عنوان پایان‌نامه
کاوش ژنومیکی نشانه های انتخاب در نژادهای مختلف گاومیش ایرانی
- رشته تحصیلی
- ژنتیک و اصلاح نژاد دام
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6429;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69426
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهدی مخبر
- استاد راهنما
- محمد مرادی شهربابک, مصطفی صادقی
- چکیده
- شناسایی مناطق ژنومی که هدف انتخاب بوده¬اند یکی از بحث برانگیزترین مباحث در حوزه¬ی تحقیقات ژنتیک حیوانی، بخصوص در حیوانات اهلی می¬باشد. در این مطالعه، پویش کل ژنوم برای شناسایی مناطقی از ژنوم که در گاومیش¬های آذری، خوزستانی و مازندرانی هدف انتخاب¬های طبیعی یا مصنوعی قرار گرفته¬اند، انجام شده است. بدین منظور 412 رأس گاومیش رودخانه¬ای شامل جمعیت¬های آذری (262 رأس)، خوزستانی (123 رأس) و مازندرانی (27 رأس)، بوسیله¬ آرایه-های ژنومی Axiom® Buffalo Genotyping 90K تعیین ژنوتیپ شدند. جهت جستجوی نشانه¬های انتخاب از برآوردگر نااریب FST (تتا) استفاده شد. در مجموع 9، 14 و 15 منطقه از ژنوم که نشانگرهای SNP آنها بالاتر از 1/0 درصد حد بالای توزیع تجربی تتا بودند، به ترتیب به¬عنوان نشانه¬های انتخاب برای مقایسات آذری - خوزستانی، آذری - مازندرانی و خوزستانی - مازندرانی شناسایی شده و مورد بررسی¬های بیشتر قرار گرفتند. در کنار این روش، آماره¬ EHH (بر مبنای عدم تعادل لینکاژی) برای تأیید مناطق ژنومی تحت انتخاب شناسایی شده بوسیله روش تتا مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بررسی¬های مکمل حاکی از انطباق نسبتاً مناسب آماره EHH با آماره تتا بود ولی در برخی موارد انطباقی بین آماره¬ها وجود نداشت. در بخش دیگر، مطالعات پیوستگی ژنوم با یکسری صفات فنوتیپی (صفت تولید شیر و صفات تیپ از قبیل طول بدن، محیط ناحیه سینه، عمق بدن، اندازه هیپ، پین و هیپ-پین و ارتفاع از جدوگاه حیوان) با استفاده از بسته نرم¬افزاری GenABEL انجام گرفت. نواحی مربوط به نشانگرهای SNP شناسایی شده به همراه مناطق اطراف هر SNP مورد بررسی¬های بیشتر قرار گرفتند. مناطق ژنومی انتخاب شده از آنالیزهای جستجوی نشانه¬های انتخاب با مناطق ژنومی متناظر آن روی ژنوم گاو (UMD3.1 Bos Taurus Genome) انطباق داده شد، در این بررسی به ترتیب 53، 105 و 80 ژن از مقایسات ژنومی آذری - خوزستانی، آذری - مازندرانی و خوزستانی - مازندرانی شناسایی شدند. در مرحله بعد آنالیزهای Gene Ontology با استفاده از اطلاعات بدست آمده از هر بخش و بوسیله نرم¬افزار DAVID انجام گرفت. سپس خروجی بدست آمده از DAVID به جهت بررسی¬های بیشتر مسیرهای بیولوژیکی به نرم¬افزار EnrichmentMap Cytoscape plug-in انتقال داده شد. ولی هیچ مسیر بیولوژیکی معنی¬داری از آنالیزهای Gene Ontology مشاهده نشد. در هر صورت، ژن¬های متعددی که در نواحی شناسایی شده بر اساس عملکرد می-توانند بعنوان کاندیداهای تحت انتخاب مطرح باشند. برخی از این ژن¬ها در مناطق تحت انتخاب با مطالعات قبلی هم-خوانی داشتند و بیشتر در مسیرهای بیولوژیکی مرتبط با رشد، وزن بدن، فرآیندهای متابولیکی و مرگ سلولی، تولید شیر و ترکیبات آن، تعداد سلول¬های شیر، صفات تیپ و مسیرهای بیولوژیکی مرتبط با اهلی شدن از قبیل حس بویایی، مغز و توسعه سیستم¬های عصبی، پروتئین¬های شوک حرارتی و سیستم ایمنی نقش دارند. همچنین، بررسی QTL¬های موجود در مناطق تحت انتخاب نشان داد که این QTL¬ها با بعضی صفات اقتصادی مهم گاومیش از قبیل راندمان تبدیل غدایی، چربی درون ماهیچه و زیر پوست، تردی گوشت، تولید و ترکیبات شیر و ترکیبات شیر، درصد پروتئین و چربی شیر، ساختار پستانی، اندازه گوساله، بچه¬اندازی، باروری نرها، طول دوره آبستنی، گوساله¬زایی آسان، طول عمر اقتصادی و تعداد سلول¬های موجود در شیر ارتباط دارند. مطابق انتظار نشانگرهای SNP شناسایی شده از مطالعات پیوستگی با صفت تولید شیر و صفات تیپ تولید ارتباط نشان دادند. مهمترین ژن مرتبط با تولید شیر ژن SCOS2 بود و روی کروموزوم 5 قرار داشت. همچنین برای صفات تیپ، برخی نشانگرهای SNP شناسایی شده با رشد و ساختار استخوان در حیوانات ارتباط نشان دادند و این نتایج با مطالعات قبیلی هم¬خوانی داشت. در هر حال نیاز به بررسی¬های پیوستگی و عملکردی بیشتری جهت شناسایی عملکرد ژن¬ها می¬باشد. همچنین بررسی بیشتر QTL¬های مرتبط با مناطق ژنومی انتخاب شده از مطالعات جستجوی نشانه¬های انتخاب و مطالعات پیوستگی ضروری است.
- Abstract
