پویش ژنومی بر پایه آنالیز چند جمعیتی مشترک مرتبط با صفت تعداد نتاج متولد شده در گوسفندان نژاد بومی و خارجی

پژوهشهای علوم دامی ایران

مقاله 7، دوره 16، شماره 2 - شماره پیاپی 58، تیر 1403، صفحه 249-258   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijasr.2023.83596.1164

نویسنده

حسین محمّدی^*

گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

تعداد بره متولد شده در هر زایش یکی از مهم‌ترین صفات اقتصادی و تولیدمثلی در گوسفند است. هدف از پژوهش حاضر، شناسایی مناطق ژنومی و ژن­های کاندیدای مرتبط با چندقلوزایی در نژادهای مختلف گوسفند با رویکرد مگاآنالیز پویش ژنومی از طریق استفاده از اطلاعات مربوط به سه نژاد زندی، راهمنی و کایاس می­باشد. بدین منظور، از اطلاعات ژنوتیپی و فنوتیپی 682 رأس دام شامل نژادهای زندی (96)، راهمنی (48) و کایاس (538) تعیین ژنوتیپ شده با از آرایه­های 50K گوسفندی، استفاده شد. پس از مراحل مختلف کنترل کیفیت و ادغام داده­های تعیین ژنوتیپ شده، 671 رأس دام و 45167 نشانگر SNP برای ادامه آنالیزهای پویش ژنومی مورد استفاده قرار گرفتند. مگاآنالیز با استفاده از مدل خطی مختلط در نرم­افزار TASSEL با در نظر گرفتن روابط خویشاوندی و ساختار جمعیتی انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که تعداد نه نشانگر روی کروموزوم­های شماره 1 (دو نشانگر)، 2، 3 (دو نشانگر)، 10، 13 (دو نشانگر) و 22 به‌طور معنی­داری با صفت چندقلوزایی مرتبط می­باشند. بررسی مناطق ژنومی کاندیدا به‌وسیله پایگاه­های داده­ای برخط نشان داد ژن­های کاندیدای DLG1، CLSTN2، INHBE­، TCFL5 و RBP4 نقش مؤثری در باروری، آبستنی موفق، فرآیند آزادسازی تخمک و اوولاسیون دارند. نتایج این پژوهش می­تواند در درک ساز و کار ژنتیکی کنترل‌کننده چندقلوزایی در گوسفند مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

