به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « پویش ژنوم » در نشریات گروه « کشاورزی »

  • حسین محمدی*، امیرحسین خلت آبادی فراهانی، محمدحسین مرادی

    در این پژوهش، به منظور شناسایی ژن ها و مسیرهای مرتبط با برخی صفات اقتصادی، مطالعه پویش کل ژنوم بر مبنای تجزیه غنی سازی مجموعه های ژنی با استفاده از یک تراشه چندشکلی تک نوکلیوتیدی (SNP) ژنوم بلدرچین ژاپنی (illumina iSelect 4K) در یک جمعیت F2 حاصل از تلاقی دوطرفه انجام شد. به ازای هر پرنده، صفات میزان خوراک مصرفی، افزایش وزن بدن، ضریب تبدیل خوراک، خاکستر استخوان درشت نی و پا اندازه گیری شد. با استفاده از نرم افزار GCTA و بر اساس مدل خطی مختلط ارتباط هر یک از SNP ها با هر یک از صفات بررسی شد. تجزیه غنی سازی مجموعه های ژنی با بسته نرم افزاری goseq برنامه R با هدف شناسایی طبقات عملکردی و مسیرهای زیستی ژن های نزدیک در مناطق ژنومی کاندیدا انجام شد و در نهایت برای تجزیه بیوانفورماتیکی از پایگاه های برخط DAVID و PANTHER استفاده شد. در این پژوهش، تعداد 11 نشانگر SNP واقع روی کروموزوم های 2، 3، 4، 5، 10، 18، 20، 24 و 27 شناسایی شدند که با ژن های NPY، DRD2، PTPRN2، BMPR1B، MYF5، IGF2BP1، MYO1E، FGF2، LDB2، BMP4، ACOX1، PCK1، PLCB4، PLCB1 و PLCG1 مرتبط بودند. در تجزیه غنی سازی مجموعه ژنی، تعداد 23 طبقات هستی شناسی و مسیرهای بیوشیمیایی KEGG با صفات مورد بررسی شناسایی شد (05/0>P). از این بین، طبقات هستی شناسی Protein glycosylation، Myoblast differentiation،Positive regulation of muscle cell differentiation ، مسیرهای بیوشیمیایی MAPK signaling pathway و Calcium signaling pathway نقش مهمی در توسعه الیاف عضلانی اسکلتی، مصرف خوراک و قابلیت جذب داشتند. با توجه به تایید مناطق قبلی پویش ژنومی و شناسایی مناطق ژنومی جدید، استفاده از یافته های این پژوهش می تواند در انتخاب ژنتیکی با هدف بهبود تولید، مفید باشد.

    کلید واژگان: افزایش وزن بدن, بلدرچین ژاپنی, پویش ژنوم, ضریب تبدیل خوراک, مصرف خوراک}
    H. Mohammadi *, A. H. Khaltabadi Farahani, M. H. Moradi
    Introduction

    Identifying genes with large effects on economically important traits, has been one of the important goals in sheep breeding. A method to identify new loci and confirm existing quantitative trait loci (QTL) is through genome-wide association studies (GWAS). QTL-assisted selection and genomic regions affecting the production traits have been considered to increase the efficiency of selection and improve production performance. GWAS typically focuses on genetic markers with the strongest evidence of association. However, single markers often explain only a small component of the genetic variance and hence offer a limited understanding of the trait under study. A solution to tackle the aforementioned problems, and deepen the understanding of the genetic background of complex traits, is to move up the analysis from the single nucleotide polymorphism (SNP) to the gene and gene-set levels. In a gene-set analysis, a group of related genes that harbor significant SNP previously identified in GWAS is tested for over-representation in a specific pathway. The present study aimed to conduct a GWAS based on gene-set enrichment analysis for identifying the loci associated with economic traits using the high-density SNPs.

