بررسی ژنومی ساختار جمعیتی و عدم تعادل پیوستگی در برخی از نژاد‌های گوسفند بومی ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ژنتیک و اصلاح نژاد دام و استاد، گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

2 استاد، گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

3 استادیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک

4 استادیار، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

5 پژوهشگر مرکز علوم بالینی مغز، دانشگاه ادینبرو، انگلستان

چکیده

فن‌آوری‌های ژنومی مانند تعیین ژنوتیپ با کارایی بالا بر اساس آرایه‌های SNP، پتانسیل بالایی برای رمزگشایی معماری ژنتیکی صفات پیچیده دارد و اطلاعات زمینه‌ای در مورد ساختار ژنوم در حیوانات اهلی، از قبیل میزان عدم تعادل پیوستگی (LD) فراهم می‌کند. در این پژوهش، از آرایه ژنومیIllumina Ovine SNP50K BeadChip برای تخمین و مقایسه عدم تعادل پیوستگی، اندازه مؤثر جمعیت (Ne) و هتروزیگوسیتی در سه جمعیت گوسفند ایرانی شامل گوسفند افشاری (41 رأس)، مغانی (35 رأس) و قزل (35 رأس) استفاده شد. میانگین LD (اندازه‌گیری شده توسط r2) بین SNP‌های مجاور با میانگین فاصله 58، 56 و 56 کیلو باز برای همه کروموزوم‌ها به‌ترتیب 207/0±151/0 برای نژاد افشاری، 190/0±131/0 برای نژاد مغانی و 184/0±121/0 برای نژاد قزل بود. کروموزوم 2 در نژاد افشاری و قزل و 12 در نژاد مغانی بیشترین میانگین r2 را در کروموزوم‌های اتوزوم هر نژاد داشتند. نژاد قزل بالاترین مقدار تنوع ژنتیکی را بر اساس اندازه مؤثر جمعیت و هتروزیگوسیتی نشان داد، در حالی که کمترین مقدار تنوع ژنتیکی در نژاد افشاری مشاهده شد. با توجه به مقادیر پایین عدم تعادل پیوستگی در این بررسی، نتایج مشخص کرد برای به‌دست آمدن صحت 85 درصدی در بررسی‌های انتخاب ژنومی و مطالعات پویش پیوستگی ژنومی به آرایه‌های با تراکم نشانگری بالاتر از 50Kb نیاز خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


بارانی، س.، مرادی شهربابک، م.، نجاتی جوارمی، ا.، مرادی، م. ح.، قلی­زاده، م. و خان سفید، م. (1396). بررسی الگوی عدم تعادل پیوستگی در سه نژاد از گوسفندان بومی ایران. مجله علوم دامی ایران. دوره 48: شماره 1، ص ص. 18-11.

قلی­زاده، م.، رحیمی میانجی، ق. و نجاتی جوارمی، ا. (1393). بررسی الگوی عدم تعادل لینکاژی و مطالعه ارتباط ژنومی هاپلوتیپی جهت شناسایی مناطق ژنومی موثر بر دو قلوزایی در گوسفندان نژاد بلوچی. مجله پژوهش­های تولیدات دامی. دوره 5: شماره 10، ص ص. 178-166.

مرادی، م. ح.، خلت­آبادی­فراهانی، ا. ح. و نجاتی جوارمی، ا.  (1396). ارزیابی ژنگانی اندازه مؤثر جمعیت برخی از نژادهای گوسفند ایرانی با استفاده از اطلاعات عدم تعادل پیوستگی. مجله علوم دامی ایران. دوره 48: شماره 1، ص ص. 49-39.

Al‑Mamun, H.A., Clark, S.A., Kwan, P. and Gondro, C. (2015). Genome‑wide linkage disequilibrium and genetic diversity in five populations of Australian domestic sheep. Genetics Selection Evolution. 47: 90.

Barbato, M., Orozco-terWengel, P., Tapio, M. and Bruford, M.W. (2015). SNeP: a tool to estimate trends in recent effective population size trajectories using genome-wide SNP data. Frontiers in Genetics. 6: 109.

Boettcher, P.J., Tixier-Boichard, M., Toro, M.A., Simianer, H., Eding, H., Gandini, G. et al. (2010). Objectives, criteria and methods for using molecular genetic data in priority setting for conservation of animal genetic resources. The Journal of Animal Genetics. 41: 64–77.

Browning, B.L. and Browning, S.R. (2009). A unified approach to genotype imputation and haplotype‑phase inference for large data sets of trios and unrelated individuals. American Journal of Human Genetics. 84: 210–223.

Corbin, L.J., Blott, S.C., Swinburne, J.E., Vaudin, M., Bishop, S.C. and Woolliams, J.A. (2010). Linkage disequilibrium and historical effective population size in the thoroughbred horse. The Journal of Animal Genetics. 41: 8–15.

Du, F.X., Clutter, A.C. and Lohuis, M.M. (2007). Characterizing linkage disequilibrium in pig populations. International Journal of Biological Science. 3: 166–78.

Espigolan, R., Baldi, F., Boligon, A.A., Souza, F.R., Gordo, D.G., Tonussi, R.L. et al. (2013). Study of whole genome linkage disequilibrium in Nellore cattle. BMC Genomics. 14: 305.

Frankham, R., Corey, J.A.B. and Barry, W.B. (2014). Genetics in conservation management: Revised recommendations for the 50/500 rules, Red List criteria and population viability analyses. Biological Conservation.170: 56-63.

Garcia‑Gamez, E., Sahana, G., Gutierrez‑Gil, B. and Arranz, J.J. (2012). Linkage disequilibrium and inbreeding estimation in Spanish Churra sheep. BMC Genetics. 13: 43.

Hayes, B.J., Visscher, P.M., McPartlan, H.C. and Goddard, M.E. (2003). Novel multilocus measure of linkage disequilibrium to estimate past effective population size. Genome Research. 13: 635–643.

Hill, W.G. (1974). Estimation of linkage disequilibrium in randomly mating populations. Heredity. 33: 229–39.

Hill, W.G. and Weir, B.S. (1994). Maximum likelihood estimation of gene location by linkage disequilibrium. The American Journal of Human Genetics. 54: 705–14.

Karlsson, E.K., Baranowska, I., Wade, C.M., Salmon Hillbertz, N.H.C., Zody, M.C., Anderson, N. et al. (2007). Efficient mapping of mendelian traits in dogs through genome-wide association. Nature Genetics. 39: 1321–1328.

Khatkar M.S., Nicholas, F.W., Collins, A.R., Zenger, K.R., Cavanagh, J.A., Berris, W. et al. (2008). Extent of genome-wide linkage disequilibrium in Australian Holstein-Friesian cattle based on a high-density SNP panel. BMC Genomics. 9: 187.

Kijas, J.W., Lenstra, J.A., Hayes, B., Boitard, S., Porto Neto, L.R. et al. (2012). Genome wide analysis of the world’s sheep breeds reveals high levels of historic mixture and strong recent selection. PLoS Biology. 10: e1001258.

Kijas, J.W., Porto‑Neto, L., Dominik, S., Reverter, A., Bunch, R., McCulloch, R. et al. (2014). Linkage disequilibrium over short physical distances measured in sheep using a high‑density SNP chip. The Journal of Animal Genetics. 45: 754–757.

Kijas, J.W., Townley, D., Dalrymple, B.P., Heaton, M.P., Maddox, J.F. et al. (2009). A genome wide survey of SNP variation reveals the genetic structure of sheep breeds. PLoS One. 4: e4668.

Kim, E.S., Elbeltagy, A.R., Aboul-Naga, A.M., Rischkowsky, B., Sayre, B., Mwacharo, J. M. and Rothschild, M.F. (2016). Multiple genomic signatures of selection in goats and sheep indigenous to a hot arid environment. Heredity. 116: 255–264.

Kosgey, I.S. and Okeyo, A.M. (2007). Genetic improvement of small ruminants in low-input, smallholder production systems: technical and infrastructural issues. Small Ruminant Research. 70: 76-88.

Lewontin, R.C. (1964).The interaction of selection and linkage.i. general considerations; heterotic models. Genetics and Molecular Biology. 49: 49–67.

Li, M.H., Strandén, I., Tiirikka, T., Sevón-Aimonen, M.L. and Kantanen, J. (2011). A comparison of approaches to estimate the inbreeding coefficient and pairwise relatedness using genomic and pedigree data in a sheep population. PLoS ONE. 6: e26256.

Mastrangelo, S., Gerlando, R.D., Tolone, M., Tortorici, L. Sardina, M.T., Portolano, B. and International Sheep Genomics Consortium. (2014). Genome wide linkage disequilibrium and genetic structure in Sicilian dairy sheep breeds. BMC Genetics. 15: 108.

