Research on Animal Production

fa تجزیه بیوانفورماتیکی توالی ژن FEZL درجمعیت گاوهای خالص سیستانی، هلشتاین و آمیخته ‎های آنها Bioinformatic Analysis of the FEZL Gene sequence in Sistani, Holstein, and their Crossbreds ژنتیک و اصلاح نژاد دام ژنتیک و اصلاح نژاد دام پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: FEZL یکی از ژن &lrm;های کاندیدا مرتبط با عملکرد، صفات کیفی شیر و مقاومت به بیماری ورم پستان درگاوهای شیری است. ورم پستان یکی از بیماری&lrm; های شایع در جمعیت گاوهای شیری است که ضرر و زیان&lrm; های اقتصادی زیادی را بر دامدار تحمیل می&lrm; کند. مطالعاتی که به &lrm;منظور بررسی تنوع ژنتیکی در جایگاه ژن FEZL و ارتباط آنها با شمار سلول&lrm; های سوماتیکی شیر (SCC) انجام گرفته &lrm;اند بیانگر وجود ارتباط معنی &lrm;دار بین واریانت&lrm; های ژنتیکی در جایگاه مذکور و شمار سلول&lrm; های سوماتیکی شیر به&lrm; عنوان شاخصی از ورم پستان هستند. همچنین، نتایج ضد و نقیض از اثرات واریانت&lrm;های ژن مذکور بر صفات کمی و کیفی شیر گزارش شده &lrm;اند. لذا، هدف از این تحقیق بررسی میزان چندشکلی&lrm; های مختلف حذف، اضافه و جهش&lrm; ها در جایگاه FEZL، شناسایی واریانت مهم مرتبط با ترکیبات شیر و بررسی میزان تفرق بین نژادهای خالص و آمیخته گاو سیستانی و هلشتاین است. مواد و روش &lrm;ها: در تحقیق حاضر، تعداد 27 رأس گاو خالص سیستانی و هلشتاین (از هر گروه 10 رأس) و آمیخته &lrm;های سیستانی با هلشتاین (7 رأس) از مرکز تحقیقات گاو سیستانی و گله &lrm;های بومی منطقه سیستان به&lrm; طور تصادفی انتخاب و خون گیری از ورید گردنی انجام گرفت. صفات کمی و کیفی شیر در یک دوره سه&lrm; ماهه از دو دوشش صبح و عصر اندازه &lrm;گیری شدند. DNA کل از نمونه&lrm; های خون به&lrm; روش نمکی-بهینه&lrm; یافته استخراج شد. سپس DNA استخراج شده بر روی ژل آگارز 0/5 درصد الکتروفورز شد و نمونه&lrm; هایی که کیفیت مناسبی داشتند، برای واکنش تکثیر PCR استفاده شدند. برای تکثیر قطعه 229 جفت بازی از جایگاه ژن FEZL از یک جفت آغازگر اختصاصی با چرخه دمایی در دستگاه ترموسیکلر استفاده شد. توالی&lrm; یابی با نرم&lrm; افزار (Chromas) با فرمت FASTA انجام و توالی&lrm; های بی &lrm;کیفیت حذف شدند. بعد از مرحله حذف نواحی، یک رشته منفرد از توالی رفت و برگشت تولید شد، و تولید کانتیگ با استفاده از نرم &lrm;افزار CAP3 انجام شد. هم ترازی 27 نمونه با نرم &lrm;افزارMEGA  به&lrm; صورت دوتایی و چندتایی انجام شد. تعداد چهار نمونه به&lrm; دلیل همترازی نامطلوب حذف و 23 نمونه برای آنالیز بعدی ذخیره شدند. تجزیه نواحی چندشکلی ناشی از جهش &lrm;ها، حذف و اضافه و هاپلوتیپی با نرم &lrm;افزارهای MEGA6 و DNASP5 انجام شد. در نهایت، میزان اثر هر نشانگر با صفات کیفی شیر با مدل تک &lrm;نشانگری و رویه GLM نرم &lrm;افزار SAS9 برآورد شد. برای کاهش خطای نوع اول در تست &lrm;های چندگانه از تست بنفرونی در سطح احتمال 5 درصد استفاده شد. در نهایت، میانگین های گروه&lrm; ها با روش توکی-کرامر در سطح احتمال 5 درصد مقایسه شدند. یافته &lrm;ها: در مجموع، 86 ناحیه چندشکل در اگزون 1 ژن FEZL در بین جمعیت &lrm;های خالص و آمیخته شناسایی شدند. در کل نمونه&lrm; ها، درصد جایگزینی انتقالی 32/56 درصد و تقاطعی 67/44 درصد بودند. درصدهای جایگزینی انتقالی و تقاطعی به&lrm; ترتیب در نژاد هلشتاین 50/6 و 49/4 درصد، در نژاد سیستانی 28/08 و 71/92 درصد و در آمیخته&lrm; ها 33/55 و 66/45 درصد برآورد شدند. در مقایسه، درصد جایگزینی انتقالی در نژاد سیستانی کمترین و در هلشتاین بیشترین بود، اما درصد جایگزینی تقاطعی در هلشتاین کمترین و سیستانی بیشترین بود. ضریب نسبت جایگزینی انتقالی به تقاطعی به &lrm;عنوان شاخصی از تکامل در طی دوره&lrm; های گذشته (مقادیر 0/5 حد خنثی، بیش از 0/5 نشانگر دخالت انتخاب و کمتر از 5/0 بیانگر عدم دخالت انتخاب و تأثیر سایر عوامل تکاملی شامل جهش و مهاجرت هستند)، در هلشتاین بالاترین (0/75) و در سیستانی کمترین (0/30) بود. در تمامی جمعیت &lrm;ها، درصد فراوانی بازها در توالی نوکلئوتیدی ناحیه اگزون 1 ژن FEZL، باز تیمین کمترین و باز سیتوزین بالاترین فراوانی را داشتند. بالاترین واگرایی در درون نژادها مربوط به آمیخته&lrm; های هلشتاین و سیستانی (0/15) و کمترین میزان واگرایی متعلق به نژاد سیستانی (0/044) بود. از میزان واگرایی در بین نژادهای مختلف، بالاترین میزان واگرایی بین آمیخته&lrm; ها