1- دانشگاه علوم کشاورزی خوزستان
2- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان
2- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان
چکیده: (3 مشاهده)
مقدمه و هدف:
دنبه20% وزن لاشه را شامل میشود که ارزش اقتصادی لاشه را به شدت کاهش میدهد بنابراین اصلاحکنندگان گوسفند باید مکانیسمهایی که به طور ژنتیکی توسعه چربی را کنترل میکنند بررسی کرده، تا بتوانند برنامههای پرورش گوسفند را برای کاهش اندازه دنبه طراحی کنند. ذخیره چربی در دنبه یکی از مسائل مطرح در کشور ما و بسیاری از کشورهای در حال توسعه می باشد، در طی سالیان اخیر تحقیقات مختلفی در زمینه آمیختهگری بین نژادهای دنبهدار و بیدنبه به بررسی چگونگی توارث این صفات در نقاط مختلف انجام شده است. اما بررسی این تحقیقات عموما با نتایج منتاقضی همراه بوده، لذا منطقه یا مناطق ژنومی موثر بر این صفت همچنان ناشناخته باقیمانده است. بنابراین شناسایی ژنها یا مناطق ژنومی مرتبط با ذخیره چربی از مهمترین و چالشبرانگیزترین حوزههای تحقیقاتی در بسیاری از کشورهای پرورشدهنده این نژادها محسوب میشود. روشهایی مانند مطالعه ژنوم وتجزیه و تحلیل بیان ژن برای توصیف زمینه ژنتیکی بلقوه رسوب چربی در گوسفندان دنبهدار استفاده شده است. مطالعات اپیستاتیک از آنجا که نقش کلیدی در درک ارتباط عملکردی ژنها دارند، برای محققان جالب هستند. در طول چند ده گذشته GWAS نقش اصلی را در زمینه اپیستازی فراهم کرده است. در تجزیه و تحلیل GWAS ابتدا SNPها به وسیله یک روش استاندارد آماری آزمایش میشوند و به وسیله آن ارتباط بین اسنیپ و فنوتیپ را مشخص میکنند. این نوع تجزیه و تحلیلهاست که به صوررت گسترده مورد استفاده قرار میگبرد، اما آنطور که انتظار میرود پاسخگو نمیباشد و در واقع بخش کوچکی از واریانس ژنتیکی را مشخص میکند و به قسمت باقیمانده یا به عبارت دیگر وراثتپذیری از دست رفته اشاره نمیکند. معمولا پذیرفته شده است که وراثتپذیری از دست رفته تا حدودی به دلیل انواع اثرات ژنتیکی و تعامل آنها بایک یا چند عامل دیگراست. با توجه به پژوهشهای انجام شده تحقیقات زیادی در مورد GWAS صورت گرفته است اما مطالعات GWAS بر روی دنبه محدود میباشد، و نیز با توجه به اهمیت اثرات اپیستازی جای بررسی آنها از طریق چیپ اسنیپها خالی است و سوالات زیادی در این مورد باقی مانده است. لذا این پژوهش برای بررسی و پاسخ به این سوالات طراحی شده است.
مواد و روشها:
حدود 3000 داده شامل انواع مختلف گوسفند پس از نامهنگاری و کسب مجوز از بانک داده Sheep Hap Map تهیه شدند. نمونهها با استفاده از تراشههای llumina50K تعیین ژنوتایپ شدند. ویرایش دادهها از نظر فراوانیها، ژنوتیپها، تعادل هاردیواینبرگ و Maf انجام شد. نژادها از نظر تشکیل دنبه و نوع دنبه مورد بررسی قرار گرفته و تعیین فنوتیپ شدند. با استفاده از نرم افزار PLINK شروع به یافتن ارتباط بین اسنیپهای موثر با فنوتیپ تشکیل دنبه شد. برای هر کدام از اسنیپها یک P-value مشخص شد و با استفاده از R نمودار منهتن رسم گردید. با توجه به نتایج به دست آماده آنالیز PCA انجام شد. با استفاده از PLINK اقدام به برآورد اثرات اپیستازی شد. مکانهای فیزیکی اسنیپها برای تائید کروموزمها مشخص شد. تشخیص ژنها و تجزیه و تحلیل عملکرد و مقایسههای ژنومیک و بیوانفورماتیک با استفاده از آخرین اطلاعات ژنومی پایگاههای دادهای انجام شد. در آخر اثرات متقابل بین ژنها و SNPهای موثر بر دنبه (اثرات اپیستازی) مورد بررسی قرار گرفت.