- Identification of genomic regions that have been targets of selection is one of the most challenging areas of research in animal genetics, particularly in livestock. We carried out a genome-wide scan for signatures of positive selection to identify genomic regions that had been under selection in Iranian Azari, Khuzestani and Mazandrani buffalo breeds. A total of 412 water buffalo from Azari (N=262), Khuzestani (N=123) and Mazandrani (N=27) buffalo breeds were genotyped using Axiom® Buffalo Genotyping 90K Array. The pair-wise unbiased estimates of FST (Theta) proposed by Weir and Cockerham was applied to detect signatures of selection between each two breeds. Scan of the genome revealed 9, 14 and 15 regions that exceeding the 0.1 percent threshold of the empirical posterior distribution, these regions were identified as differentially selected regions between Azari-Khuzestani, Azari-Mazandrani and Khuzestani-Mazandrani buffalo breeds, respectively. Also beside population diffrentation method to capture sweep signature, median homozygosity (based on site frequency) and EHH (based on linkage disequilibrium) statical tests were performed on selected regions from FST analysis to verify selected regions from Theta test. In most of cases the results of these two methods were in agrement with results of Theta test. But in some cases the results of EHH was inconsistant with Theta test. Associations between SNP genotypes and phenotypes (milk production trait and some type traits such as .body length, chest circumistance, chest depth, hip, pin, hip-pin and sholder height) were analyzed by fitting all SNP simultaneously using the fitted procedure of GenABEL package, and the SNPs that strongly associated with mentioned traits were used for furthre analysis. These selected genomic regions from sweep signature and genome wide association study analysises were surveyed to find encoding putative candidate genes from the corresponding areas in UMD3.1 Bos Taurus Genome Assembly by Biomart and 53, 105 and 80 genes were extracted for Azari-Khuzestani, Azari-Mazandrani and Khuzestani-Mazandrani compartion, respectively. Then gene ontology analysis was performed by DAVID to detecting biological network among provided genes from regions under selection. Finally, the Enrichment Map Cytoscape plug-in was used to construct networks. But, there no significant biological pathway was found in gene ontology analysis. By the way, various genes that were founded within these regions can be considered as candidates under selection based on function. Most of the genes under selection were found are consistent with some previous studies and to be involved in number of processes such as growth, body weight, metabolic pathways and apoptosis, meat quality, milk production, milk component, somatic cell score, type traits and domestication-related changes include olfactory receptor, brain and neural system development, heat shock proteins and immune systems. Also, survey on extracted QTLs was shown that these QTLs involved in some economicl important traits in buffalo such as feed conversion ratio, subcutaneous fat, Marbling score, meat tenderness, body weight, average daily gain, type, Meat tenderness, milk production conentent, udder attachment, calf size, Stillbirth, male fertility, gestation length, calving ease, length of productive life and somatic cell score traits. However, it will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of these genes. The GWAS identified SNPs associated with milk yield and type traits. The most important gene associated with milk trait was SCOS2 gene on chromosome 5. For type traits, some of identified SNPs associated with growth and bone structure in animals and are consistent with some previous studies. However, it will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of these genes and survey on QTLs related to selected regions.
