دوره 16، شماره 4 - ( زمستان 1404 )
جلد 16 شماره 4 صفحات 17-9 |
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:
Mousavi S F, Seyedabadi H, Javanrouh A, Amiri Roudbar M. (2025). Exploring the Caspian Horse Population Structure in Iranian and Worldwide Populations using Pedigree Data. Res Anim Prod. 16(4), 9-17. doi:10.61882/rap.2025.1468
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1468-fa.html
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1468-fa.html
موسوی سیده فاطمه، سید آبادی حمیدرضا، جوانروح علی، امیری رودبار محمود.(1404). بررسی ساختار جمعیت اسب کاسپین در جمعیتهای ایران و جهان با استفاده از اطلاعات شجره پژوهشهاي توليدات دامي 16 (4) :17-9 10.61882/rap.2025.1468
1- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
2- بخش بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
3- بخش ژنتیک و اصلاح نژاد دام و طیور، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
4- بخش علوم دامی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی صفیآباد-دزفول، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، دزفول، ایران
2- بخش بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
3- بخش ژنتیک و اصلاح نژاد دام و طیور، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
4- بخش علوم دامی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی صفیآباد-دزفول، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، دزفول، ایران
چکیده: (1367 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: بررسی تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیتی توسط اطلاعات شجرهای و نشانگرهای مولکولی میتواند الگوهای تفاوت ژنتیکی را که توسط روشهای پرورشی در گذشته، جدایی جغرافیایی و انتخاب با واسطه انسان ایجاد شدهاند را نشان دهد. اطلاعات از ساختار جمعیتی میتواند برای اجرای برنامههای اصلاحی، حفاظتی، پرورشی و مدیریتی مورد استفاده قرار گیرد. یکی از ابزارهای مهم جهت بررسی ساختار جمعیتها تجزیه و تحلیل اطلاعات شجره است، که برای شناسایی تنوع ژنتیکی و تغییرات ژنتیکی منتقل شده از نسلی به نسل دیگر مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین، تحلیل شجره قادر است تا برآوردی را از پارامترهای مهم جمعیت مانند افزایش هموزیگوسیتی و کاهش هتروزیگوسیتی، همخونی و اندازه موثر جمعیت ارائه دهد. با وجود مطالعات زیادی که در خصوص ساختار جمعیت اسب در دنیا با کمک اطلاعات شجره صورت گرفته اند، اما گزارشات در این خصوص برای اسبهای ایرانی تنها محدود به اسب اصیل ایرانی (عرب ایرانی) و ترکمن هستند. علاوه بر این، اسب کاسپین یکی از مهمترین نژادهای بومی ایران است و به عنوان یکی از قدیمیترین نژادهای اسب در جهان شناخته میشود، اما مطالعهای در خصوص ساختار جمعیت این نژاد با کمک اطلاعات شجره صورت نگرفته است. بنا بر این، در این پژوهش ساختار جمعیت اسب کاسپین با کمک دو منبع اطلاعاتی شامل شجره انجمن حفاظت از اسب کاسپین (CCS)و انجمن جهانی کاسپین (ICS) بررسی شد.
مواد و روش ها: در این پژوهش، از اطلاعات 1034 و 2264 راس اسب ثبت شده در شجرههای CCS و ICS استفاده شد. پس از تصحیح خطاهای موجود در شجرهها، پارامترهای مهم جمعیتی برای هر یک از منابع اطلاعاتی به صورت جداگانه محاسبه گردیدند. ابتدا با نرم افزار CFC اطلاعات کلی از ساختار شجرههای مورد مطالعه استخراج شد. همچنین، ضریب همخونی به کمک بسته نرمافزاری AGHmatrix در زبان برنامهنویسی R در هر دو جمعیت برآورد شد و روند تغییرات آن طی سالهای مختلف بررسی گردید. اندازه مؤثر جمعیت (Ne) در هر دو شجره براساس روش افزایش فردی در همخونی با کمک purgeR محاسبه گردید. برآورد Ne بر اساس دو حالت مختلف شامل حالت اول استفاده از تمام افراد موجود در شجره، و حالت دوم استفاده از تنها اسبهایی که زنده بودند، انجام شد. در ادامه به وسیله همین بسته نرمافزاری تعداد افراد پایهگذار (Nf) و اجداد (Na)، تعداد معادلهای ژنوم پایهگذار (Ng) و همچنین میزان انحراف از هاردی-واینبرگ برای هر دو شجره محاسبه شدند. فاصله نسل براساس میانگین سن والدین برای چهار مسیر انتخابی شامل: 1) سیلمی به کره نر، 2) سیلمی به کره ماده، 3) مادیان به کره نر، و 4) مادیان به کره ماده محاسبه شد. در نهایت، آماره شاخص کامل بودن شجره (PCI) به وسیله بسته نرمافزاری optiSel در زبان R برای هر دو شجره محاسبه شد.
