شناسایی نشانه‌های انتخاب مرتبط با مقاومت به بیماری یون (JD) در نژادهای بز

پژوهشهای علوم دامی ایران

مقاله 11، دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 55، مهر 1402، صفحه 463-473   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijasr.2023.80444.1120

نویسندگان

حسین محمّدی^{* 1}؛ محمد شمس اللهی²

¹گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

²گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

چکیده

پاراتوبرکلوزیس یا بیماری یون (JD) یکی از بیماری­های مهم مزمن التهاب روده­ای در نشخوارکنندگان است. هدف پژوهش حاضر، شناسایی نشانه­های انتخاب با استفاده از آماره ناِاُریب تتا مرتبط با مقاومت به بیماری یون در دو نژاد بز جانیکا و سیریانا می­باشد. به این منظور، مجموع 331 حیوان برای 53345 جایگاه نشانگری SNP با استفاده از تراشه­های Caprine SNP50 BeadChip تعیین ژنوتیپ شدند. پس از کنترل کیفیت داده­های اولیه در نهایت، 51182 نشانگر SNP و 326 رأس دام وارد آنالیزهای بعدی شدند. حیوانات مورد استفاده بر اساس آزمون آنتی­بادی سرم خون (الایزا) در دو دسته مقاوم به بیماری یا سالم (162) و بیمار (164) گروه­بندی شدند. با در نظر گرفتن صدک 9/99 کل ارزش­های تتا، سیزده ناحیه ژنومی در نژاد جانیکا روی کروموزوم­های 1، 5، 7 (دو منطقه)، 8، 9 (دو منطقه)، 11، 16، 17، 18 و 20 (دو منطقه) شناسایی شدند. همچنین، در نژاد سیریانا نواحی ژنومی روی کروموزوم­های 3، 5 (دو منطقه)، 10، 12، 16، 17، 18، 23، 24 و 29 بالاتر از این دامنه بودند، شناسایی شدند. بررسی ژن­های گزارش شده در این مناطق نشان داد که در داخل یا مجاورت این نواحی، ژن­های IL4، IL13، TLR2، TLR4، IFNGR1، PGLYRP1، CHI3L2، PPFIBP1 و DENND5B قرار داشتند. بررسی بیوانفورماتیکی این مناطق نشان داد، ژن­های موجود در این مناطق با سیستم ایمنی، مقاومت به بیماری و عفونت باکتریایی، پاسخ به استرس اکسیداتیو و سرکوب سرطان مرتبط هستند. نتایج این تحقیق می­تواند منبع اطلاعاتی ارزشمندی در زمینه شناسایی مناطق ژنومی و در نتیجه، ژن­های مرتبط با بیماری یون در نژادهای مختلف بز فراهم آورد.

کلیدواژه‌ها

آماره تتا؛ بیماری یون؛ سیستم ایمنی؛ سیگنال‌های انتخاب

مراجع

1. Abbasi Moshaii, B. (2018). Genomic scan for selection signatures and identification of some candidate regions associated with mastitis in German Holstein cattle. Ph.D. Thesis of Animal Breeding and Genetics, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Iran. 128.
2. Abioja, M. O., Logunleko, M. O., Majekodunmi, B. C., Adekunle, E. O., Shittu, O. O., Odeyemi, A. J., Nwosu, E. U., Oke, O. E., Iyasere, O. S., Abiona, J. A., & Williams, T. J. (2022). Roles of candidate genes in the adaptation of goats to heat stress: A review. Small Ruminant Research, 2,106878. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2022.106878.
3. Akey, J. M., Zhang, G., Zhang, K., Jin, L., & Shriver, M. D. (2002). Interrogating a high-density SNP map for signatures of natural selection. Genome Research, 12(12), 1805-1814. doi: 10.1101/gr.631202
4. Asadollahpour Nanaei, H., Kharrati-Koopaee, H., & Esmailizadeh, A. (2022). Genetic diversity and signatures of selection for heat tolerance and immune response in Iranian native chickens. BMC Genomics, 23(1),224. doi: 10.1186/s12864-022-08434-7.
5. Azizpour, N., Khelatabadi, A., Moradi, M., Mohammadi, H. (2020). Genome-wide association study based on gene-set enrichment analysis associated with milk yield in Holstein cattle. Journal of Animal Science Research, 30(1), 79-92. (In Persian). doi: 10.22034/as.2020.11009.
6. Chen, Q., Wang, Z., Sun, J., Huang, Y., Hanif, Q., Liao, Y., & Lei, C. (2020). Identification of genomic characteristics and selective signals in a Du'an Goat Flock. Animals (Basel), 10(6),994. doi: 10.3390/ani10060994.
7. Cui, X., Chang, Z., Dang, T., Meng, J., Wang, P., Wu, J., & Chai, J. (2022). TNF upregulates peptidoglycan recognition protein 1 in esophageal cancer cells to clear the path to its signaling: Making the "enemy" a friend. Archives of Biochemistry and Biophysics, 722,109192. doi: 10.1016/j.abb.2022.109192.
8. Duarte, I. N. H., Bessa, A. F. O., Rola, L. D., Genuíno, M. V. H., Rocha, I. M., Marcondes, C. R., Regitano, L. C. A., Munari, D. P., Berry, D. P., & Buzanskas, M. E. (2022). Cross-population selection signatures in Canchim composite beef cattle. PLoS One, 17(4),e0264279. doi: 10.1371/journal.pone.0264279.
9. Gao, Y., Jiang, J., Yang, S., Cao, J., Han, B., Wang, Y., Zhang, Y., Yu, Y., Zhang, S., & Zhang Q. (2018). Genome-wide association study of Mycobacterium avium subspecies Paratuberculosis infection in Chinese Holstein. BMC Genomics, 19(1),972. doi: 10.1186/s12864-018-5385-3.
10. Ghoreishifar, S. M., Eriksson, S., Johansson, A. M., Khansefid, M., Moghaddaszadeh-Ahrabi, S., Parna, N., Davoudi, P., & Javanmard, A. (2020). Signatures of selection reveal candidate genes involved in economic traits and cold acclimation in five Swedish cattle breeds. Genetic Selection Evolution, 52(1),52. doi: 10.1186/s12711-020-00571-5.
11. Javan Nikkhah, M. (2019). Identification of selective signatures associated with resistance to bovine leukosis (BLV) in Iranian Holstein cows. D. Thesis of Animal Breeding and Genetics, Tehran University, Iran. 139.
12. Khaltabadi Farahani, A. H., mohammadi, H., & moradi, H. (2020). Gene set enrichment analysis using genome-wide association study to identify genes and pathways associated with litter size in various sheep breeds. Animal Production, 22(3), 325-335. (In Persian). doi: 10.22059/jap.2020.292715.623468.
13. Kim, H., Song, K. D., Kim, H. J., Park, W., Kim, J., & Lee, T. (2015). Exploring the genetic signature of body size in Yucatan miniature pig. PLoS one, 10,4e0121732. doi: 10.1371/journal.pone.0121732.