    Materials and methods

    In this research, to identify genes and biological pathways associated with some economic traits, GWAS based on gene-set enrichment analysis was conducted in a F2 population derived from a reciprocal cross by using Illumina iSelect 4K Japanese quail SNP Bead chip. For each bird, traits including body weight gain, feed intake, feed conversion ratio, tibia ash, and foot ash were measured. The SNPs that were associated with traits were identified based on mixed linear models using GCTA software and no correction was made to adjust the error rate. The gene-set analysis consisted of three different steps: (1) the assignment of SNPs to genes, (2) the assignment of genes to functional categories, and (3) the association analysis between each functional category and the phenotype of interest. In brief, for each trait, nominal P<0.005 from the GWAS analyses were used to identify significant SNPs. Using the biomaRt R package, the SNPs were assigned to genes if they were within the genomic sequence of the gene or a flanking region of 15 kb up- and downstream of the gene, to include SNP located in regulatory regions. For the assignment of the genes to functional categories, the Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway databases were used. The GO database designates biological descriptors to genes based on attributes of their encoded products and it is further partitioned into three components: biological process, molecular function, and cellular component. The KEGG pathway database contains metabolic and regulatory pathways, representing the actual knowledge of molecular interactions and reaction networks. Finally, a Fisher’s exact test was performed to test for overrepresentation of the significant genes for each gene set. The gene enrichment analysis was performed with the goseq R package. In the next step, bioinformatics analysis was implemented to identify the biological pathways performed in BioMart, Panther, DAVID, and GeneCards databases.

    Results and discussion

    Gene-set enrichment analysis has proven to be a great complement to GWAS. Among available gene set databases, GO is probably the most popular, whereas KEGG is a relatively new tool that is gaining ground in livestock genomics. We hypothesized that the use of gene-set information could improve prediction. It is likely that a better understanding of the biology underlying meat production specifically, plus an advance in the annotation of the quail genome, can provide new opportunities for predicting production using gene-set information. 11 SNPs on chromosomes 2, 3, 4, 5, 10, 18, 20, 24, and 27 located in NPY, DRD2, PTPRN2, BMPR1B, MYF5, IGF2BP1, MYO1E, FGF2, LDB2, BMP4, ACOX1, PCK1, PLCB4, PLCB, and PLCG1 genes were identified. According to gene-set enrichment analysis, 23 categories from gene ontology and the KEGG pathway were associated with the traits (P˂0.05). Among those categories, Protein glycosylation, Myoblast differentiation, Positive regulation of muscle cell differentiation and Biological MAPK signaling pathway, and Calcium signaling pathway have a significant association with skeletal muscle fiber, feed intake, and availability utilization.

    Conclusions

    This study supported previous results from GWAS and revealed additional regions associated with these economically important traits. Using the findings of this study could potentially be useful for genetic selection to improve production in Japanese quail.

    Keywords: Body weight gain, Japanese quail, Genome scan, Feed conversion ratio, feed intake}
  • حسین محمدی*، ابوذر نجفی، محمد شمس اللهی

    پژوهش حاضر با هدف مطالعه پویش کل ژنوم بر اساس آنالیز غنی سازی مجموعه های ژنی برای شناسایی جایگاه های ژنی موثر بر صفات رشد با استفاده از آرایه های ژنومی 50K بوده است. بدین منظور از اطلاعات رکورد های فنوتیپی و ژنوتیپی مرتبط با اوزان تولد (BW)، شیرگیری (WW)، شش ماهگی (6MW) و دوازده ماهگی (12MW) 240 راس از گوسفند نژاد هوی استفاده شد. ابتدا آنالیز پویش کل ژنومی برای صفات رشد در برنامه TASSEL انجام شد. سپس با استفاده از بسته نرم افزاری biomaRt2 برنامه R ژن های معنی داری که در داخل و یا 15 کیلوباز بالا و پایین دست نشانگرهای معنی دار قرار داشتند، شناسایی گردید. در نهایت تفسیر مجموعه ژنی با بسته نرم افزاری goseq برنامه R با هدف شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن های نزدیک به مناطق انتخابی و ژن های کاندیدا از طریق پایگاه های GO، KEGG، DAVID و PANTHER انجام شد. با تجزیه و تحلیل غنی سازی مجموعه های ژنی، مسیرهای زیستی و)ژن های کاندیدای) Regulation of skeletal muscle cell proliferation  وActin filament polymerization  (IGFBP4 و MYOD1) مرتبط با صفت BW، Regulation of anatomical structure morphogenesis،regulation of muscle system process  و cell junction (BMP2، THBS1 و MYH10)،Regulation of skeletal muscle tissue development با صفت WW  و Regulation of anatomical structure size (FGF2، ANGPTL4، TGFBR3 و ACTR3)  با صفت 6MW و Anatomical structure morphogenesis، Positive regulation of ossification و Cellular response to growth factor stimulus (MMP7، ACTA2، EGR1 و MYBPC3) با صفت 12MW شناسایی شدند. مسیرهای شناسایی شده عملکرد های مهمی را در ارتباط با رشد و توسعه عضلات اسکلتی، متابولیسم گلوکز، فرآیند استخوان سازی، اندازه بدن، ترکیب عضله و تنظیم یون کلسیم بر عهده داشتند. ژن های کاندیدای گزارش شده در این پژوهش می توانند درک روشنی از پایه مولکولی مربوط به صفات رشد در گوسفند را ایجاد کنند. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند دیدگاه جدیدی در رابطه با معماری ژنتیکی صفات رشد در برنامه های اصلاح نژادی گوسفند ایجاد کند.

    کلید واژگان: پویش ژنوم, وزن بدن, ژن کاندیدا, گوسفند}
    Hossein Mohammadi*, Abouzar Najafi, Mohammad Shamsollahi

    The present study aimed to conduct a genome wide association studies (GWAS) based on Gene-set enrichment analysis for identifying the loci associated with growth traits using the 50K arrays. For this purpose, phenotypes records and genotypic data related to birth weight (BW), weaning weight (WW), six month weight (6MW) and 12 month weight (12MW) were obtained from 240 Hu sheep. Genome wide association study was performed with growth traits using TASSEL software. Using the biomaRt2 package R the SNP were assigned to genes if they were within the genomic sequence of the gene or within a flanking region of 15 kb up- and downstream of the gene. For the assignment of the genes to functional categories, the GO, KEGG, DAVID and PANTHER databases were used. By Gene set enrichment analysis, the biological pathways and candidate genes of regulation of skeletal muscle cell proliferation  and actin filament polymerization (MYOD1 and IGFBP4), regulation of anatomical structure morphogenesis, regulation of muscle system process and cell junction (BMP2, THBS1 and MYH10), regulation of skeletal muscle tissue development and regulation of anatomical structure size (FGF2, ANGPTL4, TGFBR3 and ACTR3), anatomical structure morphogenesis, positive regulation of ossification and cellular response to growth factor stimulus (MMP7, ACTA2, EGR1 and MYBPC3), for BW, WW, 6MW and 12MW were identified, respectively. The detected candidate genes played an important role in muscle structure development, glucose metabolism, Osteoclast differentiation, body size, skeletal muscle cell differentiation and regulation of ion calcium. These novel candidate genes identified in this study may be useful targets for clarifying our understanding of the molecular basis of growth traits in sheep. These results can provide new insight for future research into the genetic architecture of growth traits in sheep breeding program.

    Keywords: Body weight, Candidate gene, Genome scan, sheep}
  • حسین محمدی*، امیرحسین خلت آبادی فراهانی، محمدحسین مرادی، ایمان حاج خدادادی
    زمینه مطالعاتی

    درک کنترل ژنتیکی صفات رشد یکی از مهم ترین اهداف اصلاح نژادی در صنعت طیور است.

    هدف

    پژوهش حاضر به منظور مطالعه پویش کل ژنوم بر مبنای تجزیه و تحلیل غنی سازی مجموعه ژنی جهت شناسایی جایگاه های ژنی موثر بر برخی صفات مرتبط با وزن بدن و طول و قطر شانک در یک لاین اینترکراس پیشرفته (AIL) با استفاده از تکنیک توالی یابی GBS بوده است.

    روش کار

    به منظور مطالعه پویش کل ژنومی از 599 قطعه مرغ و رکورد فنوتیپی مرتبط با صفات رشد شامل وزن بدن از هچ تا 14 هفتگی و طول و قطر شانگ از 4 تا 12 هفتگی استفاده گردید. آنالیز پویش کل ژنومی در برنامه GCTA نسخه 92/1 انجام شد. در مرحله بعد آنالیز غنی سازی ژنی با استفاده از بسته نرم افزاری goseq برنامه R و هدف شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن های نزدیک در مناطق انتخابی کاندیدا از طریق پایگاه های برخط GO، Metacyc، KEGG، Reactome و Panther انجام گردید.