یافته ها: مقدار PCI محاسبه شده براساس اطلاعات CCS و ICS بهترتیب تا نسل 2 و 4 بالای 70% بود، اما در نسلهای بعد مقدار آن کاهش بسیار زیادی نشان داد. مقادیر همخونی مشاهده شده برای کل جمعیت برابر 0/794 (برای CCS) و 4/373 درصد (برای ICS) برآورد گردیدند و روند تغییرات همخونی مشاهده شده در هر دو منبع اطلاعاتی مثبت بود. میزان همخونی مشاهده شده در شجره CCS کمتر از ICS برآورد گردید که دلیل اصلی آن ناقص بودن بیشتر اطلاعات شجره ای در این منبع اطلاعاتی بود. به طور کلی، Ne محاسبه شده برای هر دو شجره کمتر از 100 بود. همچنین، Ne در زمانی که از کل شجره استفاده گردید برای شجره ICS (68/33 ± 13/03) تقریبا دو برابر Ne برآورد شده برای شجره CCS (32/86 ± 0/88) بود. مقادیر Ne برآوردشده در حالتی که از اسبهای زنده استفاده گردید، برای جمعیتهای CCS و ICS به ترتیب 66/43 ± 14/39 و 32/40 ± 0/93 برآورد شدند. در کل، مقادیر Ne برآوردشده با کمک اطلاعات شجرهای با برآوردهای انجام شده در مطالعات قبلی که با کمک اطلاعات ژنومی انجام شده بود، همخوانی نشان دادند. مقادیر Na و Nf محاسبه شده در دو شجره اختلاف بسیار زیادی را نشان دادند که نشاندهنده تاثیر نسبتا زیاد تنگه های جمعیتی در گذشته است. همچنین، با توجه به اختلاف بالای مشاهده شده بین gN (110/12 برای CCS و 13/25 برای ICS) و دیگر آمارهها شاملNf (333 برای CCS و 155 برای ICS) و Na
مقدمه و هدف: بررسی تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیتی توسط اطلاعات شجرهای و نشانگرهای مولکولی میتواند الگوهای تفاوت ژنتیکی را که توسط روشهای پرورشی در گذشته، جدایی جغرافیایی و انتخاب با واسطه انسان ایجاد شدهاند را نشان دهد. اطلاعات از ساختار جمعیتی میتواند برای اجرای برنامههای اصلاحی، حفاظتی، پرورشی و مدیریتی مورد استفاده قرار گیرد. یکی از ابزارهای مهم جهت بررسی ساختار جمعیتها تجزیه و تحلیل اطلاعات شجره است، که برای شناسایی تنوع ژنتیکی و تغییرات ژنتیکی منتقل شده از نسلی به نسل دیگر مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین، تحلیل شجره قادر است تا برآوردی را از پارامترهای مهم جمعیت مانند افزایش هموزیگوسیتی و کاهش هتروزیگوسیتی، همخونی و اندازه موثر جمعیت ارائه دهد. با وجود مطالعات زیادی که در خصوص ساختار جمعیت اسب در دنیا با کمک اطلاعات شجره صورت گرفته اند، اما گزارشات در این خصوص برای اسبهای ایرانی تنها محدود به اسب اصیل ایرانی (عرب ایرانی) و ترکمن هستند. علاوه بر این، اسب کاسپین یکی از مهمترین نژادهای بومی ایران است و به عنوان یکی از قدیمیترین نژادهای اسب در جهان شناخته میشود، اما مطالعهای در خصوص ساختار جمعیت این نژاد با کمک اطلاعات شجره صورت نگرفته است. بنا بر این، در این پژوهش ساختار جمعیت اسب کاسپین با کمک دو منبع اطلاعاتی شامل شجره انجمن حفاظت از اسب کاسپین (CCS)و انجمن جهانی کاسپین (ICS) بررسی شد.