14. Kuenstner, J. T., Naser, S., Chamberlin, W., Borody, T., Graham, D. Y., McNees, A., Hermon-Taylor, J., Hermon-Taylor, A., Dow, C. T., & Kuenstner, L. (2017). The Consensus from the Mycobacterium avium paratuberculosis (MAP) Conference. Frontiers Public Health, 5,208. doi: 10.3389/fpubh.2017.00208.
15. Kijas, J. W., Lenstra, J. A., Hayes, B., Boitard, S., Porto Neto, L. R., San Cristobal, M., Servin, B., McCulloch, R., Whan, V., McEwan, J., & Dalrymple, B. (2012). International sheep genomics consortium members. Genome-wide analysis of the world's sheep breeds reveals high levels of historic mixture and strong recent selection. PLoS Biological, 10(2),e1001258. doi: 10.1371/journal.pbio.1001258.
16. McRae, K. M., McEwan, J. C., Dodds, K. G., & Gemmell, N. J. (2014). Signatures of selection in sheep bred for resistance or susceptibility to gastrointestinal nematodes. BMC Genomics, 15(1),637. doi: 10.1186/1471-2164-15-637.
17. Maiorano, A. M., Cardoso, D. F., Carvalheiro, R., Júnior, G. A. F., de Albuquerque, L. G., & de Oliveira, H. N. (2022). Signatures of selection in Nelore cattle revealed by whole-genome sequencing data. Genomics, 114(2),110304. doi: 10.1016/j.ygeno.2022.110304.
18. Minozzi, G., De Iorio, M. G., Palazzo, F., Gandini, G., Biffani, S., Paolillo, G., Ciani, E., Di Marco Lo Presti, V., Stella, A., & Williams, J. L. (2023). Genome-wide association study for antibody response to Mycobacterium avium paratubeculosis in goats. Animal Genetics, 54(1),78-81. doi: 10.1111/age.13271.
19. Purcell, S., Neale, B., Todd-Brown, K., Thomas, L., Ferreira, M. A., Bender, D., Maller, J., Sklar, P., de Bakker, P. I., Daly, M. J., & Sham, P. C. (2007). PLINK: A tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. American Journal of Human Genetics, 81(3),559-75. doi: 10.1086/519795.
20. Ramey, H., Decker, J., McKay, S., Rolf, M., Schnabel, R., & Taylor, J. (2013). Detection of selective sweeps in cattle using genome-wide SNP data. BMC Genomics, 14,382. doi: 10.1186/1471-2164-14-382.
21. Rostamzadeh Mahdabi, E., Esmailizadeh, A., Ayatollahi Mehrgardi, A., & Asadi Fozi, M. (2021). A genome-wide scan to identify signatures of selection in two Iranian indigenous chicken ecotypes. Genetic Selection Evolution, 53(1),72. doi: 10.1186/s12711-021-00664-9.
22. Saravanan, K. A., Panigrahi, M., Kumar, H., Parida, S., Bhushan, B., Gaur, G. K., Dutt, T., Mishra, B. P., & Singh, R. K. (2021). Genomic scans for selection signatures revealed candidate genes for adaptation and production traits in a variety of cattle breeds. Genomics, 113(3),955-963. doi: 10.1016/j.ygeno.2021.02.009.
23. Sweeney, R. W., Collins, M. T., Koets, A. P., McGuirk, S. M., & Roussel, A. J. (2012). Paratuberculosis (Johne's disease) in cattle and other susceptible species. Journal of Veterinary International Medicine, (6),1239-50. doi: 10.1111/j.1939-1676.2012.01019.x.
24. Wang, H. L., Li, Z. X., Wang, L. J., He, H., Yang, J., Chen, L., & Liu, X. L. (2013). Polymorphism in PGLYRP-1 gene by PCR-RFLP and its association with somatic cell score in Chinese Holstein. Research Veterinary Science, 95(2),508-14. doi: 10.1016/j.rvsc.2013.06.005.
25. Weir, B. S., & Cockerham, C. C. (1984). Estimating F‐statistics for the analysis of population structure. Evolution, 38(6),1358-1370. doi: 10.1111/j.1558-5646.1984.tb05657.x
26. Wright, S. (1965). The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating. Evolution, 1,395-420.
27. Zhu, C., Fan, H., Yuan, Z., Hu, S., Zhang, L., Wei, C., Zhang, Q., Zhao, F., & Du, L. (2015). Detection of selection signatures on the X chromosome in three sheep breeds. International Journal of Molecular Sciences, 16,20360-20374. doi: 10.3390/ijms160920360.