Research on Animal Production

fa مطالعه اثرات ژنتیکی افزایش اتوزومی و وابسته به جنس روی وزن تخم در سنین مختلف مرغ بومی مازندران Studying Autosomal and Sex-linked additive Genetic Effects on Egg Weight in Different Ages of Mazandaran Native Chickens ژنتیک و اصلاح نژاد دام ژنتیک و اصلاح نژاد دام پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: نژادهای مرغ بومی در طول زمان و به&lrm;تدریج تحت تأثیر انتخاب&lrm;های مصنوعی و طبیعی توسعه یافته‌اند که منجر به تنوع فنوتیپی گسترده‌ای بین آنها شده است. مرغ بومی مازندران یکی از نژادهای پراهمیت مرغ بومی است که در شمال ایران و عمدتاً در استان مازندران پرورش می&lrm;یابد. تخم&lrm;&lrm;مرغ منبعی غنی از پروتئین با کیفیت بالا، چربی و ویتامین&lrm;های طبیعی است. برآورد دقیق و نااریب پارامترهای ژنتیکی برای تصمیم‌گیری در انتخاب در برنامه اصلاح نژادی که منجر به پیشرفت ژنتیکی مثبت در تولید تخم ‌مرغ می&lrm;شود بسیار ضروری است. روش‌های ارزیابی ژنتیکی با استفاده از بهترین پیش‌بینی نااریب خطی (BLUP) معمولاً تحت وراثت اتوزومی انجام می‌شوند. با این&lrm; حال، گزارش‌هایی وجود دارند که برخی از صفات با اهمیت اقتصادی تحت وراثت کروموزومی جنسی هستند که باید در ارزیابی ژنتیکی در نظر گرفته شود. گزارش شده است که نادیده گرفتن مؤلفه&lrm;های ژنتیکی وابسته به جنس می&lrm;تواند منجر به کاهش دقت ارزیابی ژنتیکی شود. در مطالعه حاضر، با استفاده از داده های فنوتیپی و شجره‌ای مرغ بومی مازندران، مولفه های واریانس و پارامترهای ژنتیکی با در نظر گرفتن اثرات ژنتیکی غیر افزایشی در مدل‌های مختلف ژنتیکی بررسی شدند که می&lrm;تواند مبنایی برای اصلاح نژاد مرغ بومی مازندران باشد. مواد و روش&lrm;ها: داده‌های فنوتیپ و شجره‌ای مورد استفاده در این مطالعه در مرکز اصلاح نژاد مرغ بومی مازندران واقع در استان مازندران جمع&lrm;آوری شدند. شجره با استفاده از نرم&lrm;افزار CFC بررسی و خطاهای احتمالی شناسایی و تصحیح شدند. صفات مورد مطالعه شامل EW1: میانگین وزن تخم‌های تولیدی در روز اول تخم&lrm;گذاری، EW28: میانگین وزن تخم مرغ‌های تولیدی در 28 هفتگی، EW32: میانگین وزن تخم مرغ‌های تولیدی در سن 32 هفتگی، و AEW: میانگین وزن تخم مرغ‌های تولیدی تا هفته 32 تخم&lrm;گذاری بودند. از رویه مدل خطی تعمیم &lrm;یافته برای تعیین اثر ثابت معنی‌دار که باید در مدل‌های حیوانی نهایی گنجانده شوند، استفاده شد. بر این اساس، اثرات نسل جوجه &lrm;کشی و هچ به&lrm;عنوان اثرات ثابت معنی&lrm;دار (p < 0.05) در مدل ارزیابی نهایی وارد شدند. سهم اثرات ژنتیکی افزایشی اتوزومی و وابسته به جنس در معماری ژنتیکی هر صفت با استفاده از نرم&lrm;افزار WOMBAT ارزیابی شد. ماتریس رابطه ژنتیکی افزایشی وابسته به جنس (S) و معکوس آن (S-1) با استفاده از بسته نرم &lrm;افزاری nadiv در محیط R ساخته شد. سپس، معکوس ماتریس (S-1) به&lrm;صورت دستی به نرم&lrm;افزار WOMBAT با استفاده از افزونه GIN وارد شد. دوازده مدل حیوانی تک &lrm;متغیره برای شناسایی اثرات ژنتیکی افزایشی اتوزومی، افزایشی مرتبط با جنس و اثرات مادری (اثرات ژنتیکی و محیطی دائمی مادری) برای ارزیابی اهمیت مشارکت هر اثر تصادفی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. مدلی که دارای کمترین مقدار شاخص AIC بود به&lrm;عنوان بهترین مدل شناسایی شد. یافته&lrm;ها: بر اساس مقادیر AIC، بهترین مدل ژنتیکی برای میانگین وزن تخم&lrm;مرغ در روز اول تخم&lrm;گذاری مدل 11 دربرگیرنده هر دو اثر مادری (ژنتیکی و محیطی دائمی) بود. همچنین، مدل 7 مناسب‌ترین مدل برای میانگین وزن تخم&lrm;&lrm;مرغ در هفته 28، هفته 32 و تا هفته 32 بود که علاوه بر اثرات ژنتیکی افزایشی مستقیم، اثرات ژنتیکی مادری و کوواریانس بین اثرات ژنتیکی مستقیم و مادری را نیز در برمی&lrm;گیرد. نتایج نشان دادند که واریانس فنوتیپی وزن تخم&lrm;مرغ در مرغ بومی مازندران تحت تأثیر اثرات ژنتیکی افزایشی وابسته به جنس قرار نداشت. با افزایش سن، اثر ژنتیکی افزایشی، افزایش و اثرات مادری کاهش می‌یابند. اثرات مادری تنها بخش کوچکی از واریانس فنوتیپی را تشکیل دادند، اما نادیده گرفتن این اثرات منجر به تخمین بیش از حد پارامترهای ژنتیکی می&lrm;شود که اهداف اصلاح نژاد را مختل می&lrm;کند. برآوردهای وراثت&lrm;پذیری اتوزومی برای صفات مورد مطالعه برای EW1، EW28، EW32 و AEW برابر با 0/36، 0/48، 0/46 و 0/45 بودند. اضافه&lrm;شدن متغیرهای تصادفی به مدل‌ها نشان داده است که برآوردهای‌های وراثت‌پذیری مستقیم زمانی که اثر ژنتیکی مادری نادیده گرفته می‌شود افزایش می‌یابد، و حذف اثر ژنتیکی مادری می‌تواند اثر ژنتیکی مستقیم افزایشی را افزایش دهد. در تمامی