شناسایی تنوع های ژنومی و بررسی نقش آنها در سطح ژنوم گاومیش های نژاد مازندرانی

امروزه با پیشرفت‌ فناوری‌های ژنتیک مولکولی و توسعه پایگاه‌های بیوانفورماتیکی، روش‌های جایگزینی جهت افزایش سرعت و بازدهی تعیین‌ توالی دی‌ان‌ای و بررسی نقش آنها در سطح ژنوم توسعه یافته است. در روش توالی‌یابی‌کل‌ژنوم، ‌ژنوم موجود زنده (ژنوم هسته‌ای به‌همراه دی‌ان‌ای میتوکندریایی) بطور کامل توالی‌یابی می‌گردد. یکی از مباحث مهم در حوزه ارزیابی‌های ژنومی، مطالعه تفاوت‌ها و تنوع ژنوم، شامل چندشکلی‌های‌تک‌نوکلئوتیدی(snp)  و حذف‌و‌درج‌ها بمنظور شناخت ارتباط میان ژنوتیپ و فنوتیپ می‌باشد. در ‌ژنوم موجودات، چندشکلی‌ها، ابزارهای نیرومندی برای واکاوی مولکولی صفات اقتصادی هستند و کاربردهای بالقوه‌ای در برنامه‌های اصلاحی دارند. برای دست‌یابی به این اهداف، تنوع‌های ‌ژنومی گاومیش‌های مازندرانی شناسایی و طبقه-بندی شدند. در‌این مطالعه ‌ژنوم 4راس گاومیش مازندرانی با فناوری ایلیومینا توالی‌یابی شد. سنجش کیفیت داده‌ها توسط نرم‌افزار fastqc  انجام شد. برای هم‌ردیفی با ژنوم‌مرجع از نرم‌افزار bwa-mem استفاده شد. در‌نهایت واریانت‌ها با‌‌استفاده از freebayes شناسایی و به‌منظور محاسبه‌ی اثرات واریانت‌ها با ذکر نوع، محل و تعداد آن‌ها از برنامه snpeff استفاده شد. یافته‌ها: نتیجه‌ی همردیفی خوانش‌ها، با ژنوم مرجع منجر‌ به شناسایی 56537534 نشانگر snp و 6128529 حذف‌و‌درج (ایندل) با میانگین پوشش x4 تاx 13 شد. بیشترین واریانت‌ها در کروموزوم‌های 1 و جنسی (x) و کم‌ترین آن در کروموزوم‌‌های 23 و میتوکندریایی مشاهده شد. جهش‌های جابه‌جایی 236549743 و معکوس 108015966 بود. همچنین نرخ جهش‌های جابه‌جایی/ معکوس 19/2 محاسبه شد. فراوانی واریانت‌ها در مناطق بین ژنی 52746727، اینترون 23560994، پایین‌دست‌ژنی 3713594، بالادست‌ژنی 3571409 و اگزون 574093 برآورد شدند. نتیجه‌گیری: با‌توجه به این‌که مطالعه‌ی حاضر تنها تحقیق انجام شده در زمینه‌ی شناسایی تنوع‌های ژنومی گاومیش نژاد مازندرانی می‌باشد، تنوع‌های ژنومی شناسایی‌شده در‌این مطالعه می‌تواند برای توسعه‌ی آرایه‌های نشانگری با چگالی‌ بالادر نژاد‌های ایرانی مورد استفاده قرار گیرد.

identification of genomic variants and considering their effects in mazandarani buffaloes

nowadays, with the progress obtained in molecular genetic techniques and bioinformatics, alternative methods have been invented to increase the speed and efficiency of dna sequencing and their roles in genome level.  in the whole-genome sequencing method, the whole genome sequence of organism (nuclear-genome with mitochondrial dna) is sequenced. one of the important topics in genomics is genome differences, including single-nucleotide polymorphisms and indels for the relationship between genotype and phenotype. polymorphisms are powerful tools for molecular analysis of economic traits and are important in breeding programs. for this purpose, whole-genome variations of mazandarani buffaloes were identified and classified. in this study, the whole-genome of 4 mazandarani buffaloes was sequenced with the illumina platform. data quality was measured by fastqc software. bwa-mem was used for alignment with reference genome. finally, the variants were obtained using freebayes and the snpeff was used to calculate the effects of the variants. the result of aligning led us to identification of 56537534 snps, and 6128529 indels with an average coverage of x4 to x13. the most number of variants were observed on 1 and x chromosomes, and the least number were in 23 and mitochondrial chromosomes. the transition, transversion and rate of transition/transversion mutations were 236549743, 108015966 and 2/19 respectively. also, the mutations was calculated. the frequency of variants in intergenic regions was estimated to be 52746727, intron 23560994, downstream 3713594, upstream 3571409 and exon 574093. considering that this research is the only one that carried out to identify the genomic variations of mazandarani buffalo, the identified genomic variations can be used for the development of snp-arrays for iranian breeds.