آنالیز پیوستگی؛ بهبود باروری؛ مگاآنالیز؛ ناحیه ژنومی؛ نشانگر ژنتیکی

مراجع

1. Abdoli, R., Mirhoseini, S. Z., Ghavi Hossein-Zadeh, N., Zamani, P., & Gondro C. (2018). Genome-wide association study to identify genomic regions affecting prolificacy in Lori-Bakhtiari sheep. Animal Genetics, 49(5), 488-491. Doi: 10.1111/age.12700.
2. Abdoli, R., Mirhoseini, S. Z., Ghavi Hossein-Zadeh, N., Zamani, P., Moradi, M. H., Ferdosi, M. H., Gondro, C., (2019). Genome-wide association study of first lambing age and lambing interval in sheep. Small Ruminant Research, 178, 43–45. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2019.07.014
3. Begum, F., Ghosh, D., Tseng, G. C., & Feingold, E. (2012). Comprehensive literature review and statistical considerations for GWAS meta-analysis. Nucleic Acids Research, 40, 3777–3784. doi: 10.1093/nar/gkr1255.
4. Bohlouli, M., Mohammadi, H., & Alijani, S. (2013). Genetic evaluation and genetic trend of growth traits of Zandi sheep in semi-arid Iran using random regression models. Small Ruminant Research, 114, 195–201. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2013.07.005
5. Bouwman, A. C., Daetwyler, H. D., Chamberlain, A. J., Ponce, C. Sargolzaei, M., Schenkel, F. S., Sahana, G., Govignon-Gion, A., Boitard, S., Dolezal, M., Pausch, H., Brøndum, R. F., Bowman, P. J., Thomsen, B., Guldbrandtsen, B., Lund, M. S., & Hayes, B. J. (2018). Meta-analysis of genome-wide association studies for cattle stature identifies common genes that regulate body size in mammals. Nature Genetics, 50, 362–367. doi: 10.1038/s41588-018-0056-5.
6. Bradbury, P. J., Zhang, Z., Kroon, D. E., Casstevens, T. M., Ramdoss, Y., & Buckler, E. S. (2007). TASSEL: Software for association mapping of complex traits in diverse samples. Bioinformatics, 23(19), 2633-2635. doi: 10.1093/bioinformatics/btm308.
7. El-Halawany, N., Zhou, X., Al-Tohamy, A. F., El-Sayd, Y. A., Shawky, A. E., Michal, J. J., & Jiang, Z. (2016). Genome-wide screening of candidate genes for improving fertility in Egyptian native Rahmani sheep. Animal Genetics, (4), 513. doi: 10.1111/age.12437.
8. Esmaeili-Fard, S. M., Gholizadeh, M., Hafezian, S. H., & Abdollahi-Arpanahi, R. (2021). Genes and pathways affecting sheep productivity traits: Genetic parameters, genome-wide association mapping, and pathway enrichment analysis. Frontiers in Genetics, 1, 1351. doi: 10.3389/fgene.2021.710613.
9. Fortes, M. R. S., Reverter, A., Kelly, M., McCulloch, R., & Lehnert, S. A. (2013). Genome-wide association study for inhibin, luteinizing hormone, insulin-like growth factor 1, testicular size and semen traits in bovine species. Andrology, 1, 644–650. doi: 10.1111/j.2047-2927.2013.00101.x.
10. Fritsche, L. G., Igl, W., Bailey, J. N., Grassmann, F., Sengupta, S., Bragg‐Gresham, J. L., & Heid, I. M. (2016). A large genome‐wide association study of age‐related macular degeneration highlights contributions of rare and common variants. Nature Genetics, 48(2), 134-143. doi: 10.1038/ng.3448.
11. Gebreyesus, G., Buitenhuis, A. J., Poulsen, N. A., Visker, M. H. P. W., Zhang, Q., van Valenberg, H. J. F., & Bovenhuis H. (2019). Combining multi-population datasets for joint genome-wide association and meta-analyses: The case of bovine milk fat composition traits. Journal of Dairy Science, 102(12), 11124-11141. doi: 10.3168/jds.2019-16676.
12. Gholizadeh, M., & Esmaeili-Fard, S. M. (2022). Multi-population joint genome-wide association study to detect genomic regions associated with litter size in sheep. Animal Production Research, 11(3), 15-26. (In Persian) doi:10.22124/AR.2022.21763.1688
13. Gorski, M., Günther, F., Winkler, T. W., Weber, B., & Heid, I. M. (2019). On the differences between mega- and meta-imputation and analysis exemplified on the genetics of age-related macular degeneration. Genetic Epidemiology, 43(5), 559-576. doi: 10.1002/gepi.22204.
14. Ghiasi, H., & Abdollahi-Arpanahi, R. (2021). The candidate genes and pathways affecting litter size in sheep. Small Ruminant Research, 205, 106546. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2021.106546
