ژنومیکس مقایسه ایی اسب های پونی و هانوواریان در برابر نژادهای مختلف اسب برای شناسایی ژن های کاندید اندازه بدن و عملکرد ورزشی

در طول فرآیندهای انتخاب طبیعی و مصنوعی، نژادهای اسب نیروی انتخاب را برای توسعه ویژگی های مطلوب تجربه کرده اند. این امر منجر به تنوع زیادی در بین نژادهای مختلف گردیده است که در بسیاری از صفات فنوتیپی مانند اندازه بدن، ترکیب عضله، سرعت رشد، تولید مثل و رفتار با یکدیگر متفاوت هستند. هدف از انجام این پژوهش بررسی نشانه های انتخاب مرتبط با صفات کنترل کننده اندازه بدن و نیز عملکرد ورزشی در نژاد های اسب می باشد. در این مطالعه، از داده های توالی یابی کل ژنوم 86 راس اسب استفاده شد. برای بررسی نشانه های انتخاب از روش شاخص تثبیت (fst) و نسبت درست نمایی مرکب بین جمعیتی (xpclr) استفاده شد. برای صفت اندازه بدن، مطالعه ژنتیکی بر مبنای اندازه کوچک بدن نژاد پونی دبائو انجام گرفت. بررسی ژنتیکی نشان داد که مهمترین نشانه انتخاب مربوط به ژن fgfr1 برای قد کوتاه در این جمعیت می باشد که طی سالیان متمادی تحت انتخاب بوده اند. علاوه بر این، چهار جایگاه ژنومی دیگر در کروموزوم های 2، 3 و 4 شناسایی شد، که در ارتباط با توسعه اندازه بدن بودند. بررسی نشانه های انتخاب در ارتباط با شناسایی ژن های کاندید موثر بر عملکرد ورزشی بر مبنای نژاد اسب هانوواریان انجام گرفت. واکاوی ژنتیکی نشان داد که ژن acta1 در عملکرد ورزشی این نژاد دارای اهمیت است، که با نقش آن در جمعیت انسانی همخوانی دارد. علاوه بر این، سه جایگاه ژنومی دیگر نیز در کروموزوم های 1 و 20 گزارش گردید، که می توانند در عملکرد فیزیکی اسب موثر باشند. ژن های کاندید گزارش شده در این پژوهش می توانند درک روشنی از پایه ملکولی مربوط به صفات اندازه بدن و عملکرد ورزشی در اسب را ایجاد نمایند. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند دیدگاه جدیدی در رابطه با معماری ژنتیکی صفات در برنامه های اصلاح نژادی اسب ایجاد نماید.

Comparative genomics of Pony and Hanoverian horses versus different breeds of horses for identifying candidate genes associated with body size and athletic performance

During domestication and artificial selection, horse breeds have experienced intense selection pressures for the development of desirable traits. This has resulted in a large diversity of breeds that display variation in many phenotypic traits, such as body size, muscle composition, growth rate, reproduction and behavior. The main goal of this study was detection of signatures positive selection associated with body size and athletic performance traits in horse breeds. Herein, we used whole genome sequencing data from 86 horses. To detect genomic signatures of positive selection, we applied fixation index (FST) and crosspopulation composite likelihood ratio (XPCLR) methods. For body size trait, genetic study was performed based on the small body size of Debao pony. The most significant signal of positive selection was mapped to the FGFR1 gene, which may have independently been selected for short stature in the Chinese pony population. In addition, four other loci on chromosomes 2, 3 and 4 were identified to be potentially involved in the development of body size. The screen of the potential candidate genes involved in athletic performance was carried out based on Hanoverian horse breed. Genetic analyses showed that the ACTA1 gene is potentially involved in athletic performance in this breed, consistent with its role observed in human population. In addition, three other loci on chromosomes 1 and 20 were identified to be potentially involved in the equine physical performance. These novel candidate genes identified in this study may be useful targets for clarifying our understanding of the molecular basis of body size and athletic performance in horses. These results can provide new insight for future research into the genetic architecture of relevant traits in horse breeding program.