    نتایج

    تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی نشان داد که مناطق ژنومی شناسایی شده به طور مستقیم و غیر مستقیم با ژن های موثر بر رشد عضلات اسکلتی، وزن بدن، متابولیسم انرژی و رشد و توسعه استخوان همپوشانی دارند. در این پژوهش نشانگر تک نوکلیوتیدی معنی داری واقع روی کروموزوم های 1، 2، 4، 5، 7، 8، 10، 11 و 27 شناسایی شدند که با ژن های MSTN، CAPN3، PNPLA3، ANXA2، IGF1، LDB2، LEPR، FN1، TMEM135 ،MC4R ، EDN1 و ADAMTS18 مرتبط بودند. در آنالیز غنی سازی مجموعه ژنی تعداد 19 مسیر هستی شناسی ژنی و مسیر KEGG با صفات وزن بدن و طول و قطر شانک مرتبط بودند (P˂0.05). از این بین، مسیرهای Regulation of muscle organ development، Regulation of cell growth و Anatomical structure homeostasis نقش مهمی در رشد و توسعه عضلات اسکلتی داشتند. همچنین در ارتباط با طول و قطر شانک مسیرهای Positive regulation of ossification، Positive regulation of cytosolic calcium ion وCalcium signaling pathway ارتباط معنی داری داشتند.

    نتیجه گیری نهایی

    با توجه به تایید مناطق قبلی پویش ژنومی صفات وزن بدن و طول و قطر شانک، همچنین شناسایی مناطق ژنومی جدید، آنالیز غنی سازی مجموعه ژنی درک بهتری از کنترل ژنتیکی صفات رشد را نشان می دهد. استفاده از نتایج این تحقیق می تواند باعث تسریع در پیشرفت ژنتیکی برنامه های اصلاح نژادی مرغ شود.

    کلید واژگان: آنالیز غنی سازی, پویش ژنوم, ژن کاندیدا, مرغ, وزن بدن}
    Hossein Mohammadi *, Amir Hossein Khaltabadi Farahani, Hossein Moradi, Iman Haj
    Introduction

    Understanding the genetic control of growth traits is one of the most important breeding goals in poultry industry. Genomic selection has provided the poultry industry with a powerful tool to increase genetic gains on economically important traits such as meat production. One way to identify new loci and confirm existing QTL is through genome-wide association analysis (GWAA). In addition identifying of genes loci with large effects on economically important traits, has been one of the important goal to poultry breeding. QTL assisted selection and genomic regions affecting the production traits have been considered to increase the efficiency of selection and improve production performance. Genome wide association studies typically focus on genetic markers with the strongest evidence of association. However, single markers often explain only a small component of the genetic variance and hence offer a limited understanding of the trait under study. A solution to tackle the aforementioned problems, and deepen the understanding of the genetic background of complex traits, is to move up the analysis from the SNP to the gene and gene-set levels. In a gene-set analysis, a group of related genes that harbor significant SNP previously identified in GWAS, is tested for over-representation in a specific pathway.

    Material and methods

    The aim of the present study genome wide association studies (GWAS) based on Gene set enrichment analysis for identifying the loci associated with related to body weight and shank length and diameter traits in advanced intercross line (AIL) using the high-confidence SNPs that enable us to study 161376 SNP markers simultaneously. For this purpose, the 599 advanced intercross line and 161376 markers were performed with mixed linear model (MLM) approach was used for the GWAS of the F9 generation, as implemented in the GCTA package (v1.92) (Yang et al., 2011) and no any correction to adjust the error rate. The gene set analysis consists basically in three different steps: (1) the assignment of SNPs to genes, (2) the assignment of genes to functional categories, and finally (3) the association analysis between each functional category and the phenotype of interest. In brief, for each trait, nominal P-values < 0.005 from the GWAS analyses were used to identify significant SNP. Using the biomaRt R package the SNP were assigned to genes if they were within the genomic sequence of the gene or within a flanking region of 15 kb up- and downstream of the gene, to include SNP located in regulatory regions. For the assignment of the genes to functional categories, the Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway databases were used. The GO database designates biological descriptors to genes based on attributes of their encoded products and it is further partitioned into 3 components: biological process, molecular function, and cellular component. The KEGG pathway database contains metabolic and regulatory pathways, representing the actual knowledge on molecular interactions and reaction networks. Finally, a Fisher’s exact test was performed to test for overrepresentation of the significant genes for each gene-set. The gene enrichment analysis was performed with the goseq R package. In the next step, a bioinformatics analysis was implemented to identify the biological pathways performed in BioMart, Panther, DAVID and GeneCards databases.

