Research on Animal Production

fa بررسی ارتباط چندشکلی در ژن‎ های PDK4 و THRSP با صفات مرتبط با رشد در یک لاین تجاری مرغ گوشتی Associations of Polymorphisms in PDK4 and THRSP Genes with Growth-Related Traits in a Commercial Broiler Line ژنتیک و اصلاح نژاد طیور ژنتیک و اصلاح نژاد طیور پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: نرخ رشد از مهم‌ترین صفات اقتصادی در جوجه‌های گوشتی به&lrm; شمار می&lrm;رود که با پتانسیل ژنتیکی پرنده و تحت تاثیر عوامل غیر ژنتیکی تغییر می&lrm;‌کند. از سوی دیگر، سندرم آسیت یک اختلال متابولیکی ژنتیکی در مرغ‌های گوشتی است که بروز آن با استعداد ژنتیکی پرنده و شرایط محیطی از جمله تغذیه و شرایط پرورش ارتباط دارد و شیوع آن با افزایش ارتفاع محل پرورش از سطح دریاهای آزاد رابطه مستقیم داشت؛ اما امروزه در ارتفاعات پایین نیز دیده می‌شود که به&lrm;دلیل مشکلات متابولیکی است. این سندرم غالباً در پرندگان گوشتی نر رخ می &lrm;دهد و تصور بر این است که وقوع آسیت با سرعت رشد پرنده در ارتباط است و سبب شکل‌گیری این فرضیه شده است که احتمالاً برخی واریانت‌های ژنیِ دخیل در بروز آسیت، با صفات رشد نیز هم‌راستا باشند. هدف این مطالعه، ارزیابی ارتباط چندشکلی دو ژن کاندیدِ مرتبط با سندرم آسیت، یعنی PDK4 و THRSP، با صفات وزن بدن هفتگی و نرخ رشد در یک لاین تجاری مرغ گوشتی بود. مواد و روش &lrm;ها: تحقیق حاضر در سه فاز آنالیز بیوانفورماتیکی، مزرعه &lrm;ای و آزمایشگاهی انجام شد. در فاز اول برای شناسایی واریانت &lrm;ها در شش ژن CPT1A، GPR182، MEF2A، FABP4، PDK4، THRSP از داده &lrm;های RNA-seq استفاده شد و سپس جهت &lrm;یابی برای طراحی نشانگرهای RFLP انجام گرفت تا جایگاه &lrm;هایی انتخاب شوند که با یک آنزیم برشی ارزان قیمت قابل تعیین ژنوتایپ باشند. در نهایت، یک واریانت دوآللی T/C از PDK4 و یک واریانت دوآللی A/G از THRSP برای ارزیابی جمعیتی برگزیده شدند و ژنوتایپ&lrm; گیری هر دو با آنزیم ScaI انجام گرفت. در فاز مزرعه &lrm;ای، جمعیت مطالعه شامل ۸۲۳ قطعه (۳۸۱ نر، ۴۴۲ ماده) از ۲۳ خانواده ناتنی پدری بود که تمامی رکوردهای وزن بدن از روز ۱ تا ۴۲ به‌صورت هفتگی برداشت شدند. نرخ رشد در بازه‌های 1 الی 21، 21 الی 42 و 1 الی 42 روزگی محاسبه گردید. پرنده&lrm;های آسیتی با بررسی مشخصات ظاهری، ژولیدگی پرها، افتادگی بال&lrm; ها و تجمع مایع آبکی در شکم شناسایی شدند. برای آزمون ارتباط ژنوتیپ با فنوتیپ، بین ژنوتیپ &lrm;ها در دو ژن مذکور و فنوتیپ &lrm;ها از رکوردهای تعداد 114 قطعه جوجه متعلق به چهار گروه نر سالم (44 قطعه)، نر بیمار (11 قطعه)، ماده سالم (55 قطعه) و ماده بیمار (4 قطعه) استفاده شد. برای آنالیز آماری داده &lrm;ها، رویه&lrm; های univariate و GLM استفاده و در SAS اجرا شدند. جنسیت، وضعیت سلامت و ژنوتیپ به عنوان عوامل ثابت در مدل وارد شدند و میانگین &lrm;ها با آزمون توکی مقایسه شدند. یافته &lrm;ها: تعداد 75 SNP در شش ژن مورد مطالعه شناسایی شدند که تعداد 57 تا از آن&lrm;ها با استفاده از آنزیم برشی و روش RFLP قابل تعیین ژنوتیپ بودند. بعد از بررسی&lrm;های دقیق &lrm;تر، یک واریانت از ژن PDK4 و یک واریانت از ژن THRSP جهت آنالیز آزمایشگاهی مورد انتخاب قرار گرفتند. در هر دو ژن، تنوع ژنوتیپی مناسبی برای تحلیل مشاهده شد. در جایگاه PDK4، فراوانی ژنوتیپ &lrm;های CC، TC، TT به&lrm; ترتیب 0/105، 0/658، 0/237 و در THRSP فراوانی ژنوتیپ &lrm;های AA، AG، GG به &lrm;ترتیب 0/185، 0/5، 0/315 به &lrm;دست آمد. همان&lrm; گونه که انتظار می‌رفت، تفاوت‌های ثابتِ زیستی در جمعیت نیز مشاهده شدند: نرها در بیشتر ایستگاه‌های سنی وزن و نرخ رشد بالاتری از ماده‌ها داشتند، و پرندگان آسیتی، به&lrm; خصوص در اواخر دوره، کاهش رشد و وزن‌گیری نسبت به سالم‌ها نشان دادند. با این&lrm;‌حال، هیچ‌یک از ژنوتیپ‌ها در دو ژن مورد بررسی، در هیچ‌یک از صفات وزن بدن هفتگی و نرخ رشد تفاوت معنی‌دار آماری ایجاد نکردند (0/05 <P ). الگوهای برآوردی نشان دادند که در PDK4، اگرچه میانگین برخی ایستگاه &lrm;ها برای CC اندکی بالاتر از TC/TT بود، اندازه اثر به آستانه معنی&lrm; داری نرسید. در THRSP نیز گرایشِ خفیفِ برتری فنوتیپی در AA نسبت به AG/GG مشاهده شد ولی از نظر آماری قابل اتکا نبود. این یافته‌ها با گزارش‌های اخیر مبنی بر این ‌که کاهش کارایی دستگاه قلبی–ریوی و نه سرعت رشد به‌تنهایی عامل کلیدی بروز آسیت است، هم‌خوانی دارند و تأییدی می&lrm; کنند ‌که همبستگی ساده