یافتهها:
لوکوسهای موثر و اثرات اپیستازی آنها به طبع ژنهای موثر در 19 نژاد و 806 دام مورد بررسی قرار گرفتند. پویش گسترده ژنوم برای یافتن جایگاههای ژنی و اپیستازی آنها به روش رگرسیون لجستیک و به کمک برنامه Plink انجام شد. نمودار منهتن به کمک برنامه R رسم و ژنهای موثر براساس نتیجه GWAS ، درپایگاه انسمبل تعیین شدند. نتایج نشان داد 8 اسنیپ در کروموزومهای 1، 2، 3، 6، 10، 15و 18 بر دنبه دار بودن موثراند. در مجموع 23 ژن در 500 هزار باز در بالا دست و پایین دست اسنیپهای موثر یافت شدند. شبکه ژنی ترسیم شده به کمک ژنهای TCHHL، S100A10، LCE3D، C1orf6، NR1H4، U6، SLC17A8 ANO4، SCYL2، ACRT6، CCSER1 MED4، ITM2B RB1، LPAR6، RCBTB2، GPC6 ALKBH3، MIR129-2، C11orf96، TTC17، ACCS و EXT2 از غنای خوبی برخوردار نبود. لذا اثرات متقابل بیولوژیکی کمی قابل گزارش است. اما در بخش اپیستازی آماری، اثرات متقابل زیادی دیده شد. از بین اسنیپهای موثر اسنیپ رویS08620.1 کروموزوم 2 بیشترین اثر اپیستازی را با سایر لوکوسهای ژنومی گوسفند داشته است.
نتیجهگیری:
با توجه به اهمیت لوکوسهای موثر بر رسوب چربی دنبه بین جایگاههای ژنومی آنها ارتباط وجود دارد. با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش میتوان گفت فرایند تشکیل دنبه تحت تاثیر جایگاههای ژنومی و اثرات اپیستازی میباشد. در این پژوهش با استفاده از تجزیه و تحلیل ساختار جمعیت بوسیله GWAS، 23 ژن و نزدیک به 4000 اینترکشن شناسایی شدند. از ژنهای موثر میتوان به NR1H4، EXT2، ANO4 و SLC17A8 اشاره نمود. شبکه ژنی ژنهای موثر اثرات متقابل بیولوژیکی کمی را نشان دادند. ولی در اپیستازی آماری اثرات متقابل زیادی مشاهده شدند. 7 اسنیپ موثر بر روی تعدادی از کروموزومها شناسایی شدند، که بیشترین اینترکشنها برروی اسنیپ S08620.1 کروموزوم شماره 2 مشاهده شدند. در نتیجه بیشترین تعاملات اپیستازی بر روی اسنیپهای کروموزوم شماره 2 با 1841 اسنیپ بر روی دیگر کروموزومهای در ارتباط میباشند. بعد از کروموزوم شماره 2،کروموزوم 1 و 18بیشترین اثرات اپیستازی را نشان دادند.
دنبه20% وزن لاشه را شامل میشود که ارزش اقتصادی لاشه را به شدت کاهش میدهد بنابراین اصلاحکنندگان گوسفند باید مکانیسمهایی که به طور ژنتیکی توسعه چربی را کنترل میکنند بررسی کرده، تا بتوانند برنامههای پرورش گوسفند را برای کاهش اندازه دنبه طراحی کنند. ذخیره چربی در دنبه یکی از مسائل مطرح در کشور ما و بسیاری از کشورهای در حال توسعه می باشد، در طی سالیان اخیر تحقیقات مختلفی در زمینه آمیختهگری بین نژادهای دنبهدار و بیدنبه به بررسی چگونگی توارث این صفات در نقاط مختلف انجام شده است. اما بررسی این تحقیقات عموما با نتایج منتاقضی همراه بوده، لذا منطقه یا مناطق ژنومی موثر بر این صفت همچنان ناشناخته باقیمانده است. بنابراین شناسایی ژنها یا مناطق ژنومی مرتبط با ذخیره چربی از مهمترین و چالشبرانگیزترین حوزههای تحقیقاتی در بسیاری از کشورهای پرورشدهنده این نژادها محسوب میشود. روشهایی مانند مطالعه ژنوم وتجزیه و تحلیل بیان ژن برای توصیف زمینه ژنتیکی بلقوه رسوب چربی در گوسفندان دنبهدار استفاده شده است. مطالعات اپیستاتیک از آنجا که نقش کلیدی در درک ارتباط عملکردی ژنها دارند، برای محققان جالب هستند. در طول چند ده گذشته GWAS نقش اصلی را در زمینه اپیستازی فراهم کرده است. در تجزیه و تحلیل GWAS ابتدا SNPها به وسیله یک روش استاندارد آماری آزمایش میشوند و به وسیله آن ارتباط بین اسنیپ و فنوتیپ را مشخص میکنند. این نوع تجزیه و تحلیلهاست که به صوررت گسترده مورد استفاده قرار میگبرد، اما آنطور که انتظار میرود پاسخگو نمیباشد و در واقع بخش کوچکی از واریانس ژنتیکی را مشخص میکند و به قسمت باقیمانده یا به عبارت دیگر وراثتپذیری از دست رفته اشاره نمیکند. معمولا پذیرفته شده است که وراثتپذیری از دست رفته تا حدودی به دلیل انواع اثرات ژنتیکی و تعامل آنها بایک یا چند عامل دیگراست. با توجه به پژوهشهای انجام شده تحقیقات زیادی در مورد GWAS صورت گرفته است اما مطالعات GWAS بر روی دنبه محدود میباشد، و نیز با توجه به اهمیت اثرات اپیستازی جای بررسی آنها از طریق چیپ اسنیپها خالی است و سوالات زیادی در این مورد باقی مانده است. لذا این پژوهش برای بررسی و پاسخ به این سوالات طراحی شده است.
