بررسی ساختار ژنتیکی جمعیت اسب آخال- تکه و مقایسه آن با نژادهای دیگر با استفاده از داده‌های تعیین توالی کل ژنوم

اسب آخال- تکه یکی از قدیمی‌ترین نژادهای اسب در جنوب کشور ترکمنستان و شمال ایران است که برای زندگی در شرایط سخت محیطی آسیای مرکزی آداپته شده است. این نژاد نزدیک به 100 سال برای صفت سرعت مورد انتخاب قرار گرفته است، لذا بررسی ساختار ژنتیکی آن به انتخاب روند درست برنامه‌های اصلاح نژادی در نژاد‌های مختلف اسب کمک خواهد کرد. در این پژوهش از داده های تعیین توالی کل ژنوم 86 راس اسب از 16 نژاد مختلف از سراسر دنیا استفاده شد. درخت فیلوژنی ترسیم شد و آنالیز مولفه های اصلی با نرم‌افزار gcta و ساختار جمعیت با نرم‌افزار admixture ترسیم شد. نتایج درخت فیلوژنی نشان داد که همه نژاد ها بر اساس مناطق جغرافیایی که انتخاب شده اند، دسته‌بندی شده اند. همچنین آنالیز مولفه های اصلی بیشترین فاصله ژنتیکی بین آخال- تکه با نژاد های استانداردبرد و تروبرد را نشان داد. نتایج ادمیکسچر نشان داد اسب آخال- تکه در جمعیت‌های فرضی k=4 و k=5 همولوگ ژنتیکی بود، اما زمانی‌که جمعیت فرضی k=3 و k=2 اعمال شد، افراد به‌ترتیب به سه و دو رنگ مختلف ظاهر شدند. میانگین تعداد run of homozygosity در اسب آخال- تکه نسبت به نژاد های تروبرد، سریا، استانداردبرد و کوارتر کمتر بود. بیشترین میزان عدم تعادل پیوستگی در تمام فواصل ژنوم مربوط به نژاد تروبرد بود و پس از آن، در مقایسه با سایرین، دو نژاد استانداردبرد و آخال- تکه الگوی مشابه داشتند. نتایج این پژوهش نشان داد که نژاد آخال- تکه کمتر از نژادهای تروبرد و استانداردبرد تحت برنامه‌های اصلاح نژادی قرار گرفته است و نیز میزان هتروزیگوسیتی آن در سطح متوسط است. از این رو، با توجه به استفاده از این نژاد در رشته های دو سرعت، دو استقامت، پرش و حرکات نمایشی به‌نظر می رسد، از تنوع ژنتیکی موجود در سطح ژنوم این نژاد می توان در برنامه اصلاح نژادی مختلف اسب استفاده کرد.

genetic structure analysis of akhal-teke horse population and comparison with other horse breeds by using whole genome sequencing data

akhal-teke horse is one of the oldest breeds in the south of turkmenistan and north of iran, which has been adapted to live in the harsh environmental conditions of central asia. this breed has been selected for speed for nearly 100 years; therefore, investigation of its genetic structure could improve breeding programs. the sequenced data of 86 horses from 16 breeds were downloaded from ncbi and used in this study. the phylogeny tree for the individual genome sequences was constructed. the pca was performed using the software gcta. in order to visualize population structure between different horse breeds, admixture was used. the parsimony analysis revealed all breeds were divided base on geographical origins. principal component analysis illustrated highest genetic distance among akhal-teke with thoroughbred and standard bred. results of admixture demonstrated all individuals of akhal-teke assign strongly to one cluster in hypothetical population of k=4 and k=5. however, when the hypothetical population of k=2 and k=3 were done, the individual were appeared in 2 or 3 color. the mean number of roh in akhal-teke was lower than thoroughbred, sorraia, standard bred and quarter and roh>1000kb was more. therefore, comparing to these breeds the inbreeding was lower in akhal-teke. the highest value of linkage disequilibrium in all bean distance was detected in thoroughbred. after that, two breeds of akhal-teke and standard bred had similar pattern. in conclusion, comparing to thoroughbred and standard bred, akhal-teke was less influenced by breeding program and the level of heterozygosity was moderate. therefore, considering the use of this breed in the disciplines of sprinting, endurance, jumping and dramatic movements, it seems that the genetic diversity at the genome level of this breed can be used in the breeding program in this field.