تولیدات دامی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

شناسایی مناطق ژنومی مرتبط با تعداد نتاج متولدشده در بزهای نژاد مورسیانو-گرانادینا بر پایه روش نشانه‌های انتخاب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و محیط زیست، دانشگاه اراک، اراک، ایران. رایانامه: H-mohammadi64@araku.ac.ir

2 نویسنده مسئول، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و محیط زیست، دانشگاه اراک، اراک، ایران. رایانامه: a-farahani@araku.ac.ir

10.22059/jap.2024.375737.623793

چکیده

هدف: طی دهه­های اخیر تمایل به شناسایی مناطق ژنومی که حاوی ژن‌های کاندیدای که هدف انتخاب بوده­اند، رو به افزایش بوده است. شناسایی نشانه‌های انتخاب می­تواند دیدگاه­های ارزشمندی در مورد ژن‌ها و یا مناطق ژنومی که تحت انتخاب مثبت بوده و یا هستند فراهم کند که به‌نوبه خود منجر به درک بهتر ارتباط ژنوتیپ با فنوتیپ می­شود. هدف از این مطالعه، شناسایی ژن‌های کاندیدای و مناطق ژنومی تحت انتخاب مثبت مرتبط با صفت تعداد نتاج متولدشده در بزهای نژاد مورسیانو-گرانادینا از طریق روش‌های شناسایی ردپای انتخاب بود.
روش پژوهش: در این پژوهش اطلاعات ژنوتیپی مربوط به 643 رأس بزهای غیر خویشاوند نژاد مورسیانو-گرانادینا تعیین ژنوتیپ‌شده با آرایه‌های 50K استفاده شد. ابتدا جهت اطمینان از کیفیت داده­های تعیین ژنوتیپ، مراحل مختلف کنترل کیفیت روی داده­های اولیه تعیین ژنوتیپ‌شده انجام شد. برای فیلتراسیون داده­های ژنوتیپ‌شده، ابتدا نمونه­هایی که فراوانی نرخ تعیین ژنوتیپ آن‌ها کم‌تر از 90 درصد بود، شناسایی و حذف شد. در مرحله بعد نشانگرهایی که حداقل فراوانی آللی در آن‌ها کم‌تر از یک درصد بود حذف شدند. سپس نشانگرهایی که نرخ تعیین ژنوتیپ آن‌ها در نمونه­ها کم‌تر از 90 درصد بود شناسایی و حذف شدند. برای شناسایی نواحی ژنومی تحت انتخاب از دو آزمون آماری برآوردگر نااریب FST و hapFLK استفاده شد. ژن‌های کاندیدا با استفاده از SNP­هایی که در بازه 1/0 درصد ارزش بالای این دو آزمون واقع‌ شده بودند، شناسایی شدند. در نهایت، برای تفسیر بهتر عملکرد ژن‌های به‌دست‌آمده از پایگاه­های اطلاعاتی آنلاینGeneCards  و UniProtKB استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج حاصل از آماره تتا در این پژوهش منجر به شناسایی نُه منطقه ژنومی روی کروموزوم­های مختلف گردید که شامل ژن‌های KMT2E، CAMK2D، CTNNAL، DACH1، DNMT3B و STK3 با عملکردهای متفاوتی در رشد اووسیت، توسعه و تفرق فولیکول­های تخمدانی، اسپرماتوژنزیس، باروری، رشد و توسعه سلول­های گرانولوزا بودند. هم‌چنین با بررسی QTLهای گزارش‌شده در مناطق ژنومی ارتولوگوس گاو، مرتبط با تعداد اسپرم و اندازه گوساله بودند. هم‌چنین نتایج حاصل از آماره hapFLK در این پژوهش منجر به شناسایی چهار منطقه ژنومی روی کروموزوم­های یک، دو، پنج و 11 شد و ژن‌های کاندیدای شامل EDA2R، KCNH7 و CNOT11 مرتبط با فولیکوژنز و اسپرماتوژنزیس بودند. بررسی QTLهای گزارش‌شده در مناطق انتخابی با مرتبط فاصله گوساله­زایی قرار داشتند.
نتیجه‌گیری: ژن‌هایی که در نواحی ژنومی شناسایی شدند، می­توانند براساس عملکرد به‌عنوان کاندیداهای تحت انتخاب مثبت مطرح باشند. در هر حال نیاز به بررسی­های پیوستگی و عملکردی بیش‌تری جهت شناسایی عملکرد ژن‌ها است. هم‌چنین نتایج این پژوهش می­تواند در درک سازوکار ژنتیکی کنترل‌کننده صفت تعداد نتاج متولدشده در بز مورداستفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Identification of genomic regions associated with the litter size in Murcia-Granadina goats based on selection signature

نویسندگان [English]

  • Hossein Mohammadi 1
  • amir hossein khaltabadi farahani 2

1 Department of Animal Sciences, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak University, Arak, Iran. E-mail: H-mohammadi64@araku.ac.ir