15. Hernández-Montiel, W., Martínez-Núñez, M. A., Ramón-Ugalde, J. P., Román-Ponce, S. I., Calderón-Chagoya, R., & Zamora-Bustillos, R. (2020). Genome-wide association study reveals candidate genes for litter size traits in Pelibuey sheep. Animals (Basel), 10(3), 434. doi: 10.3390/ani10030434.
16. Helms, C. (1990). Salting out procedure for human DNA extraction. retrieved april 20, 2010, from http://humgen.wustl.edu/hdk_lab_manual/dna/dna2.html
17. Hong, E. J., Park, S. H., Choi, K. C., Leung, P. C. K., & Jeung, E. B. (2006). Identification of estrogen-regulated genes by microarray analysis of the uterus of immature rats exposed to endocrine disrupting chemicals. Reproduction Biological Endocrinology, 4, 1–12. doi: 10.1186/1477-7827-4-49.
18. Johnston, S. E., McEwan, J. C., Pickering, N. K., Kijas, J. W., Beraldi, D., Pilkington, J. G., Pemberton, J. M., & Slate, J. (2011). Genome-wide association mapping identifies the genetic basis of discrete and quantitative variation in sexual weaponry in a wild sheep population. Molecular Ecology, 20, 2555–2566. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05076.x.
19. Lehnert, S., & Reverter, T. (2013). Genome-wide association study of tropical composite bulls for reproduction traits. CSIRO Animal, Food and Health Sciences, Published by Meat & Livestock Australia Limited.
20. Marjanovic, J., & Calus, M. P. L. (2020). Factors affecting accuracy of estimated effective number of chromosome segments for numerically small breeds. Journal of Animal Breeding and Genetics, 138, 151-160. doi: 10.1111/jbg.12512.
21. Messer, L. A., Wang, L., Yelich, J., Pomp, D., Geisert, R. D., & Rothschild, M. F. (1996). Linkage mapping of the retinol binding protein 4 (RBP4) gene to porcine chromosome 14. Mammalian Genome, 7, 396-410. doi: 10.1007/s003359900117.
22. Money, D., Gardner, K., Migicovsky, Z., Schwaninger, H., Zhong, G. Y., & Myles, S. (2015). LinkImpute: fast and accurate genotype imputation for nonmodel organisms. G3: Genes, Genomes, Genetics, 5(11), 2383-2390. doi: 10.1534/g3.115.021667.
23. Purcell, S., Neale, B., Todd-Brown, K., Thomas, L., Ferreira, M. A., Bender, D., & Sham P. C. (2007). PLINK: A tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. The American Journal of Human Genetics, 81(3), 559-575. doi: 10.1086/519795.
24. Ramos, Z., Garrick, D. J., Blair, H. T., Vera, B., Ciappesoni, G., & Kenyon, P. R. (2023). Genomic Regions associated with wool, growth and reproduction traits in Uruguayan Merino sheep. Genes, 14, 167. doi: 10.3390/genes14010167.
25. Tsartsianidou, V., Pavlidis, A., Tosiou, E., Arsenos, G., Banos, G., & Triantafyllidis A. (2023). Novel genomic markers and genes related to reproduction in prolific Chios dairy sheep: A genome-wide association study. Animal, (3), 100723. doi: 10.1016/j.animal.2023.100723.
26. Tenghe, A. M. M., Bouwman, A. C., Berglund, B., Strandberg, E., de Koning, D. J., & Veerkamp, R. F. (2016). Genome wide association study for endocrine fertility traits using single nucleotide polymorphism arrays and sequence variants in dairy cattle. Journal of Dairy Science, 99(7), 5470-5485. doi: 10.3168/jds.2015-10533.
27. Wang, S., Dvorkin, D., & Da, Y. (2012). SNPEVG: A graphical tool for GWAS graphing with mouse clicks. BMC Bioinformatics, 13, 319. doi: 10.1186/1471-2105-13-319.
28. Xu, S. S., Gao, L., Xie, X. L., Ren, Y. L., Shen, Z. Q., Wang, F., & Li, M. H. (2018). Genome-wide association analyses highlight the potential for different genetic mechanisms for litter size among sheep breeds. Frontiers in Genetics, 9, 118. doi: 10.3389/fgene.2018.00118.
29. Ye, H., Li, X., Zheng, T., Hu, C., Pan, Z., Huang, J., Li, J., Li, W., & Zheng, Y. (2017). The hippo signaling pathway regulates ovarian function via the proliferation of ovarian germline stem cells. Cell Physiological Biochemistry, 41, 1051–1062. doi: 10.1159/000464113
30. Zhang, Z., Sui, Z., Zhang, J., Li, Q., Zhang, Y., Wang, C., Li, X., & Xing, F. (2022). Identification of signatures of selection for litter size and pubertal initiation in two sheep populations. Animals, 12, 2520. doi: 10.3390/ani12192520.