و مستقیم میان آلل‌های مرتبط با رشد و آلل‌های مستعدکننده آسیت قابل تعمیم نیست. نتیجه &lrm;گیری: نتایج نشان دادند که چندشکلی&lrm; های منتخب در ژن&lrm; های PDK4 و THRSP با صفات رشد و وزن بدن در این جمعیت ارتباط معنی&lrm; داری ندارند. به&lrm; نظر می &lrm;رسد که می&lrm; توان نتیجه گرفت که آلل &lrm;هایی که در ژن&lrm; های مرتبط با رشد باعث رشد سریع &lrm;تر پرنده می&lrm; شوند، همان آلل &lrm;های مستعدکننده پرنده برای وقوع سندروم آسیت نیستند. به &lrm;طور کلی، داده‌های حاضر هیچ شواهدی به ارتباط مستقیم ژنتیکی میان رشد سریع و استعداد بروز آسیت در سطح دو ژن PDK4 و THRSP ارائه نمی‌کنند و به این ‌ترتیب، راهبردهای انتخاب ژنتیکی می‌توانند با تمرکز بر بهبود رشد و کارایی، بدون ترس از افزایش مستقیم ریسک آسیت از ناحیه این دو ژنِ مشخص، مشروط بر رعایت پایش فیزیولوژیک و مدیریت محیطی برای حفظ تعادل نیاز اکسیژن با ظرفیت بافتی، ادامه یابند. با این&lrm;که ارتباط ژنتیکی مستقیم بین سندرم آسیت و صفات رشد در مطالعه حاضر مشاهده نشد، مطالعه ژن های دیگر با استفاده از نشانگرهای SNP یا RFLP قابل توصیه است.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Growth rate is among the most economically important traits in broiler chickens that varies according to the bird’s genetic potential while being modulated by non-genetic factors. Ascites syndrome is a metabolic–genetic disorder in broilers whose occurrence is associated with genetic susceptibility and environmental conditions, including feeding strategy and husbandry practices. Historically, its prevalence has shown a direct relationship with increasing altitude above sea level; however, ascites is now observed at low altitudes as well, which is attributed to metabolic constraints rather than hypobaric hypoxia alone. The syndrome is seen predominantly in male broilers. Based on the frequently stated view that faster growth can be accompanied by increased physiological strain, it has been hypothesized that some gene variants implicated in ascites susceptibility might also align with—or even enhance—growth-related traits. The present study aimed to evaluate the association between polymorphisms in two ascites-related candidate genes, PDK4 and THRSP, and weekly body weight as well as growth rate traits in a commercial broiler line. Methods: The research was conducted in three phases: bioinformatics, farm, and laboratory. In the bioinformatics phase, RNA-seq data were used to identify variants in six genes (CPT1A, GPR182, MEF2A, FABP4, PDK4, and THRSP). A downstream RFLP marker-design step was then implemented to prioritize loci amenable to genotyping with a low-cost restriction enzyme, thereby improving feasibility for population-level screening. Ultimately, one biallelic T/C variant from PDK4 and one biallelic A/G variant from THRSP were selected for empirical evaluation; both loci were genotyped using ScaI. In the farm phase, the study population comprised 823 birds (381 males and 442 females) from 23 sire half-sib families. Body weight was recorded weekly from day 1 through day 42. Growth rate was computed over three intervals: 1–21, 21–42, and 1–42 days of age. Ascitic birds were identified using external characteristics commonly adopted in field settings, including feather ruffling, wing drooping, and the presence of a watery abdominal effusion. Records from 114 chicks partitioned into four groups were used for genotype–phenotype association analyses: healthy males (n = 44), ascitic males (n = 11), healthy females (n = 55), and ascitic females (n = 4). Statistical analyses employed the UNIVARIATE and GLM procedures in SAS. Sex, health status, and genotype were modeled as fixed effects. Post-hoc pairwise comparisons were conducted with Tukey’s test to control for multiple testing across genotype classes and sex–health strata. Results: Across the six genes surveyed, 75 SNPs were identified, 57 of which were determined to be suitable for genotyping by RFLP using an appropriate restriction enzyme. Following additional filtering for assaying robustness and expected informativeness, one variant from PDK4 and one from THRSP were advanced to laboratory validation and association testing. Both loci displayed sufficient genotypic variability for meaningful analysis. At the PDK4 locus, the frequencies of CC, TC, and TT genotypes were 0.105, 0.658, and 0.237, respectively. At the THRSP locus, the frequencies of AA, AG, and GG genotypes were 0.185, 0.500, and 0.315, respectively. As expected from biological dimorphism in broilers, males exhibited higher body weights and growth rates than females at most ages. In parallel, ascitic birds—particularly toward the end of the growing period—showed reduced growth and weight gain compared to healthy counterparts, reflecting the physiological burden of the syndrome. Despite these consistent population-level trends, no genotype at either locus produced statistically significant differences (P > 0.05) in weekly body weight traits or in growth rates across 1–21, 21–42, and 1–42 days. Model estimates did suggest small, non-significant patterns: for PDK4, mean values for CC were marginally higher than those for TC/TT at certain time points; for THRSP, AA tended to show modestly higher phenotypic values than AG/GG. However, effect sizes were below conventional thresholds for statistical reliability and did not survive multiple-comparison control. These findings are consistent with recent perspectives arguing that reduced cardiopulmonary efficiency, rather than growth rate per se, is the proximate driver of ascites in fast-growing birds. In other words, a simple, direct correlation between alleles that support rapid growth and alleles that predispose to ascites is unlikely to be universal, at least for the two loci examined here. Conclusion: Taken together, the results indicate that the selected polymorphisms in PDK4 and THRSP are not significantly associated with growth-related traits and weekly body weight in this population. A conservative interpretation is that genetic susceptibility to ascites is not necessarily mediated by the same variants that promote faster growth. Rapid growth, by itself, does not equate to a “genotype predisposed to ascites”; rather, ascites risk appears to be contingent on a mismatch between oxygen-delivery capacity and the metabolic demands imposed by growth and husbandry conditions. In conclusion, the present data provide no evidence of a direct genetic link between rapid growth and ascites susceptibility at the level of the two tested genes. Thus, breeding programs can continue to focus on improving growth and efficiency without a direct, locus-specific increase in ascites risk from these variants—provided that physiological monitoring and environmental management are maintained to balance oxygen demand with tissue capacity.  </div> صفات مرتبط با رشد, فراوانی ژنوتیپی, واریانت SNP ,RNA-seq Genotype frequency, Growth-related traits, RNA-seq, SNP variant 45 53 http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1820-1&slc_lang=fa&sid=1 Ramin Nematzadeh رامین نعمت زاده r.nematzadeh@gmail.com 100319475328460025247 100319475328460025247 No Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Sadegh Alijani صادق علیجانی sad-ali@tabrizu.ac.ir 100319475328460025248 100319475328460025248 No Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Karim Hasanpur کریم حسن پور karimhasanpur@yahoo.com 100319475328460025249 100319475328460025249 Yes Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Shayan Zargarian شایان زرگریان zargaryan.shayan98@gmail.com 100319475328460025250 100319475328460025250 No Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Arash Javanmard آرش جوانمرد arash_707@yahoo.com 100319475328460025251 100319475328460025251 No Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران