شناسایی و طبقه‌بندی واریانت‌های ژنومی گاومیش‌های رودخانه‌ای خوزستان با استفاده از فناوری توالی‌یابی

مقدمه و هدف: توسعه سریع فناوری‌های توالی‌یابی کل ژنوم و ابزارهای بیوانفورماتیک، نقطه شروعی برای کشف تنوع ژنتیکی گستره در سطح کل ژنوم موجودات را فراهم می‌کند. گاومیش از جمله حیوانات اهلی مهم در سطح جهانی است که ارزش اقتصادی زیادی برای جوامع انسانی دارد که برای تولید محصولاتی مثل شیر، گوشت، چرم و نیز به‎عنوان نیروی کار از آن‎ها استفاده می‎شود. گاومیش‎های نژاد خوزستانی یکی از مهمترین نژاد گاومیش در ایران هستند که در غرب و جنوب‎غربی ایران پراکنده شده‎اند. بیشترین جمعیت این نژاد در استان خوزستان وجود دارد که با شرایط جغرافیایی این منطقه کاملاً سازگار شده‎اند. در این مطالعه، شناسایی تنوع ژنتیکی در سطح کل ژنوم گاومیش‎های نژاد خوزستانی با استفاده از تکنیک توالی‎یابی انجام گرفت. مواد و روش‎ها: کنترل کیفیت خوانش‎های توالی‎یابی شده با استفاده از پارامترهای مرتبط با کیفیت به‎وسیله‎ی نرم‎افزار fastqc (v0.12.1) انجام شد. ارزیابی خوانش‎های قطعات توالی‎یابی نشان داد که همه‎ی نمونه‎ها از کیفیت بالایی برخوردار بودند. برای هم ردیفی داده‎ها با ژنوم مرجع از بسته نرم‎افزاری  bwa-memاستفاده شد. در ادامه واریانت‎های ژنومیک با استفاده از نرم‎افزار freebayes به‎دست آمد. سپس، فیلتراسیون نهایی روی فایل واریانت‎ها انجام گرفت. این فیلتراسیون به‎منظور افزایش کیفیت آنالیز و حذف واریانت‎های با کیفیت پایین انجام گرفت. یافته‎ها: درصد همردیفی برای همه‎ی نمونه‎ها بالاتر از 97/44 درصد و میزان همپوشانی در نمونه‎های توالی‎یابی شده بین 4/3x تا 12/9x بود که نشان دهنده‎ی کیفیت مناسب خوانش‎ها است. همچنین، در این مطالعه تعداد 76.676.529 میلیون واریانت شناسایی شده است که به‎طور نسبتاً مساوی در بین کروموزوم‎های گاومیش‎های خوزستانی توزیع شده بودند. بیشترین و کمترین تعداد واریانت‎ها به‎ترتیب روی کروموزوم شماره 1 و 28 مشاهده شد. در این مطالعه، تعداد جهش‎های جابه‎جایی و معکوس شناسایی شده در سطح ژنوم به‎ترتیب برابر با 298.193.017 و 135.694.466  و نسبت جهش‎های جابه‎جایی به معکوس به‎میزان 2/1989 (ts/tv) برآورد شد. نتیجه‌گیری: وجود تنوع ژنتیکی در جمعیت گاومیش‌های بومی ایران، پارامترهای باارزشی هستند که با مطالعه آن‌ها می‌توان پتانسیل ژنتیکی صفات اقتصادی در این جمعیت‌ها را به‌منظور طراحی برنامه‌های مناسب اصلاح نژادی مورد ارزیابی قرار داد.

identification and classification of genome variants of khuzestan river buffalos using sequencing technology

introduction and objective: the rapid development of sequencing technologies and bioinformatic tools has made it possible to sequence the entire genome of many species, providing a starting point for exploring the genome-wide genetic diversity of organisms. the buffalo is one of the most important domesticated animals in the world and has great economic value for humans, being used for milk, meat, leather and most importantly as labor. khuzestani buffalo are among the most important buffalo in iran. these animals are scattered in western and southwestern iran. the largest population of this breed is in the khuzestan province and they are fully adapted to the geographical features of this region material and methods: in this study, whole genome sequencing of the khuzestan buffalo was performed in paired-end format using illumina technology. quality control of the readings obtained met all quality parameters and processing of the readings showed that all samples were of high quality. the bwa-mem software package was then used to match the data to the reference genome. genome variants were obtained with the freebayes software. the final filtering of the variant file then took place. this filtering serves to increase the quality of the analysis and to sort out inferior variants.results: the alignment percentage for all samples was over 97.44% and also the coverage in the sequenced samples ranged from x 4.3 to x 9.12, indicating reasonable quality of the reads. also, in this study we identified 76,676,529 million variants fairly evenly distributed on the chromosomes of the khuzestan buffalo. the highest and the lowest number of variants were observed on chromosome 1 chromosome 28, repectively. in this study, the total number of translocation and inversion mutations in the genome level was 298,193,017 and 135,694,466, respectively. in addition, the ratio of transitions to transversion was estimated at 2.1989 (ts/tv).conclusion: the presence of genetic diversity in the native population of iranian buffalos are valuable parameters that can be studied to evaluate the genetic potential of economic traits in these populations in order to design suitable breeding programs.