با هلشتاین (10/126) و کمترین بین سیستانی با آمیخته &lrm;ها (0/012) بود. از تعداد 77 جایگاه چندشکل (SNP) 33 مورد دو واریانتی، 9 مورد سه واریانتی و دو مورد چهار واریانتی بودند. از نظر ترکیبات شیر، در نژاد سیستانی درصدهای چربی، پروتئین، لاکتوز و ماده خشک بدون چربی بالاترین و در نژاد هلشتاین کمترین بودند و در آمیخته &lrm;ها در حد واسط قرار داشتند. اثر نژاد بر تمام صفات شیر به &lrm;جز درصد پروتئین معنی &lrm;دار بود (0/01 >P ). از بین نشانگرهای چندشکلی (SNP)، نشانگر در موقعیت 97 جفت بازی اگزون 1 ژن FEZL بالاترین میزان اثر بر صفات درصدهای چربی، لاکتوز، پروتئین و ماده خشک بدون چربی شیر را داشت (0/01 > P). نتیجه &lrm;گیری: چندشکلی&lrm; های مختلف در اگزون 1 ژن FEZL و میزان فاصله ژنتیکی موجود در بین و درون نژادهای هلشتاین و سیستانی را می&lrm; توان به&lrm; عنوان نشانگرهای مفید در اصلاح دام&lrm; های بومی در نظر گرفت و از قدرت ترکیب&lrm; پذیری واریانت &lrm;ها در آمیخته &lrm;ها جهت بهبود صفات اقتصادی شیر استفاده نمود. همچنین، چندشکلی در ناحیه مذکور را می &lrm;توان همچنان به &lrm;عنوان یک نشانگر در بهبود شمار سلول&lrm; های سوماتیکی شیر به &lrm;عنوان شاخصی از کنترل ورم پستان در گاوهای شیری استفاده نمود که در این تحقیق امکان اندازه&lrm; گیری آن فراهم نگردید و در مطالعات بعدی توصیه می &lrm;گردد.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: FEZL is one of the candidate genes related to performance, quality traits of milk, and resistance to mastitis disease in dairy cows. Mastitis is one of the common diseases in the dairy cattle population, which imposes a lot of economic losses on the farmer. Studies on genetic variation in the FEZL gene locus and their relationship with the milk somatic cell count (SCC) showed a significant relationship between genetic variants in the mentioned locus and the SCC, which is indicative of mastitis. Moreover, conflicting results have been reported about the mentioned gene variants' effects on milk's quantitative and qualitative traits. Therefore, this research aims to investigate the amount of different deletion, addition, and mutation polymorphisms in the FEZL locus, to identify important variants related to milk composition, and to investigate the difference between pure breeds and their crossbreds in Sistani and Holstein cows. Methods: This research was conducted on 20 pure breeds of Sistani and Holstein cows (10 cows from each group) and their crossbreds of Sistani and Holstein (7 heads) from the Research Center for Sistani Cattle and Native Herds of the Sistan region. Blood was randomly selected and taken from the jugular vein. Quantitative and qualitative traits of milk were measured from morning and evening milking within three months. Total DNA from blood samples was extracted by the salt-optimized method. Then, the extracted DNA was electrophoresed on a 0.5% agarose gel, and samples of good quality were used for the PCR amplification reaction. A 229 bp fragment from the FEZL gene locus was amplified using a specific primer pair with temperature cycling in a thermocycler. Sequencing was done with Chromas software in FASTA format, followed by removing low-quality sequences. In the next step, the production areas of a single thread were removed from the back-and-forth sequence, and cantig production was done using CAP3 software. Alignment of 27 samples was performed with MEGA software in pairs and multiples. Four samples were removed due to unfavorable alignment, and 23 samples were saved for further analysis. The polymorphic regions caused by mutations, deletions, and additions, as well as haplotyping, were analyzed with MEGA6 and DNASP5 software. Finally, the effect of each marker on milk quality traits was estimated using the single marker model and the GLM procedure of SAS9 software. The type 1 error in multiple tests was reduced using the Benferroni test at the 5% probability level. Finally, the means of the groups were