2 Corresponding Author, Department of Animal Sciences, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak University, Arak, Iran. E-mail: a-farahani@araku.ac.ir

چکیده [English]

Objective: Over the last decade, interest in detection of genes or genomic regions that are targeted by selection has been growing. Identifying signatures of selection can provide valuable insights about the genes or genomic regions that are or have been under selection pressure, which in turn leads to a better understanding of genotype-phenotype relationships. The aim of this study was to identify candidate genes and genomic region related to litter size trait in Murcia-Granadina goats using the selective sweep methods.
Material and Methods: In this study, data from 643 Murcia-Granadina goat genotyped using Caprine 50 K BeadChip were used. Quality control measures were performed in Plink by setting animal call rate of 0.90, SNP call rate of 0.90 and SNPs with minor allele frequencies (MAF) lower than 0.01. To identify the signatures of selection, two statistical methods of FST and hapFLK were used. Candidate genes were identified by SNPs located at 1% upper range of FST and hapFLK. Finally, GeneCards and UniProtKB databases were also used to interpret the function of the obtained genes.
Results and Discussion: Using FST approach, we identified nine genomic regions on chromosomes 4, 5, 6, 8, 12, 13, 14, 15, and 22 chromosomes. The identified candidate genes associated with litter size trait in these genomic regions included KMT2E, CAMK2D, CTNNAL, DACH1, DNMT3B, STK3. Some of the genes located in identified regions under selection were associated with the oocyte growth, development and differentiation of ovarian follicles, fertility and growth and development of granulosa cells, which can be directly and indirectly related to the trait of the litter size. Also, survey on extracted QTLs was shown that these QTLs in cow orthologous associated sperm count and calf size. The results of hapFLK statistics in this research led to the identification of four genomic regions on chromosomes 1, 2, 5, and 11. The identified candidate genes associated with the litter size trait in these genomic regions included EDA2R, KCNH7 and CNOT11. It was determined that they had different functions in folliculogenesis and spermatogenesis. Also, survey on extracted QTLs was shown in cow orthologous associated calving interval.
Conclusion:  By the way, various genes that were founded within these regions can be considered as candidates under selection based on function. However, will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of genes obtained from association analyses. Finally, the results of our research can be used to understand the genetic mechanism controlling litter size trait.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Candidate gene
  • fertility
  • FST statistics
  • goat
  • hap FLK statistics
مراجع
Bertolini, F., Servin, B., Servin, B., Talenti, A., Rochat, E., & Kim E.S. (2018). Signatures of selection and environmental adaptation across the goat genome post-domestication. Genetic Selection Evolution, 50, 1-24. https://doi:10.1186/s12711-018-0421-y. 
Bonhomme, M., Chevalet, C., Servin, B., Boitard, S., Abdallah, J., Blott, S., & SanCristobal, M. (2010). Detecting selection in population trees: the Lewontin and Krakauer test extended. Genetics, 186(1), 241-262. https://doi:10.1534/genetics.104.117275
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. https://doi:10.3390/ani10060994
Fang, X., Gu, B., Chen, M., Sun, R., Zhang, J., Zhao, L., & Zhao, Y. (2023). Genome-wide association study of the reproductive traits of the Dazu black goat (Capra hircus) using whole-genome resequencing. Genes, 14, 1960. https://doi:10.3390/genes14101960
Fariello, M.I., Boitard, S., Naya, H., SanCristobal, M., & Servin, B. (2013). Detecting signatures of selection through haplotype differentiation among hierarchically structured populations. Genetics, 193(3), 929-941. https://doi:10.1534/genetics.112.147231
Gebreselase, H.B., Nigussie, H., Wang, C., & Luo, C. (2024). Genetic diversity, population structure and selection signature in Begait goats revealed by whole-genome sequencing. Animals, 14, 307. https://doi:10.3390/ani14020307
Heuser, M., Yap, D.B., Leung, M., De Algara, T.R., Tafech, A., & Mckinney, S. (2009). Loss of MLL5 results in pleiotropic hematopoietic defects, reduced neutrophil immune function, and extreme sensitivity to DNA demethylation. Blood, 113, 1432-1443. https://doi:10.1182/blood-2008-06-162263
Huang, C., Zhao, Q., Chen, Q., Su, Y., Ma, Y., Ye, S., & Zhao, Q. (2024). Runs of homozygosity detection and selection signature analysis for local goat breeds in Yunnan, China. Genes, 15, 313. https://doi:10.3390/genes15030313
Hu, M., Jiang, H., Lai, W., Shi, L., Yi, W., Sun, H., Chen, C., Yuan, B., Yan, S., & Zhang, J. (2023). Assessing genomic diversity and signatures of selection in Chinese Red Steppe Cattle using high-density SNP array. Animals, 13, 1717. https://doi:10.3390/ani13101717
Hui, Y., Zhang, Y., Wang, K., Pan, C., Chen, H., Qu, L., Song, X., & Lan, X. (2020). Goat DNMT3B: An indel mutation detection, association analysis with litter size and mRNA expression in gonads. Theriogenology, 147, 108-115. https://doi: 10.1016/j.theriogenology.2020.02.025
Lyu, Z., Qin, N., Tyasi, T.L., Zhu, H., Liu, D., Yuan, S., & Xu, R. (2016). The Hippo/MST pathway member SAV1 plays a suppressive role in development of the prehierarchical follicles in hen ovary. PLoS ONE, 11(8), e0160896. https://doi:10.1371/journal.pone.0160896
Podzus, J., Kowalczyk-Quintas, C., Schuepbach-Mallepell, S., Willen, L., Staehlin, G., Vigolo, M., Tardivel, A., Headon, D., Kirby, N., Mikkola, M.L., Schneider, H., & Schneider, P. (2017). Ectodysplasin A in biological fluids and diagnosis of ectodermal dysplasia. Journal of Dental Research, 96(2), 217-224. https://doi:10.1177/0022034516673562
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. The American Journal of Human Genetics, 81(3), 559-575. https://doi:10.1086/519795
Sallam, A.M., Reyer, H., & Wimmers, K. (2023). Genome-wide landscape of runs of homozygosity and differentiation across Egyptian goat breeds. BMC Genomics, 24, 573. https://doi: 10.1186/s12864-023-09679-6
Salilew-Wondim, D., Holker, M., Rings, F., Ulas-Cinar, M., Peippo, J., Tholen, E., Looft, C., Schellander, K., & Tesfaye, D. (2010). Bovine pretransfer endometrium and embryo transcriptome fingerprints as 2 predictors of pregnancy success after embryo transfer. Physiol Genomics, 11, 137-145. https://doi:10.1152/physiolgenomics.00047.2010
Sánchez-Ramos, R., Trujano-Chavez, M.Z., Gallegos-Sánchez, J., Becerril-Pérez, C.M., Cadena-Villegas, S., & Cortez-Romero, C. (2023). Detection of candidate genes associated with fecundity through genome-wide selection signatures of Katahdin ewes. Animals, 13, 272. https://doi:10.3390/ani13020272
Sun, X., Guo, J., Li, L., Zhong, T., Wang, L., Zhan, S., Lu, J., Wang, D., Dai, D., & Liu, G.E. (2022). Genetic diversity and selection signatures in Jianchang Black Goats revealed by whole-genome sequencing data. Animals, 12, 2365. https://doi:10.3390/ani12182365
Sun, X., Niu, Q., Jiang, J., Wang, G., Zhou, P., Li, J., Chen, C., Liu, L., Xu, L., & Ren, H. (2023). Identifying candidate genes for litter size and three morphological traits in Youzhou Dark Goats based on genome-wide SNP markers. Genes, 14, 1183. https://doi:10.3390/genes14061183
Sozoniuk, M., Jamio, M., Kankofer, M., & Kowalczyk, K. (2022). Reference gene selection in bovine caruncular epithelial cells under pregnancy-associated hormones exposure. Research Square, 12, 12742. https://doi:10.1038/s41598-022-17069-3
Tao, L., He, X., Jiang, Y., Liu, Y., Ouyang, Y., Shen, Y., Hong, Q., & Chu, M. (2021). Genome-wide analyses reveal genetic convergence of prolificacy between Goats and Sheep. Genes, 12, 480. https://doi:10.3390/genes12040480
Tao, H., Mei, S., Sun, X., Peng, X., Zhang, X., Ma, C., Wang, L., Hua, L., & Li, F. (2013). Associations of TCF12, CTNNAL1 and WNT10B gene polymorphisms with litter size in pigs. Animal Reproduction Science, 140(3-4), 189-194. https://doi:10.1016/j.anireprosci.2013.05.013
Waineina, R.W., Okeno, T.O., Ilatsia, E.D., & Ngeno, K. (2022). Selection signature analyses revealed genes associated with adaptation, production, and reproduction in selected goat breeds in Kenya. Frontiers in Genetics, 13, 858923. https://doi:10.3389/fgene.2022.858923
Wang, J.J., Zhang, T., Chen, Q.M., Zhang, R.Q., Li, L., Cheng, S.F., Shen, W., & Lei, C.Z. (2020). Genomic signatures of selection associated with litter size trait in Jining Gray Goat. Frontiers in Genetics, 11, 286. https://doi:10.3389/fgene.2020.00286
Yap, D.B., Walker, D.C., Prentice, L.M., Mckinney, S., Turashvili, G., & MooslehnerAllen, K. (2011). Mll5 is required for normal spermatogenesis. PLoS ONE, 6, e27127. https://doi:10.1371/journal.pone.0027127
Zhao, F., Deng, T., Shi, L., Wang, W., Zhang, Q., Du, L., & Wang, L. (2020). Genomic scan for selection signature reveals fat deposition in Chinese indigenous sheep with extreme tail types. Animals (Basel), 10(5), 773. https://doi:10.3390/ani10050773
 
تولیدات دامی
دوره 26، شماره 4
دی 1403
صفحه 405-417
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار