شناسایی تنوع ژنوم در اکوتیپ های مختلف بزهای بومی ایران با استفاده از روش توالی یابی کل ژنوم

به دلیل سازگاری با شرایط محیطی، اکوتیپ های متفاوتی از بز بومی در مناطق جغرافیایی مختلف کشور دیده می شوند که به لحاظ ویژگی های ظاهری و تولیدی تنوع زیادی دارند. تاکنون مطالعه جامعی در سطح کل ژنوم برای شناسایی تنوع ژنتیکی بز های بومی صورت نگرفته است. لذا هدف این مطالعه شناسایی ویژگی های ژنومیکی این ذخایر بومی بمنظور سازماندهی برنامه های مناسب برای بهره برداری و حفاظت از آنها است. 

در این مطالعه توالی های کل ژنوم 36 راس بز بومی ایران از پایگاه دادهNCBI  دانلود و آنالیز شد. توالی یابی کل ژنوم داده های مطالعه شده به صورت Paired-End توسط شرکت ایلومینا و دستگاه های توالی یاب Hiseq2500 و Hiseq2000   انجام شده است. کنترل کیفیت توالی داده های خام توسط برنامهFastQC  انجام شد. برای همردیفی توالی داده ها با ژنوم مرجع بز (ARS1, GCF_001704415.1) از الگوریتم BWA-MEM بکار برده شده در بسته نرم افزاری BWA استفاده شد. برای حذف PCR duplicates از خروجی های همردیفی از برنامه Picard استفاده شد. پردازش خروجی های همردیفی با ژنوم مرجع در دو مرجله شامل همردیفی مجدد حذف و اضافه های کوچک و کالیبره کردن مجدد نمره کیفیت باز با استفاده از برنامه GATK انجام شد. میانگین عمق پوشش برای خروجی های همردیفی با ژنوم مرجع با استفاده از دستور depth به کار برده شده در نرم افزارsamtools  محاسبه شد ند. چندریختی های تک نوکلیوتیدی (SNPs) توسط ابزار UnifiedGenotyper بکار رفته در برنامه GATK شناسایی شد ند. مقادیر تنوع نوکلیوتیدی و ضریب همخونی ژنومی بر اساس SNP های هموزیگوت برای هر فرد با استفاده از دستور het به کار رفته در برنامهVCFtools  محاسبه شد ند.

میانگین عمق پوشش داده های استفاده شده در این مطالعه X 25/11 بود. میانگین تعداد چند ریختی های تک نوکلیوتیدی در ژنوم 36 راس بز بومی ایران 7495554 بود. مقادیر ضریب همخونی ژنومی در اکوتیپ های مختلف بز های بومی ایران از 01/0 - تا 4/0 متغیر بود. کمترین مقدار ضریب همخونی ژنومی در ژنوم اکوتیپ بز بومی همدان مشاهده شد (01/0 -) و بیشترین مقدار ضریب همخونی در ژنوم اکوتیپ بز بلوچی سیستان و بلوچستان مشاهده شد.  همچنین مقادیر میانگین درصد هتروزیگوسیتی مشاهده و مورد انتظار محاسبه شده برای چند ریختی های تک نوکلیوتیدی در ژنوم اکوتیپ های بز بومی ایران از 27/10 تا 75/17 و 33/17 تا 57/17 متغیر بود.

این پژوهش بینش مهمی در مورد تنوع ساختاری ژنوم بز های بومی ایران را نشان می دهد که تا کنون از نظر ژنتیکی مورد ارزیابی قرار نگرفته اند. نتایج بدست از این تحقیق می تواند در طراحی برنامه های حفاظتی و اصلاح نژادی برای بز های بومی ایران مورد استفاده قرار گیرند.