بررسی میزان همخونی ژنومی در گوسفندان بومی ایران با استفاده از نشانگرهای متراکم (snp 600k)

مقدمه و هدف: از آنجاییکه، سطح بالای میزان همخونی در حیوانات اهلی، منجر به کاهش تنوع ژنتیکی و افزایش احتمال هموزیگوت بودن برای آلل‌های مضر می‌شود. بنابراین، طول عمر حیوانات همخون به دلیل کاهش شایستگی ژنتیکی، کاهش می‌یابد. فلذا، در طراحی برنامه‌های اصلاح نژادی پیش آگاهی از میزان همخونی برای کنترل افزایش همخونی و پیامدهای منفی همخونی ضروری است. در این راستا، برای برآورد ضرایب همخونی می‌توان از داده‌های ژنومی استفاده کرد. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی میزان همخونی با استفاده از اطلاعات نشانگرهای snp موجود در سراسر ژنوم حاصل از آرایه illumina ovinesnp600k در گوسفندان بومی ایران بود.مواد و روش‌ها: در این تحقیق، همخونی ژنومی تعداد 154 نمونه شامل 11 نژاد گوسفندان بومی ایران (کرمانی، بلوچی، افشاری، قره گل، سنجابی، سیاه‌کبود، لری بختیاری، شال، قزل، کیوسی و کبوده شیراز) مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از پنج روش مختلف با استفاده از نرم‌افزار پلینک استفاده شد: شاخصهای مولکولی ضریب همخونی مبتنی بر هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار (fis)، ضریب همخونی مبتنی بر هموزیگوسیتی (froh)، ضریب همخونی مبتنی بر ماتریس روابط ژنومی (fgrm)، ضریب همخونی بر اساس تعداد ژنوتیپ‌های هموزیگوت مشاهده شده و مورد انتظار (fhom) و همبستگی گامت‌های ترکیب شونده(funi) .یافته‌ها: میانگین فراوانی آلل نادر در گوسفندان بومی ایران 0/268 بود. همچنین، میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار به ترتیب 0/341 و0/360 بدست آمد. کمترین میزان همخونی بر اساس fis مربوط به نژاد بلوچی و بیشترین مربوط به نژاد شال بود. بیشترین میزان froh (0/129) در گوسفند نژاد کرمانی و کمترین مقدار آن (0/019) در گوسفند نژاد بلوچی مشاهده شد. همچنین، بیشترین میزان شاخصهای fgrm، fhom و funi مربوط به نژاد کرمانی و کمترین مربوط به نژاد بلوچی بود. بیشترین پوشش roh در کروموزوم 26 (20/23%) مشاهده شد، در حالیکه کمترین آن در کروموزوم 2 (6/62%) بود.نتیجه‌گیری: تنوع ژنتیکی گوسفندان بومی ایران متوسط و از 0/315 تا 0/354 بود. roh در همه نژادها یافت شد بطوریکه، میانگین طول قطعات roh بین 48 تا 318 مگاباز و متوسط تعداد قطعات roh بین 8 تا 53 متغیر بود. میانگین ضرایب همخونی ژنومی برای کل جمعیت گوسفندان بومی مشابه (0/05) محاسبه گردید. نتایج این تحقیق بیانگر عدم سطح بالای هم خونی ژنومی در اکثر توده های گوسفند بومی ایران است.

Evaluation of Genomic Inbreeding Rate in Iranian Native Sheep using Dense SNP Markers (600K)

Extended AbstractIntroduction and Objective: Whereas high levels of inbreeding in domestic animals reduce genetic diversity and increase the probability of animals being homozygous for deleterious alleles. Therefore, the longevity of inbred animals is decreased due to reduced genetic merit. Therefore, in designing breeding programs, preknowledge about the level of inbreeding is essential to control the increase in inbreeding and thus control the inbreeding depression in animals. In this regard, genomic data can be used to estimate inbreeding coefficients. The aim of this study was to investigate the rate of inbreeding using SNP marker data available throughout the genome from the Illumina OvineSNP600K array in Iranian native sheep.Material and Methods: In this study, the genomic inbreeding of 154 samples including 11 Iranian sheep breeds (Kermani, Baluchi, Afshari, Karakul, Sanjabi, Siah‌Kabud, Lori‌Bakhtiari, Shal, Ghezel, Chios, Gray‌Shiraz) was studied. For this purpose, five different methods were used by using Plink software: molecular indices of inbreeding coefficient based on observed and expected heterozygosity (FIS), inbreeding coefficient based on ldquo;runs of homozygosity rdquo; (FROH), inbreeding coefficient based on genomic relationship matrix (FGRM), inbreeding coefficient Based on the number of observed and expected homozygous genotypes (FHOM) and the correlation between uniting gametes (FUNI).Results: The average minor allele frequency in Iranian native sheep was 0.268. Also, the mean of observed heterozygosity and expected heterozygosity was 0.341 and 0.360, respectively. The lowest rate of inbreeding according to FIS was related to Baluchi breed and the highest was related to Shal breed. The highest amount of FROH (0.129) was observed in Kermani breed and the lowest amount (0.019) was observed in Baluchi breed. Also, the highest amount of FGRM, FHOM and FUNI indices was observed in Kermani breed and lowest amount was related to Baluchi breed. The highest ROH coverage was observed on chromosome 26 (20.23%), while the lowest was on chromosome 2 (6.62%).Conclusion: The genetic diversity of Iranian native sheep was moderate and ranged from 0.315 to 0.354. ROH was found in all breeds, so that the average length of ROH was between 48 to 318 Mb, while the average number of ROH was between 8 to 53. The mean of genomic inbreeding coefficients for the whole population of native sheep were similar (0.05). The results of this study indicate that there is no high level of genomic inbreeding in most of the native sheep populations of Iran.