    Results and discussion

    Gene set enrichment analysis has proven to be a great complement of genome-wide association analysis (Abdalla et al., 2016). Among available gene set databases, GO is probably the most popular, whereas KEGG is a relatively new tool that is gaining ground in livestock genomics (Morota et al., 2015, 2016). We had hypothesized that the use of gene set information could improve prediction. However, neither of the gene set SNP classes outperformed the standard whole-genome approach. Gene sets have been primarily developed using data from model organisms, such as mice and flies, so it is possible that some of the genes included in these terms are irrelevant for meat production. It is likely that a better understanding of the biology underlying meat production specifically, plus an advance in the annotation of the chicken genome, can provide new opportunities for predicting production using gene set information.11 SNP markers on chromosomes 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, and 27 located in MSTN, CAPN3, PNPLA3, ANXA2, IGF1, LDB2, LEPR, FN1, ‌TMEM135, MC4R, EDN1, and ADAMTS18 genes were identified. Some of the genes were found are consistent with some previous studies and to be involved biological pathways related to muscle skeletal growth, energy metabolism and bone growth and development. According to pathway analysis, 19 pathways from gene ontology and KEGG pathway were associated with the body weight and shank length and diameter trait (P˂0.05). Among those pathways, the regulation of muscle organ development, regulation of cell growth and anatomical structure homeostasis biological pathway has an important role in the growth and skeletal muscle development. Also, the anatomical structure formation involved in morphogenesis, positive regulation of ossification and calcium signaling pathway significant association with body weight and shank length and diameter traits. Some of these regulatory regions, such as enhancers, are located far from the genes. Therefore, although the gene might be part of the analysis, the relevant variant would probably not be included in the gene set SNP class. Finally, linkage disequilibrium interferes with the use of biological information in prediction because irrelevant regions (regions without any biological role) capture part of the information encoded in relevant regions, causing both regions to exhibit similar predictive abilities. The use of very high density SNP data or even whole genome sequence data could alleviate some of these issues. Finally, it is worth noting that our gene-set enrichment analysis was conducted using a panel of SNP obtained from a single marker regression GWAS, which relies on a simplified theory of the genomic background of traits, without considering for instance the joint effect of SNP. Hence, other approaches (e.g., GWAS exploring SNP by SNP interactions) might provide a better basis for biological pathway analysis.

    Conclusion

    Considering, this study supported previous results from GWAS of body weight and shank length and diameter traits, also revealed additional regions in the chicken genome associated with these economically important traits, presented here should be contribute to a better understanding of the genetic control of growth traits in broiler chicken and using these findings can accelerate the genetic progress in poultry breeding programs.

    Keywords: body weight, Candidate gene, Chicken, Genome scan, Gene set enrichment analysis}
  • امیرحسین خلت آبادی فراهانی*، حسین محمدی، محمدحسین مرادی

    هدف از این پژوهش، بررسی صفت تعداد نتاج در هر زایش میش به عنوان یک صفت تولید مثلی مهم بود. بدین منظور از رکوردهای فنوتیپی هفت نژاد گوسفند وادی، هوی، ایسلندی، فین شیپ و رومانوف با باروری بالا و نژادهای تکسل و راهمنی با باروری پایین، برای مطالعه پویش ژنومی بر پایه آنالیز غنی سازی به منظور شناسایی مکانیسم های زیستی استفاده شد. ارزیابی پویش کل ژنومی در بسته GenABEL برنامه R انجام شد. آنالیز غنی سازی مجموعه ژنی با بسته نرم افزاری goseq برنامه R با هدف شناسایی طبقات عملکردی و مسیرهای زیستی ژن های نزدیک در مناطق انتخابی کاندیدا انجام شد. در این پژوهش ژن های BMP5، DHCR24، BMPR1B، ESR1، ESR2 و PLCB1 در نژادهای وادی و رومانوف، ژن های SMAD1، SMAD2، INSR و PTGS2 در نژادهای فین-شیپ و هوی، ژن های BMP7، NCOA1 و ERBB4 در گوسفند ایسلند، ژن های BMP4، MSRB3 و SPP1 در نژاد تکسل، و ژن های BMP7، EGFR و KCNMA1 در نژاد راهمنی با تعداد نتاج متولد شده مرتبط بودند. در تحلیل غنی سازی مجموعه های ژنی، تعداد 30 مسیر با صفت تعداد نتاج در هر زایش مرتبط بودند. از بین مسیرهای زیستی شناسایی شده، مسیرهایTGF-β signaling pathway،Oxytocin signaling pathway ، Estrogen signaling pathway، Prolactin signaling pathway و Insulin signaling pathwayنقش مهمی در نرخ تخمک ریزی و چند قلوزایی داشتند. با توجه به تایید مناطق قبلی پویش ژنومی و شناسایی مناطق ژنومی جدید، استفاده از یافته های این پژوهش می تواند در انتخاب ژنتیکی گوسفند از طریق تعداد نتاج بیشتر در هر زایش مفید باشد.

    کلید واژگان: آنالیز غنی سازی, پویش ژنوم, چند قلوزایی, گوسفند, مسیرهای زیستی}
    Amir Hossein Khaltabadi Farahani *, Hossein Mohammadi, Hossein Moradi

    The aim of this study was to identify the molecular pathways related to litter size in sheep using gene set enrichment analysis. For this purpose, information of high prolificacy sheep breeds including Wadi, Hu, Icelandic, Finnsheep, and Romanov and low prolificacy including Texel and Rahmani were used for genome wide association studies and gene set enrichment analysis. Genome-wide association study was conducted using GenABEL package of R program. Gene set enrichment analysis was performed with the goseq R package to identify the biological pathways associated with candidate genes. We identified different sets of candidate genes related to litter size: BMP5, DHCR24, BMPR1B, ESR1, ESR2 and PLCB1 in Wadi and Romanov; SMAD1, SMAD2, INSR and PTGS2 in Finnsheep and Hu; BMP7, NCOA1 and ERBB4 in Icelandic; BMP4, MSRB3 and SPP1 in Texel; BMP7, EGFR and KCNMA1 in Rahmani. According to pathway analysis, 30 pathways were associated with the litter size trait. Among biological pathways, the TGF-β signaling, Oxytocin signaling, Estrogen signaling, Prolactin signaling, and Insulin signaling pathways have significant association with ovulation rate and litter size trait. Overall, this study supported previous results from GWAS for litter size, also revealed additional regions in the sheep genome associated with litter size in sheep. These findings could potentially be useful for selective breeding for more litter size in sheep.

    Keywords: Biological pathways, Gene set enrichment analysis, genome scan, prolificacy, sheep}
  • نوشین عزیز پور، امیرحسین خلت آبادی فراهانی*، محمدحسین مرادی، حسین محمدی
    زمینه مطالعاتی

     اخیرا انتخاب به کمک QTLها و مناطق ژنومی موثر بر صفات تولیدی برای افزایش بازده انتخاب مورد توجه قرار گرفته است.

    هدف

    پژوهش حاضر به منظور مطالعه پویش ژنومی بر مبنای تجزیه و تحلیل غنی سازی مجموعه ژنی جهت شناسایی ژن های موثر بر صفات مرتبط با تولید شیر گاو هلشتاین با استفاده از تکنیک توالی یابی GGRS بوده است.

    روش کار

    بدین منظور، مطالعه پویش ژنومی از 1092 راس گاو هلشتاین و رکورد مرتبط با تولید شیر، درصد چربی و امتیاز سلو ل های بدنی در برنامه Plink ارزیابی شد. آنالیز غنی سازی ژنی با استفاده از بسته نرم افزاری goseq برنامه R و شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن های نزدیک در مناطق انتخابی کاندیدا از طریق پایگاه های برخط GO، KEGG و Panther انجام گردید.

    نتایج

    تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی نشان داد که مناطق ژنومی شناسایی شده به طور مستقیم و غیر مستقیم با ژن های موثر بر امتیاز سلول های بدنی، تولید و چربی شیر همپوشانی دارند. در این پژوهش تعداد 11 نشانگر تک نوکلیوتیدی واقع روی کروموزوم های 5، 6، 7، 8، 14، 19، 22، 24، 25، 27 و 28 شناسایی شدند که با ژن های ASIC2، ANXA3، CCL2، CCL11، CCL24،IL33،TLR3 ، WWOX،EGFR ،PRKCA ، CAMK2A،KCNMA1 ،FABP2 ،SPP1 ،THBS4 ، HSP90B1 وITPR1 مرتبط بودند. برخی از این ژن ها در مناطق معنی دار با مطالعه قبلی هم خوانی داشت. در آنالیز غنی سازی مجموعه ژنی تعداد 25 مسیر هستی شناسی ژنی و مسیر KEGG با صفات تولید و امتیاز سلول های بدنی مرتبط بودند (P˂0.01). از این بین، مسیرهای positive regulation of inflammatory response و defense response نقش مهمی در سیستم ایمنی داشتند. همچنین در ارتباط با تولید و چربی شیر مسیرهای PPAR signaling pathway، Oxytocin signaling pathway و Focal adhesion ارتباط معنی داری داشتند.

    نتیجه گیری نهایی

    با توجه به تایید مناطق قبلی پویش ژنومی صفات تولیدی، همچنین شناسایی مناطق ژنومی جدید استفاده از یافته های این تحقیق می تواند باعث تسریع در پیشرفت ژنتیکی برنامه های اصلاح نژادی گاو شود.

    کلید واژگان: پویش ژنوم, تولید شیر, امتیاز سلول های بدنی, آنالیز غنی سازی, گاو}
    N .Azizpour, AH. Khelatabadi *, MH. Moradi, H .Mohammadi
    Introduction

    Genomic selection has provided the dairy industry with a powerful tool to increase genetic gains on economically important traits such as milk production (Taylor et al. 2016). One way to identify new loci and confirm existing QTL is through genome-wide association analysis (GWAA). In addition, identifying of genes' loci with large effects on economically important traits has been one of the important goals to dairy cattle breeding. Quantitative Trait Loci assisted selection and genomic regions affecting the production traits have been considered to increase the efficiency of selection and improve production performance. Genome wide association studies typically focus on genetic markers with the strongest evidence of association. However, single markers often explain only a small component of the genetic variance and hence, offer a limited understanding of the trait under study. A solution to tackle the aforementioned problems, and deepen the understanding of the genetic background of complex traits, is to move up the analysis from the SNP to the gene and gene-set levels. In a gene-set analysis, a group of related genes that harbor significant SNP previously identified in GWAS, is tested for over-representation in a specific pathway. The aim of the present study was genome wide association studies (GWAS) based on gene set enrichment analysis for identifying the loci associated with milk yield and somatic cell score traits in Holstein cattle breed using the high-confidence SNPs that enable us to study 164312 SNP markers simultaneously.

    Material and methods

    In this study, the 1092 Holstein cattle and 164312 markers were analyzed with milk yield, fat percentage, and somatic cell score using plink software with no corrections to adjust the error rate. The gene set analysis consists basically in three different steps: (1) the assignment of SNPs to genes, (2) the assignment of genes to functional categories, and finally (3) the association analysis between each functional category and the phenotype of interest.In brief, for each trait, nominal P-values < 0.05 from the GWAS analyses were used to identify significant SNP. Using the biomaRt R package the SNP were assigned to genes if they were within the genomic sequence of the gene or within a flanking region of 20 kb up- and downstream of the gene, to include SNP located in regulatory regions. For the assignment of the genes to functional categories, the gene ontology and Kyoto encyclopedia of genes and genome pathway databases were used. The GO database designates biological descriptors to genes based on attributes of their encoded products and it is further partitioned into three components: biological process, molecular function, and cellular component. The KEGG pathway database contains metabolic and regulatory pathways, representing the actual knowledge on molecular interactions and reaction networks. Finally, a Fisher’s exact test was performed to test for overrepresentation of the significant genes for each gene-set. The gene enrichment analysis was performed with the goseq R package. In the next step, a bioinformatics analysis was implemented to identify the biological pathways performed in BioMart, Panther, DAVID, and GeneCards databases.