مواد و روشها:
حدود 3000 داده شامل انواع مختلف گوسفند پس از نامهنگاری و کسب مجوز از بانک داده Sheep Hap Map تهیه شدند. نمونهها با استفاده از تراشههای llumina50K تعیین ژنوتایپ شدند. ویرایش دادهها از نظر فراوانیها، ژنوتیپها، تعادل هاردیواینبرگ و Maf انجام شد. نژادها از نظر تشکیل دنبه و نوع دنبه مورد بررسی قرار گرفته و تعیین فنوتیپ شدند. با استفاده از نرم افزار PLINK شروع به یافتن ارتباط بین اسنیپهای موثر با فنوتیپ تشکیل دنبه شد. برای هر کدام از اسنیپها یک P-value مشخص شد و با استفاده از R نمودار منهتن رسم گردید. با توجه به نتایج به دست آماده آنالیز PCA انجام شد. با استفاده از PLINK اقدام به برآورد اثرات اپیستازی شد. مکانهای فیزیکی اسنیپها برای تائید کروموزمها مشخص شد. تشخیص ژنها و تجزیه و تحلیل عملکرد و مقایسههای ژنومیک و بیوانفورماتیک با استفاده از آخرین اطلاعات ژنومی پایگاههای دادهای انجام شد. در آخر اثرات متقابل بین ژنها و SNPهای موثر بر دنبه (اثرات اپیستازی) مورد بررسی قرار گرفت.
یافتهها:
لوکوسهای موثر و اثرات اپیستازی آنها به طبع ژنهای موثر در 19 نژاد و 806 دام مورد بررسی قرار گرفتند. پویش گسترده ژنوم برای یافتن جایگاههای ژنی و اپیستازی آنها به روش رگرسیون لجستیک و به کمک برنامه Plink انجام شد. نمودار منهتن به کمک برنامه R رسم و ژنهای موثر براساس نتیجه GWAS ، درپایگاه انسمبل تعیین شدند. نتایج نشان داد 8 اسنیپ در کروموزومهای 1، 2، 3، 6، 10، 15و 18 بر دنبه دار بودن موثراند. در مجموع 23 ژن در 500 هزار باز در بالا دست و پایین دست اسنیپهای موثر یافت شدند. شبکه ژنی ترسیم شده به کمک ژنهای TCHHL، S100A10، LCE3D، C1orf6، NR1H4، U6، SLC17A8 ANO4، SCYL2، ACRT6، CCSER1 MED4، ITM2B RB1، LPAR6، RCBTB2، GPC6 ALKBH3، MIR129-2، C11orf96، TTC17، ACCS و EXT2 از غنای خوبی برخوردار نبود. لذا اثرات متقابل بیولوژیکی کمی قابل گزارش است. اما در بخش اپیستازی آماری، اثرات متقابل زیادی دیده شد. از بین اسنیپهای موثر اسنیپ رویS08620.1 کروموزوم 2 بیشترین اثر اپیستازی را با سایر لوکوسهای ژنومی گوسفند داشته است.
نتیجهگیری:
با توجه به اهمیت لوکوسهای موثر بر رسوب چربی دنبه بین جایگاههای ژنومی آنها ارتباط وجود دارد. با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش میتوان گفت فرایند تشکیل دنبه تحت تاثیر جایگاههای ژنومی و اثرات اپیستازی میباشد. در این پژوهش با استفاده از تجزیه و تحلیل ساختار جمعیت بوسیله GWAS، 23 ژن و نزدیک به 4000 اینترکشن شناسایی شدند. از ژنهای موثر میتوان به NR1H4، EXT2، ANO4 و SLC17A8 اشاره نمود. شبکه ژنی ژنهای موثر اثرات متقابل بیولوژیکی کمی را نشان دادند. ولی در اپیستازی آماری اثرات متقابل زیادی مشاهده شدند. 7 اسنیپ موثر بر روی تعدادی از کروموزومها شناسایی شدند، که بیشترین اینترکشنها برروی اسنیپ S08620.1 کروموزوم شماره 2 مشاهده شدند. در نتیجه بیشترین تعاملات اپیستازی بر روی اسنیپهای کروموزوم شماره 2 با 1841 اسنیپ بر روی دیگر کروموزومهای در ارتباط میباشند. بعد از کروموزوم شماره 2،کروموزوم 1 و 18بیشترین اثرات اپیستازی را نشان دادند.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |