مطالعه ژن‌ها و snpهای کدکننده ژنوم بافت مغز زنبورعسل در ارتباط با صفات رفتاری در دو زیرگونه ایتالیایی و آفریقایی با استفاده از داده‌های ترانسکریپتومی (rna-seq)

هدف: زنبورعسل به عنوان حشره‌ای گرده‌افشان عضو مهمی از طبیعت به حساب می‌آید. از آنجا که صفات رفتاری در زنبورعسل بسیار مهم است، بنابراین مقایسه ترانسکریپتوم بافت مغز از زیرگونه ایتالیایی و افریقایی با ویژگی‌های رفتاری پرخاشگر و آرام، درک این تفاوت رفتاری را از نظر ژنتیکی امکان پذیر می‌سازد. این مطالعه با هدف بررسی پروفایل بیان ژن و شناسایی ژن‌های شاخص در بافت مغز در زنبورعسل ایتالیایی (apis mellifera ligustica) و آفریقایی (apis mellifera scutellata) در ارتباط با صفات رفتاری انجام شد. زنبورعسل ایتالیایی از ویژگی‌های رفتاری آرامی برخوردار است، در حالی که زنبورعسل آفریقایی به عنوان یک زنبور مهاجم شناخته می‌شود.مواد و روش‌ها: داده‌های rnaseq این پژوهش از پایگاه داده‌های ncbi دریافت و پس از پیش‌پردازش، ترانسکریپتوم بافت مغزی هر دو زیرگونه بر روی ژنوم مرجع زنبورعسل همردیف و نقشه‌یابی شد و پس از کمی‌سازی داده‌ها، سرهم سازی ترانسکریپتوم، آنالیز بیان افتراقی (adj pvalue < 0.05 , log2fc>2) و هستی‌شناسی ژن انجام شد.نتایج: آنالیز بیان افتراقی ژن تعداد 16701 ژن را  بر روی ژنوم مرجع زنبورعسل شناسایی کرد که از این تعداد، 22 ژن در بافت مغز بین هر دو زیرگونه دارای بیان افتراقی معنی‌داری (adj pvalue < 0.05 , log2fc>2) بودند. همچنین برخی از این ژن‌ها برای اولین بار شناسایی شدند. آنالیز هستی‌شناسی ژن نشان داد که از میان این 22 ژن، ژن‌هایی همچون itpr، mrjp، hsp70 ab، mbs، gb45410 و def1 به صورت مستقیم یا غیرمستقیم در بروز صفات مختلفی همچون رفتارهای دفاعی، بهداشتی، تولید مثلی، حساسیت به گرما، نور و بو دخیل هستند. علاوه براین، snpهای بخش کدکننده ژنوم بافت مغز زنبورعسل در هر دو زیرگونه نیز شناسایی شد و تعداد 99636 snp در زیرگونه ایتالیایی و 92514 snp در زیرگونه آفریقایی شناسایی شد.نتیجه‌گیری: داده‌های rnaseq به سبب پربرونداد[1] بودن می‌تواند اطلاعات دقیقی را از بیان ژن‌ها در بافت‌های مختلف در زیرگونه‌های مختلف در اختیار ما قرار دهد. در این مطالعه ژن‌های دخیل در بروی صفات رفتاری زنبورعسل مشخص شد و snpهای موجود در این ژن‌ها نیز شناسایی شد.

Study of coding genes and SNPs in the brain tissue genome of honeybee related to behavioral traits in Italian and African subspecies using RNA-Seq data analysis

ObjectiveHoneybees, as pollinating insects, are an important part of nature. Because behavioral traits are so important in honeybees, comparing brain tissue transcriptomes of the two subspecies with aggressive and calm behavioral characteristics makes it possible to understand this behavioral difference genetically. This study aimed to investigate to gene expression profile and identify the key genes in brain tissue in Italian (Apis Mellifera Ligustica) and African (Apis mellifera Scutellata) honeybees concerning behavioral traits. The Italian honeybee has calm behavioral characteristics, while the African is known as an aggressive honeybee.Materials and methodsRNASeq data were obtained from the NCBI  (GEO) database, and after preprocessing of reads, the brain tissue transcriptomes of both subspecies were aligned and mapped on the honey bee reference genome (v A.mel 4.5), and then data qualification, transcriptome assembly, differential expression analysis, and gene ontology were performed.ResultsDifferential gene expression analysis identified 16,701 genes on the honeybee reference genome, of which 22 genes in brain tissue between the two subspecies had significant differential expression (adj pvalue <0 .05 and Log2FC>2). As well, some of these genes were first identified. Gene ontology analysis showed that among these 22 genes, such as ITPR, MRJP, HSP70Ab, MBS, GB45410, and Def1 are directly or indirectly involved in the occurrence of various traits such as defensive, health behavior, reproductive, heat, light, and smell sensitivity. In addition, the SNPs encoding the honeybee brain tissue genome were identified in both subspecies, and 99636 SNPs were identified in the Italian, and 92514 SNPs were identified in the African subspecies.ConclusionsRNAseq data, due to its high throughput, can provide us with accurate information about the expression of genes in different tissues in various subspecies. In this study, genes involved in honeybee behavioral traits and the SNPs in these genes were identified