نشانه های انتخاب و هستی شناسی ژن برای صفات مرتبط با ذخیره چربی در گوسفندان دنبه دار افشاری و سونیت

سابقه و هدف: با توجه به تمایل به کوچک کردن اندازه‌ی دنبه در نژادهای دنبه‌دار به دلیل کاهش بازدهی تولید، محققین به دنبال یافتن راه‌ کارهایی برای کوچک شدن دنبه در این حیوانات هستند. شناسایی ساختار ژنتیکی و ژن‌های درگیر در فرآیند تشکیل دنبه، برای طراحی برنامه های اصلاح نژادی در جهت کاهش اندازه‌ی آن بسیار ضروری است. از روش‌های مختلف ژنومی مانند مطالعات گسترده ژنومی، مطالعه ردپای انتخاب یا تجزیه‌ و تحلیل بیان ژن برای توصیف زمینه‌ی ژنتیکی احتمالی برای رسوب چربی در انواع نژادهای مختلف دنبه‌دار استفاده‌ شده است. هدف از این مطالعه، شناسایی ژن‌های موثر در چربی دنبه در گوسفندان دنبه‌دار افشاری و سونیت در مقایسه با دو نژاد بدون دنبه دورپر و موتن آلمانی از طریق روش‌های شناسایی ردپای انتخاب و هستی شناسی ژن می باشد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش از اطلاعات ژنوتیپ 366 راس گوسفند (37 راس نژاد افشاری ، 69 راس نژاد سونیت، 99 راس نژاد دورپر و 161 راس نژاد موتن آلمانی) که با استفاده از آرایه‌های ژنگانی ایلومینا ovine snp50k beadchip تعیین ژنوتایپ شده بودند، استفاده شد. برای جستجوی نشانه‌های انتخاب از آزمون xpehhدر بسته نرم‌افزاری r نسخه 1/9 استفاده شد. برای تعیین موقعیت ژنومی snp ها در سطح ژنوم گوسفند نیز از نسخه ژنومی oar_v4.0 پایگاه اطلاعاتی ncbi استفاده شد. ژن‌های کاندید با استفاده از snp هایی که در بازه‌ی 1% بالای xpehh واقع‌شده بودند، با استفاده از نرم‌افزار plink v1.9 و توسط لیست ژنی شرکت ایلومینا در محیط r شناسایی شدند. همچنین، برای بررسی وجود qtl های مرتبط با صفات مربوط به چربی در مناطق شناسایی‌شده معنی‌دار، از آخرین نسخه‌ی منتشرشده پایگاه genome animal استفاده شد.یافته‌ها: نتایج حاصل از xpehh نشان داد که در مقایسه‌ی جمعیت افشاری با دورپر و موتن آلمانی 18 ژن مشترک شناسایی گردید که پنج ژن (loc114116389، loc114118754، kcmf1، tcf7l1 و rassf2) مرتبط با qtl های چربی شامل درصد چربی لاشه، مقدار چربی احشائی و ذخیره‌ی چربی در دنبه بودند. همچنین، در مقایسه‌ی جمعیت سونیت با دو جمعیت دورپر و موتن آلمانی، 15 ژن مشترک شناسایی گردید که دو ژن sema5b و cdh9 در ارتباط با qtlهای چربی بودند. نتایج هستی شناسی ژن نیز نشان داد که برخی از این ژن‌ها نقش موثری در مسیرهای سیگنال‌دهی wnt تنظیم کننده رشد و توسعه‌ی سلول ها و مورفولوژی سلولی دارند.نتیجه گیری: بر اساس نتایج حاصل از نشانه‌های انتخاب در نژادهای دنبه‌دار افشاری و سونیت، ژن rassf2 با استفاده از روش xpehh به عنوان نشانه‌ انتخاب در نژاد دنبه‌دار افشاری شناسایی شد. ژن‌ مذکور با qtl ذخیره‌ی چربی دنبه نیز در ارتباط است که برای اولین بار در این تحقیق شناسایی شد. همچنین، ژن‌های loc11411689 و loc114118754 مرتبط با qtl درصد چربی در لاشه و ژن‌های kcmf1 و tcf7l1 مرتبط با qtl مقدار چربی احشائی در نژاد افشاری شناسایی شد. علاوه بر این، در نژاد سونیت ژن sema5b مرتبط با qtl درصد چربی در لاشه و ژن cdh9 مرتبط با qtl وزن چربی زیر جلدی شناسایی شدند. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند در برنامه های اصلاح نژادی گوسفند به منظور حذف دنبه به خصوص در نژاد افشاری مورد استفاده قرار گیرد.

Selection signature and gene ontology for traits related to fat deposition in Afshari and Sunite fat-tailed sheep breeds

Background and objectives: Tail in sheep is a valuable energy source. However, in modern intensive and semiintensive sheep industry the leantailed sheep breeds have more desirable and marketable. Therefore, due to the negative effect of tail size on production efficiency, researchers are looking for methods to eliminate this trait. Identification of genes involved in the process of fat deposition in tail is necessary for reducing tail size in sheep. Several genomic methods such as genomewide association and selection signature studies or gene expression analysis for describing a possible genetic background for deposition of fat in various fattail breeds have been used. The aim of this study was to identify effective genes in fattailed sheep breeds (Afshari and Sunite) compared to breeds without tail (Dorper and German Mutton) using selection signature and gene ontology methods.Materials and methods: In this study, genotype information of 366 sheep (37 Afshari, 69 Sunite, 99 Dorper and 161 German Mutton) genotyped with Illumina Ovine SNP50K BeadChip genome arrays, were used. The XPEHH method using R software package version 1.9 was used to identify selection signature. Genomic version Oar_v4.0 database NCBI was used for detecting the genomic position of SNPs in sheep genome. Candidate genes were identified by SNPs located at 1% upper range of XPEHH using Plink v1.9 software and gene list of Illumina in R. Additionally, the latest published version of Animal genome database was used for defining QTLs associated with fat deposition traits in identified locations. Results: Based on the results of XPEHH, 18 common genes were identified from comparing Afshari population with German Mutton and Dorper breeds, in which five genes (LOC114116389, LOC114118754, KCMF1, TCF7L1 and RASSF2) were associated with QTLs related to fat deposition including carcass fat percentage, internal fat amount and fat tail deposition. 15 common genes were also identified from comparing Sunite population with German Mutton and Dorper populations, in which two genes (SEMA5B and CDH9) were associated with QTLs related to fat deposition. The results of gene ontology showed that some of these genes play effective roles in signaling Wnt, growth, development and morphology of cells.Conclusion: based on the results of selection signature using XPEHH method in Afshari and Sunite breeds, RASSF2 gene was identified as a selection signature in Afshari breeds. This gene was also related to tail fat storage QTL, which was identified for the first time in this study. LOC11411689 and LOC114118754 genes related to carcass fat percentage QTL, KCMF1 and TCF7L1 genes related to the QTL of internal fat amount in Afshari breed were also identified. In addition, the SEMA5B gene associated with the QTL of carcass fat percentage and the CDH9 gene associated with of subcutaneous fat weight were identified in the Sunite breed. The results of this study could be used in sheep breeding programs to reduce fat deposition in tail, especially for Afshari breed.