compared with the Tukey-Kramer method at the probability level of 5%. Results: A total of 86 polymorphic regions were identified in exon 1 of the FEZL gene among pure and crossbred populations. In all samples, the percentages of transitional and transversional substitutions were 32.56% and 67.44%, respectively. The percentages of transitional and transversional substitutions were estimated at 50.6 and 49.4% in the Holstein breed, 28.08 and 71.92% in the Sistani breed, and 33.55 and 66.45% in crossbreds. By comparison, the lowest and the highest percentages of transitional substitution were observed in Sistani and Holstein breeds, respectively, but Holstein and Sistani breeds showed the lowest and the highest percentages of transversional substitution, respectively. The highest and the lowest coefficients of transition substitution ratio to transversional, which is an indicator of evolution during the past periods, belonged to Holstein (0.75) and Sistani (0.30) breeds, respectively. In all populations, thymine and Cytosine were respectively the most and least frequent bases in the nucleotide sequence of the exon 1 region of the FEZL gene. The highest diversity within breeds belonged to Holstein and Sistani crossbreds (0.15), and the lowest diversity was recorded for the Sistani breed (0.044). Among different breeds, the highest degree of divergence was between crossbreds with Holstein (0.126) and the lowest between Sistani and crossbreds (0.012). Of the 77 polymorphic loci (SNPs), 33 cases were two-variant, 9 cases were three-variant, and two were four-variant. In the milk composition, the Sistani and Holstein breeds contained the lowest and the highest percentages of fat, protein, lactose, and fat-free dry matter, respectively, while middle percentages were found in the crossbreds. The effect of breeds was significant on all milk traits, except for protein percentage (P < 0.01). Among the identified markers, the marker at the position of 97 bp of the exon 1 of the FEZL gene had the highest effect on the fat, lactose, protein, and milk dry matter percentage traits (P < 0.01). Conclusion: Despite the existence of different polymorphisms in the exon 1 of the FEZL gene and the amount of genetic diversity existing between and within the Holstein and Sistani breeds, it can be considered a useful marker in the breeding of native livestock, and the combinability strength of variants in crossbreds can be used to improve the economic traits of milk. Furthermore, polymorphism in the mentioned area was still used as an indicator to improve somatic cell counts in milk as an indicator of mastitis control in dairy cows, which was not possible to measure in this research and is recommended in future studies.  </div> چندشکلی SNP, ژن FEZL, گاو سیستانی, مکان‎ یابی QTN, واریانت ژنتیکی FEZL gene, Genetic variant, QTN mapping, Sistani cattle, SNP polymorphism 24 44 http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-458-11&slc_lang=fa&sid=1 Kosar Moradgholi کوثر مرادقلی kosar537225sa@gmail.com 100319475328460025128 100319475328460025128 No Animal Science Department, College of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران Gholam Reza Dashab غلامرضا داشاب dashab@uoz.ac.ir 100319475328460025129 100319475328460025129 Yes Animal Science Department, College of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران Mohammad Rokouei محمد رکوعی rokouei@uoz.ac.ir 100319475328460025130 100319475328460025130 No Animal Science Department, College of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران Hadi Faraji Arough هادی فرجی آروق hadifaraji.um@gmail.com 100319475328460025131 100319475328460025131 No Department of Ostrich, Special Domestic Animals Institute, Research Institute of Zabol, Zabol, Iran گروه شترمرغ، پژوهشکده دام ‎های خاص، پژوهشگاه زابل، زابل، ایران