صفات مورد بررسی، با استفاده از مدل‌های بهینه، وراثت‌پذیری اثرات ژنتیکی مستقیم (h2) بیشتر از نسبت‌های وراثت‌پذیری مادری (m2) و سهم واریانس محیطی دائمی از واریانس فنوتیپی (c2) بود. علاوه بر این، m2 و c2 به&lrm;طور کلی بسیار کوچک بودند و با افزایش سن نیز کاهش یافتند. نتایج، همبستگی ژنتیکی منفی را بین اثرات مستقیم و مادری در مرغ نشان دادند که ممکن است ناشی از مدل مورد استفاده یا ساختار داده باشد. نتیجه&lrm;گیری: در مجموع، نتایج مطالعه حاضر نشان می دهند که واریانس ژنتیکی صفت وزن تخم &lrm;مرغ در مرغ بومی مازندران تحت تأثیر اثرات ژنتیکی غیراتوزومی قرار ندارد. اثرات مادری به&lrm;طور معنی&lrm;داری در واریانس ژنتیکی صفات مورد مطالعه مشارکت داشتند. همچنین، همبستگی منفی بین اثرات ژنتیکی مستقیم و مادری نشان&lrm; دهنده تضاد عملکرد بین این اثرات بود. بنابراین، در نظر گرفتن اثرات مادری به&lrm;همراه کوواریانس بین اثرات ژنتیکی افزایشی مستقیم و مادری در ارزیابی ژنتیکی و برنامه&lrm;های اصلاح نژادی مرغ بومی مازندران توصیه می&lrm;شود.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Native chicken breeds have gradually developed over time under the influence of artificial and natural selection, which has led to a wide phenotypic variation between them. Mazandaran native chicken is one of the most important breeds of native chickens that is raised in the north of Iran, mainly in Mazandaran Province. Eggs are a rich source of high-quality protein, fat, and natural vitamins. Accurate and unbiased estimation of genetic parameters is very necessary to make selection decisions in breeding programs that lead to positive genetic improvements in egg production. Traditional selection models that ignore maternal and permanent environmental effects lead to overestimation of additive genetic variance and thus high heritability estimates. Genetic evaluation methods using best linear unbiased prediction (BLUP) are usually performed under autosomal inheritance. However, there are reports that some traits of economic importance are under sex chromosomal inheritance, which should be considered in genetic evaluation. It has been reported that ignoring sex-dependent genetic components can lead to a decrease in the accuracy of genetic evaluation. Estimating the genetic parameters of egg production is necessary to understand the genetic architecture and explore suitable biological traits to improve egg production. However, information in this regard is quite limited for indigenous breeds. In the present study, the variance components and genetic parameters were investigated using the phenotypic and pedigree data of Mazandaran native chicken, considering non-additive genetic effects in different genetic models, which can be a basis for Mazandaran native chicken breeding. Methods: The phenotypic and pedigree data used in this study were collected in the Mazandaran Native Chicken Breeding Center, located in the north of Iran (Mazandaran Province). The pedigree was examined using CFC software, and possible errors were identified. The studied traits included EW1: average egg weight on the first day of laying, EW28: average egg weight at 28 weeks, EW32: average egg weight at 32 weeks of age, and AEW: average egg weight until the 32nd week of laying. The GLM procedure in SAS statistical software (2004) was used to determine significant fixed effects to be included in the final animal models. Based on this, the hatch number and generation effects were included as significant fixed effects (p < 0.05) in the final evaluation model. The contribution of autosomal and sex-dependent additive genetic effects to the genetic architecture of each trait was evaluated using WOMBAT software. For this purpose, the non-autosomal additive genetic relationship matrix (S) and its inverse (S-1) were constructed using the nadiv software package in the R environment. Then, the matrix inverse (S-1) was manually entered into the WOMBAT software using the GIN plugin. Twelve univariate animal models were analyzed to identify autosomal additive genetic effects, sex-linked additive genetic effects, and maternal effects (both genetic effects and permanent environmental effects) to assess the significance of the contribution of each random effect. The model with the lowest AIC value was identified as the best model. Results: Based on AIC values, model 11 was the best genetic model for the average egg weight for the first day of laying, including both maternal effects (genetic and permanent environment). Moreover, model 7 was the most appropriate model for EW28, EW32, and AEW, which included maternal genetic effects in addition to direct additive genetic effects and covariance between direct and maternal genetic effects. The results showed that the phenotypic variance of egg weight in native chickens of Mazandaran was not influenced by sex-linked additive genetic effects. The data set used, the breeds investigated, and the methods used in data analysis are effective in identifying the best model among different studies. The results showed that the additive genetic effect increased and maternal effects decreased with increasing age. Maternal effects accounted for only a small portion of the phenotypic variance, but ignoring these effects leads to bias and overestimation of genetic parameters, which compromises breeding goals. Estimates of autosomal heritability for the studied traits for EW1, EW28, EW32, and AEW were equal to 0.36, 0.48, 0.46, and 0.45, respectively. The effect of adding random variables to models has shown that direct heritability estimates increase when the maternal genetic effect is ignored; therefore, removing the maternal genetic effect increases the additive direct genetic effect. In this case, it appears that some of the maternal genetic variation is incorporated into the additive direct genetic effect. Using optimal models in all investigated traits, the direct heritability (h2) was higher than the ratio of maternal heritability (m2) and the ratio of maternal environmental effects (c2). In addition, m2 and c2 were generally very small and decreased with age. The results showed a negative genetic correlation between direct and maternal effects in chickens. This negative estimate may be due to the model used or the data structure. Assessing maternal effects requires extensive data on dams and granddams. This kind of data should include information on the number of dams with their own performance records, progeny records per dam, and data recorded over multiple generations. Furthermore, distinguishing between the maternal genetic component and permanent maternal environmental effects requires repeated records of dams and the presence of these dams in the dataset. Conclusion: In total, the results of the present study show that the genetic variance of the egg weight trait in Mazandaran native chickens is not affected by non-autosomal additive genetic effects. Maternal effects significantly contributed to the genetic variance of the studied traits. Furthermore, the negative correlation between direct additive and maternal genetic effects indicated antagonism between these effects. Therefore, the consideration of maternal effects, along with covariance between direct and maternal additive genetic effects, is recommended in genetic evaluation and breeding programs.  </div> اثرات ژنتیکی افزایشی وابسته به جنس, مرغ بومی, وراثت‌پذیری, وزن تخم‎ مرغ Egg weight, Heritability, Native chicken, Sex-linked additive genetic effects 1 12 http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-452-5&slc_lang=fa&sid=1 Bahman Irani بهمن ایرانی bahmanirani591@gmail.com 100319475328460025120 100319475328460025120 No Department of Animal Science, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Mohsen Gholizadeh محسن قلی زاده mh_gholizadeh@yahoo.com 100319475328460025121 100319475328460025121 Yes Department of Animal Science, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Hasan Hafezian حسن حافظیان hassanhafezian@yahoo.com 100319475328460025122 100319475328460025122 No Department of Animal Science, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران