شناسایی ساختار جمعیتی اسب های ترکمن و دره شوری با استفاده از روش های pca، dapc و spc

هدف: حفاظت از تنوع ژنتیکی حیوانات بومی، امر بسیار مهمی است. برای استفاده پایدار از منابع ژنتیکی، باید ابتدا به مطالعه ساختار ژنتیکی جمعیت‌ها پرداخت. اهداف اصلی این پژوهش، شناسایی ساختار جمعیتی اسب‌های نژاد ترکمن و دره‌شوری با استفاده از نشانگرهای متراکم snp و مقایسه کارایی روش‌های pca، dapc و spc در خوشه بندی این جمعیت ها بود.مواد و روش‌ها: برای این منظور، 67 راس اسب از نژاد ترکمن و 39 راس اسب از نژاد دره‌شوری با استفاده از تراشه k70 شرکت ایلومینا  (illumina equinesnp70 beadchip) تعیین ژنوتیپ شدند. پس از اعمال مراحل کنترل کیفیت، پنج راس اسب ترکمن و یک راس اسب دره‌شوری حذف شدند. سپس با استفاده از سه روش تجزیه و تحلیل مولفه‌های اصلی (pca)، تجزیه و تحلیل تفکیکی مولفه‌های اصلی (dapc) و خوشه‌بندی فوق پارامغناطیسی (spc) شناسایی ساختار جمعیت‌ها انجام شد. این روش‌ها به مفروضات پیشین وابسته نیستند و در نتیجه، تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌های ژنومی بسیار حجیم را بدون دانش قبلی درباره انساب افراد، امکان‌پذیر می‌کنند. همچنین این روش‌ها بسیار سریع و کارآمد هستند.نتایج: در این پژوهش، کارایی سه روش خوشه‌بندی یادشده در تشخیص ساختارهای جمعیتی مقایسه شد. هر سه روش در تفکیک دو نژاد موفق بودند و نژادهای ترکمن و دره‌شوری در گروه‌های مجزای ژنتیکی قرار گرفتند؛ با این تفاوت که روش dapc صرفا دو جمعیت اصلی را از هم تفکیک کرد اما روش‌های pca و spc زیرجمعیت‌های متعددی را نیز در هر نژاد شناسایی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد روش spc برای مطالعه ساختار جمعیت نژادهای بومی با اطلاعات ناشناخته، می‌تواند مفیدتر از سایر روش‌های مورد بررسی باشد. بنابراین، با استفاده از این روش می‌توان برنامه مناسبی برای حفظ و استفاده از منابع ژنتیکی طراحی کرد.نتیجه‌گیری: روش‌های pca، dapc و spc توانستند ساختار ژنتیکی نژادهای ترکمن و دره‌شوری را با موفقیت شناسایی کنند و به‌طور کلی می‌توان گفت اطلاعات به‌دست‌آمده از نشانگرهای متراکم snp می‌تواند ابزار قدرتمندی برای شناسایی ساختار جمعیتی نژادهای بومی باشد.

population structure identification of turkmen and darehshori horses using pca, dapc, and spc methods

objectiveconservation of the genetic diversity of indigenous animals is very important. for the sustainable use of genetic resources, it is necessary to first study the genetic structure of populations. the main goals of this research were to identify the population structure of turkmen and darehshori horses using dense snp markers and to compare the effectiveness of pca, dapc, and spc methods in clustering these populations.materials and methodsfor this purpose, 67 turkmen and 39 darehshori horses were genotyped using illumina equinesnp70 beadchip. after applying quality control steps, five turkmen horses and one darehshori horse were removed. then, the structure of populations was identified by three methods of principal component analysis (pca), discriminant analysis of principal components (dapc), and superparamagnetic clustering (spc). these methods do not depend on previous assumptions and make it possible to analyze very large genome databases without prior knowledge of individual ancestry. these methods are also very fast and efficient.resultsthis study compared the efficiency of these three clustering methods in identifying population structures. all three methods were successful in separating the two breeds, and turkmen and darehshori breeds were grouped into separate genetic groups. the difference is that the dapc method only separated the two main populations, but the pca and spc methods could identify several subpopulations in each breed. the results of this study showed that the spc method for studying the population structure of indigenous breeds with unknown information can be more useful than other methods. therefore, using this method, a suitable program can be designed to conserve and use genetic resources.conclusionspca, dapc, and spc methods were able to successfully identify the genetic structure of turkmen and darehshori breeds, and in general, it can be said that the information obtained from dense snp markers can be a powerful tool for identifying the population structure of indigenous breeds.