مواد و روش ها: در این پژوهش، از اطلاعات 1034 و 2264 راس اسب ثبت شده در شجرههای CCS و ICS استفاده شد. پس از تصحیح خطاهای موجود در شجرهها، پارامترهای مهم جمعیتی برای هر یک از منابع اطلاعاتی به صورت جداگانه محاسبه گردیدند. ابتدا با نرم افزار CFC اطلاعات کلی از ساختار شجرههای مورد مطالعه استخراج شد. همچنین، ضریب همخونی به کمک بسته نرمافزاری AGHmatrix در زبان برنامهنویسی R در هر دو جمعیت برآورد شد و روند تغییرات آن طی سالهای مختلف بررسی گردید. اندازه مؤثر جمعیت (Ne) در هر دو شجره براساس روش افزایش فردی در همخونی با کمک purgeR محاسبه گردید. برآورد Ne بر اساس دو حالت مختلف شامل حالت اول استفاده از تمام افراد موجود در شجره، و حالت دوم استفاده از تنها اسبهایی که زنده بودند، انجام شد. در ادامه به وسیله همین بسته نرمافزاری تعداد افراد پایهگذار (Nf) و اجداد (Na)، تعداد معادلهای ژنوم پایهگذار (Ng) و همچنین میزان انحراف از هاردی-واینبرگ برای هر دو شجره محاسبه شدند. فاصله نسل براساس میانگین سن والدین برای چهار مسیر انتخابی شامل: 1) سیلمی به کره نر، 2) سیلمی به کره ماده، 3) مادیان به کره نر، و 4) مادیان به کره ماده محاسبه شد. در نهایت، آماره شاخص کامل بودن شجره (PCI) به وسیله بسته نرمافزاری optiSel در زبان R برای هر دو شجره محاسبه شد.
یافته ها: مقدار PCI محاسبه شده براساس اطلاعات CCS و ICS بهترتیب تا نسل 2 و 4 بالای 70% بود، اما در نسلهای بعد مقدار آن کاهش بسیار زیادی نشان داد. مقادیر همخونی مشاهده شده برای کل جمعیت برابر 0/794 (برای CCS) و 4/373 درصد (برای ICS) برآورد گردیدند و روند تغییرات همخونی مشاهده شده در هر دو منبع اطلاعاتی مثبت بود. میزان همخونی مشاهده شده در شجره CCS کمتر از ICS برآورد گردید که دلیل اصلی آن ناقص بودن بیشتر اطلاعات شجره ای در این منبع اطلاعاتی بود. به طور کلی، Ne محاسبه شده برای هر دو شجره کمتر از 100 بود. همچنین، Ne در زمانی که از کل شجره استفاده گردید برای شجره ICS (68/33 ± 13/03) تقریبا دو برابر Ne برآورد شده برای شجره CCS (32/86 ± 0/88) بود. مقادیر Ne برآوردشده در حالتی که از اسبهای زنده استفاده گردید، برای جمعیتهای CCS و ICS به ترتیب 66/43 ± 14/39 و 32/40 ± 0/93 برآورد شدند. در کل، مقادیر Ne برآوردشده با کمک اطلاعات شجرهای با برآوردهای انجام شده در مطالعات قبلی که با کمک اطلاعات ژنومی انجام شده بود، همخوانی نشان دادند. مقادیر Na و Nf محاسبه شده در دو شجره اختلاف بسیار زیادی را نشان دادند که نشاندهنده تاثیر نسبتا زیاد تنگه های جمعیتی در گذشته است. همچنین، با توجه به اختلاف بالای مشاهده شده بین g
نتیجهگیری: با وجود این که خاستگاه این نژاد در ایران است ولی شجره ثبتی دارای کیفیت کمتری نسبت به شجره جهانی آن است و نیاز جدی برای ثبت دقیقتر شجره در ایران را نشان می دهد. با توجه به برآوردهای Ne میتوان گفت که جمعیت اسب کاسپین در شرایط بحرانی است و باید در خصوص حفظ تنوع ژنتیکی این نژاد برنامه مشخصی طراحی گردد. نتایج بررسی ساختار جمعیت مرجع نشان می دهند که با وجود تعداد کمتر اسبهای ثبت شده در شجره CCS، وضعیت تنوع ژنتیکی در جمعیت ایران بهتر است و میتوان از این منبع ژنتیکی برای بهبود شرایط اسب کاسپین در کل دنیا بهره جست. همچنین، وجود آمیزشهای بین خویشاوندی میتواند وضعیت موجود را بدتر کند که انجام یک برنامه تلاقی کنترل شده برای کاهش آمیزشهای خویشاوندی برای هر دو جمعیت میتواند به عنوان یک راه حل در نظر گرفته شود.
فهرست منابع
1. Amadeu, R. R., Garcia, A. A. F., Munoz, P. R., & Ferrão, L. F. V. (2023). AGHmatrix: genetic relationship matrices in R. Bioinformatics, 39(7), btad445. [DOI:10.1093/bioinformatics/btad445]
2. Amirinia, C., Seyedabadi, H., Banabazi, M. H., & Kamali, M. A. (2007). Bottleneck study and genetic structure of Iranian Caspian horse population using microsatellites. Pakistan Journal of Biological Sciences, 10(9), 1540-1543. [DOI:10.3923/pjbs.2007.1540.1543]
3. Boichard, D., Maignel, L., & Verrier, E. (1997). The value of using probabilities of gene origin to measure genetic variability in a population. Genetics Selection Evolution, 29(1), 5-23. [DOI:10.1186/1297-9686-29-1-5]
4. Caballero, A., & Toro, M. A. (2000). Interrelations between effective population size and other pedigree tools for the management of conserved populations. Genetics Research, 75(3), 331-343. [DOI:10.1017/S0016672399004449]
5. Ghafouri-Kesbi, F. (2023). Assessing the performance of Ridge regression method-6 in genomic evaluation of discrete threshold traits with additive and dominance genetic architecture. Research on Animal Production, 14(42), 102-113. [DOI:10.61186/rap.14.42.102]
6. [In Persian]
7. Gutiérrez, J. P., Cervantes, I., Molina, A., Valera, M., & Goyache, F. (2008). Individual increase in inbreeding allows estimating effective sizes from pedigrees. Genetics Selection Evolution, 40(4), 359-378. [DOI:10.1186/1297-9686-40-4-359]
8. Henson, E. L. (1992). In situ conservation of livestock and poultry. Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome.
9. López-Cortegano, E. (2022). purgeR: inbreeding and purging in pedigreed populations. Bioinformatics, 38(2), 564-565. [DOI:10.1093/bioinformatics/btab599]
10. MacCluer, J. W., Boyce, A. J., Dyke, B., Weitkamp, L. R., Pfenning, D. W., & Parsons, C. J. (1983). Inbreeding and pedigree structure in Standardbred horses. Journal of Heredity, 74(6), 394-399. [DOI:10.1093/oxfordjournals.jhered.a109824]
11. Meuwissen, T. (2009). Genetic management of small populations: A review. Acta Agriculturae Scandinavica, Section a Animal Science, 59(2), 71-79. [DOI:10.1080/09064700903118148]
12. Meuwissen, T. H. E., & Luo, Z. (1992). Computing inbreeding coefficients in large populations. Genetics Selection Evolution, 24(4), 305. [DOI:10.1186/1297-9686-24-4-305]
13. Mousavi, S. F., Razmkabir, M., Rostamzadeh, J., Seyedabadi, H.-R., Naboulsi, R., Petersen, J. L., & Lindgren, G. (2023). Genetic diversity and signatures of selection in four indigenous horse breeds of Iran. Heredity, 131(2), 96-108. [DOI:10.1038/s41437-023-00624-7]
14. Newman, D., & Pilson, D. (1997). Increased probability of extinction due to decreased genetic effective population size: experimental populations of Clarkia pulchella (Vol. 51). [DOI:10.2307/2411107]
15. Palstra, F. P., & Ruzzante, D. E. (2008). Genetic estimates of contemporary effective population size: what can they tell us about the importance of genetic stochasticity for wild population persistence? Molecular Ecology, 17(15), 3428-3447.
https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2008.03842.x [DOI:10.1111/j.1365-294x.2008.03842.x]
16. Saghi, D., & Mobaraki, A. (2018). Estimation of inbreeding and survey of the pedigree structure of Iranian Turkmen horses population. Research on Animal Production, 9(22), 131-137. [DOI:10.29252/rap.9.22.131]
17. [In Persian]
18. Sørensen, A. C., Sørensen, M. K., & Berg, P. (2005). Inbreeding in Danish dairy cattle breeds. Journal of Dairy Science, 88(5), 1865-1872. [DOI:10.3168/jds.S0022-0302(05)72861-7]
19. Tahmoorespur, M., & Sheikhloo, M. (2011). Pedigree analysis of the closed nucleus of Iranian Baluchi sheep. Small Ruminant Research, 99(1), 1-6. [DOI:10.1016/j.smallrumres.2011.01.017]
20. Wellmann, R. (2019). Optimum contribution selection for animal breeding and conservation: the R package optiSel. BMC Bioinformatics, 20(1), 25. [DOI:10.1186/s12859-018-2450-5]
21. Wright, S. (1931). Evolution in Mendelian populations. Genetics, 16(2), 97-159. [DOI:10.1093/genetics/16.2.97]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
