نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• فاطمه اسماعیلی لیما ¹
• محمد مرادی شهربابک ²
• حسین مرادی شهربابک ³
• علی جلیل سرقلعه ⁴

¹ گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. رایانامه: fatemeh.lima@ut.ac.ir

² نویسنده مسئول، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. رایانامه: moradim@ut.ac.ir

³ گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. رایانامه: hmoradis@ut.ac.ir

⁴ گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. رایانامه: ali_jalil17@ut.ac.ir

چکیده

هدف: متان یک گاز گلخانه‌ای قدرتمند است که پتانسیل گرمایش جهانی آن 2/27 برابر بیش‌تر از دی‌اکسیدکربن است. فرایند تخمیر در روده نشخوارکنندگان منجر به تولید گاز گلخانه‌ای قوی متان می‌شود. این پژوهش با هدف شناسایی نواحی ژنومی مرتبط با انتشار متان در نسبت‌های اسیدهای چرب فرّار استات به پروپیونات و پروپیونات به بوتیرات در گاو هلشتاین با استفاده از روش پویش کل ژنومی انجام شد.
روش پژوهش: نمونه‌های مو و مایع شکمبه (از طریق لوله مری) از 150 راس حیوان انتخاب‌شده براساس روش ارزش‌های اصلاحی صفت تولید شیر دوطرفه در یک گله پرورش گاو شیری صنعتی و مطابق با استانداردهای مربوطه نمونه‌گیری شد. بعد از اندازه‌گیری غلظت اسیدهای چرب فرّار مایع شکمبه، انتشار متان به‌ازای هر حیوان با استفاده از این اسیدها اندازه‌گیری شد. کارت مو 150 حیوان جهت ژنوتاپینگ برای شرکت GeneSeek در کشور آمریکا فرستاده شده بود و این نمونه‌ها با GGP-LD v4 SNP panel (حاوی SNPs30٬108) ژنوتایپ شده بودند. جهت کنترل کیفیت ژنوتایپینگ از نرم‌افزار PLINK 2.0 استفاده شده بود. کل SNPهای برآوردشده 29558 بود و بعد از کنترل کیفیت به تعداد 5723 از SNPها حذف شدند آنالیز GWAS برای شناسایی نواحی ژنومی مرتبط با انتشار متان: جهت شناسایی عوامل ثابت مؤثر بر صفت انتشار متان درGWAS، داده‌ها با استفاده از تجزیه واریانس حداقل مربعات با استفاده از رویه (GLM= Generalized linear model) در نرم‌افزار SAS نسخه 1/9 مورد آنالیز قرار گرفتند (SASS, 2002). آنالیز ارتباط بین ژنوتیپ‌ها و صفت انتشار متان با استفاده از یک مدل خطی مختلط در نرم‌افزار (19) plink انجام شد.
یافته‌ها: براساس، آنالیز تجزیه واریانس حداقل مربعات با استفاده از رویه GLM اثر بهاربند و سن حیوان برای صفت انتشار متان پیش‌بینی‌شده معنی‌دار بود (05/0P<). برای صفت‌های نسبت استات به پروپیونات و نسبت پروپیونات به بوتیرات به‌ترتیب پنج و دو اسنیپ معنی‌دار مشخص گردید که  SNPهای در ارتباط با صفت استات به پروپیونات در کروموزم‌های 3، 28 و SNPهای در ارتباط با صفت نسبت پروپیونات به بوتیرات در کروموزوم‌های 11 و 10 شناسایی گردید. با استفاده از Annotating، یکسری QTLهای مرتبط با انتشار متان، وزن بدن، دوره شیردهی و شیر تولیدی و ترکیب‌های آن اطراف بعضی از این SNPها نشان داده شد.
نتیجه‌گیری: این نتایج نشان‌دهنده پتانسیل انتخاب ژنتیکی برای کاهش انتشار متان به‌ازای هر حیوان را نشان می‌دهد، به‌طوری‌که بهبود حاصل از انتخاب ژنتیکی به‌دلیل توارث‌پذیری، تجمعی و دائمی‌بودن بسیار مفید می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• انتشار متان
• مطالعه پویش کل ژنومی
• گاو هلشتاین
• انتخاب ژنتیکی

عنوان مقاله [English]

Genome-Wide association study of Rumen Volatile fatty acid ratios in Holstein cattle

نویسندگان [English]

• Fatemeh Esmaeili Lima ¹
• Mohammad Moradi Shahr Babak ²
• Hossain Moradi Shahrbabak ³
• Ali Jalil Sarghale ⁴

¹ Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran. E-mail: fatemeh.lima@ut.ac.ir

² Corresponding Author, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran. E-mail: moradim@ut.ac.ir

³ Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran. E-mail: hmoradis@ut.ac.ir

⁴ Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran, City Karaj, Country Iran. E-mail: ali_jalil17@ut.ac.ir

چکیده [English]

Objective: Methane is a greenhouse gas that has a global warming potential of 27.2 times than of carbon dioxide. The ruminant gut produces methane a through a strong fermentation process, making methane a potent greenhouse gas. This research sought to identify genomic regions associated with methane emission in Holstein dairy cattle using a genome-wide association method and volatile fatty acid (VFA) ratios of acetate to propionate and propionate to butyrate.
Methods: Samples of Hair and rumen fluid (via an esophageal tube) were collected from 150 animals that were selected from an industrial Holstein dairy cattle herd based on the breeding values (EBV) of the bidirectional milk yield trait, using related standards for sampling. After measuring the concentration of volatile fatty acids (VFAs) in rumen fluid, we measured the concentration of these acids to determine methane emission for each animal. Hair cards samples were sent to the Gene Seek company (country of America), and the DNA samples were genotyped using SNP panel of GGP-LD v4' (30,108 SNPs). Genotyping results were quality controlled using Plink2.0 software. A total of 29888 SNPs were estimated and after quality control 5723 of them were culled due to quality control criteria. GWAS Analysis: Genomic regions associated with methane emission were identified by GWAS, and least squared analysis of variance with proc GLM (Generalized linear model) in SAS (2002-v 9.1) software was used to identify significant fixed effect factors related to methane emission. The relationship between genotypes and methane emission traits was analyzed by a mixed linear model in Plink (19) software.
Results: The least square analysis variance (P<0.05) for predicted methane emission trait was significant for effect of age and barnyard. Five and two SNPs were found to be significant for acetate to propionate and propionate to butyrate traits, respectively, which were located on chromosomes 3, 28 and 10, 11, respectively. Some of these SNPs were located close to the QTLs identified using annotation for methane emission, body weight, milk production traits, and remaining lactation period.
Conclusion: Results of this research demonstrate that genetic selection may be an effective way to reduce methane emissions per animal, because the improvement achieved through genetic selection is both heritable, accumulative, and permanent.

کلیدواژه‌ها [English]

• Genetic selection
• Genome-wide analysis study
• Holstein cattle
• Methane emissions