Meadows, J.R.S., Chan, E.K.F. and Kijas, J.W. (2008). Linkage disequilibrium compared between five populations of domestic sheep. BMC Genetics. 9: 61.

 Meuwissen T.H.E. and Goddard, M.E. (2000). Fine mapping of quantitative trait loci using linkage disequilibrium with closely linked marker loci. Genetics. 155: 421–430.

Meuwissen T.H.E., Hayes, B.J. and Goddard, M.E. (2001). Prediction of total genetic value using genome wide dense marker maps. Genetics. 155: 945–959.

Porto‑Neto, L.R., Kijas, J.W. and Reverter, A. (2014). The extent of linkage disequilibrium in beef cattle breeds using high‑density SNP genotypes. Genetics Selection Evolution. 46: 22.

Purcell, S., Neale, B., Todd-Brown, K., Thomas, L., Ferreira, M.A.R., Bender, D. et al. (2007). PLINK: a toolset for whole-genome association and population-based linkage analysis. The American Journal of Human Genetics. 81: 559-575.

Qanbari, S., Pimentel, E.C., Tetens, J., Thaller, G., Lichtner, P., Sharifi, A.R. and Simianer, H. (2010). The pattern of linkage disequilibrium in German Holstein cattle. The Journal of Animal Genetics. 41: 346–356.

Rao, Y.S., Liang, Y., Xia, M.N., Shen, X., Du, Y.J., Luo, C.G. et al. (2008). Extent of linkage disequilibrium in wild and domestic chicken populations. Hereditas. 145: 251–257.

Tenesa, A., Navarro, P., Hayes, B.J., Duffy, D.L., Clarke, G.M., Goddard, M.E. and Visscher, P.M. (2007). Recent human effective population size estimated from linkage disequilibrium. Genome Research. 17: 520–526.

Teo, Y.Y., Fry, A.E., Clark, T.G., Tai, E.S. and Seielstad, M. (2007). On the usage of HWE for identifying genotyping errors. Annals of Human Genetics. 71: 701-703.

Uimari, P. and Tapio, M. (2011). Extent of linkage disequilibrium and effective population size in Finnish Landrace and Finnish Yorkshire pig breeds. The Journal of Animal Science. 89: 609–614.

 Vozzi, P.A., Marcondes, C.R., Bezerra, L.A.F. and Lobo, R.B. (2007). Pedigree Analyses in the Breeding Program for Nellore Cattle. Genetics and Molecular Research. 29: 482–485.

Wimmer, V.,  Albrecht, T.,  Auinger, H.J. and  Schön, C.C. (2012). Synbreed: a framework for the analysis of genomic prediction data using R. Bioinformatics. 28(15): 2086–2087.

Zhao, H., Nettleton, D. and Dekkers, J.C.M. (2007). Evaluation of linkage disequilibrium measures between multi-allelic markers as predictors of linkage disequilibrium between single nucleotide polymorphisms. Genetics Research. 89: 1–6. anguage:EN-US;mso-fareast-language:EN-US;mso-bidi-language:AR-SA'>)2014(.  Effects of dietary betaine supplementation subjected to heat stress on milk performances and physiology indices in dairy cow. Genetics and Molecular Research. 13 (3): 7577-7586. ","serif"; mso-bidi-font-family:"B Zar";color:black;mso-themecolor:text1;text-decoration: none;text-underline:none'>Kucuk, O. (2003). Dietary vitamin C and folic acid supplementation Ameliorates the detrimental effects off heat stress in Japanese quail. The Journal of nutrition. 133: 1882-1886.

 

Sherwood, T.A.; Alphin; R.L., Saylor W.W. and White, H.B. III. (1993). Folate metabolism and deposition in eggs by laying hens. Archives of biochemistry and biophysics. 307:66-72.

Tactacan, G.B, Jing, M., Thiessen, S., Rodriguez-Lecompte, J.C, O‟Connor, D.L., Guenter, W. and House, J.D. (2010). Characterization of folate-dependent enzymes and indices of folate status in laying hens supplemented with folic acid or 5-methyltetrahydrofolate. Poultry. Science. 89:688-696.

Weise F.G. (1976). An investigation of the role of fiber, Kilocalories and vitamin B6 on serum and egg cholesterol in the laying hen. M. Sc, Thesis, Cornell Univ.