C. Sham. 2007. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. The American Journal of Human Genetics, 1(3): 559-75. [DOI:10.1086/519795]
19. Serrano, M., M. Ramón, J.H. Calvo, M.Á. Jiménez, F. Freire, J. M. Vázquez and J.J. Arranz. 2021. Genome-wide association studies for sperm traits in Assaf sheep breed. Animal, 15(2): 1-9. [DOI:10.1016/j.animal.2020.100065]
20. Sweett, H., P.A.S. Fonseca, A. Suárez-Vega, A. Livernois, F. Miglior and A. Cánovas. 2020. Genome-wide association study to identify genomic regions and positional candidate genes associated with male fertility in beef cattle. Scientific Reports, 10(1): 20102. [DOI:10.1038/s41598-020-75758-3]
21. Taylor, J.F., R.D. Schnabel and P. Sutovsky. 2018. Identification of genomic variants causing sperm abnormalities and reduced male fertility, Animal Reproduction Science, (194): 57-62. [DOI:10.1016/j.anireprosci.2018.02.007]
22. Vitti, M., G. Di Emidio, M. Di Carlo, G. Carta, A. Antonosante, P. G. Artini, A. Cimini, C. Tatone and E. Benedetti. 2016. Peroxisome proliferator-activated receptors in female reproduction and fertility. PPAR Research, (3): 1-12. [DOI:10.1155/2016/4612306]
23. Wang, K., Z. Kang, E. Jiang, H. Yan, H. Zhu, J. Liu, L. Qu, X. Lan and C. Pan. 2020. Genetic effects of DSCAML1 identified in genome-wide association study revealing strong associations with litter size and semen quality in goat (Capra hircus). Theriogenology, 146: 20-25. [DOI:10.1016/j.theriogenology.2020.01.079]
24. Walsh, S.W., E.J. Williams and A.C.O. Evans. 2011. A review of the causes of poor fertility in high milk producing dairy cows. Animal Reproduction Science, 123: 127-138. [DOI:10.1016/j.anireprosci.2010.12.001]
25. Xiaowei, M. 2016. Population level Genome-Wide Association Studies in Dairy Cattle. Ph.D. Thesis, Swedish University of Agricultural Sciences. Uppsala.
26. Yin, H., C. Zhou, S. Shi, L. Fang, J. Liu, D. Sun, L. Jiang and S. Zhang. 2019. Weighted Single-Step Genome-Wide Association Study of Semen Traits in Holstein Bulls of China. Frontiers in Genetics, 10: 1-12. [DOI:10.3389/fgene.2019.01053]
27. Young, M.D., M.J. Wakefield, G.K. Smyth and A. Oshlack. 2010. Method gene ontology analysis for RNA-seq: Accounting for selection bias. Genome Biology, 11: 14-23. [DOI:10.1186/gb-2010-11-2-r14]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشهای تولیدات دامی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Research On Animal Production

Designed & Developed by : Yektaweb