    Results and discussion

    Gene set enrichment analysis has proven to be a great complement of genome-wide association analysis (Gambra et al. 2013; Abdalla et al. 2016). Among available gene set databases, GO is probably the most popular, whereas KEGG is a relatively new tool that is gaining ground in livestock genomics (Morota et al. 2015, 2016). It was hypothesized that the use of gene set information could improve prediction. However, neither of the gene set SNP classes outperformed the standard whole-genome approach. Gene sets have been primarily developed using data from model organisms, such as mice and flies; so, it is possible that some of the genes included in these terms are irrelevant for milk production. It is likely that a better understanding of the biology underlying milk production specifically, plus an advance in the annotation of the bovine genome, can provide new opportunities for predicting production using gene set information. Eleven SNP markers  were identified on  chromosomes  5,  6,  7,  8, 14, 19, 22, 24, 25, 27, and 28 located  in  ASIC2,  ANXA3,  CCL2,  CCL11,  CCL24, IL33, TLR3, WWOX, EGFR, PRKCA, CAMK2A, KCNMA1, FABP2, SPP1, THBS4, HSP90B1, and ITPR1 genes. Some of the found genes are consistent with some previous studies and are involved in biological pathways related to milk yield and immune systems. According to pathway analysis, 25 pathways from gene ontology and KEGG pathway were associated with the milk yield and somatic cell score traits (P˂0.01). Among those pathways, the sensory perception of chemical stimulus, positive regulation of inflammatory response, and defense response biological pathway have an important role in the immune system and somatic cell score. Also, the GnRH signaling pathway, PPAR signaling pathway, oxytocin signaling pathway, and focal adhesion had a significant association with milk yield and fat percentage traits. Some of these regulatory regions, such as enhancers, are located far from the genes. Therefore, the gene might be part of the analysis, but the relevant variant would probably not be included in the gene set SNP class. Finally, linkage disequilibrium interferes with the use of biological information in prediction, because irrelevant regions (regions without any biological role) capture part of the information encoded in relevant regions, causing both regions to exhibit similar predictive abilities. The use of very high density SNP data or even whole genome sequence data could alleviate some of these issues. Finally, it worth’s noting that our gene-set enrichment analysis was conducted using a panel of SNP obtained from a single marker regression GWAS, which relies on a simplified theory of the genomic background of traits, without considering for instance the joint effect of SNP. Hence, other approaches (e.g. GWAS exploring SNP by SNP interactions) might provide a better basis for biological pathway analysis.

    Conclusion

    This study supported previous results from GWAS of milk yield and somatic cell score, also revealed additional regions in the cattle genome associated with these economically important traits. So, using these findings can accelerate the genetic progress in the breeding programs.

    Keywords: Cattle, Gene-set enrichment analysis, Genome scan, Milk yield, Somatic cell score}
  • مهدی مخبر، محمد مرادی شهربابک، مصطفی صادقی، حسین مرادی شهربابک، جان ویلیامز
    شناسایی مناطق ژنومی که هدف انتخاب بوده اند، از بحث برانگیزترین مباحث در حوزه تحقیقات ژنتیک حیوانی، به خصوص در حیوانات اهلی است. در این مطالعه، پویش کل ژنوم برای شناسایی مناطقی از ژنوم که در گاومیش های خوزستانی و مازندرانی هدف انتخاب های طبیعی یا مصنوعی قرار گرفته اند، اجرا شده است. بدین منظور 148 راس گاومیش رودخانه ای شامل جمعیت های خوزستانی (121 راس) و مازندرانی (27 راس)، به وسیله آرایه های ژنومیکی Axiom® Buffalo Genotyping 90K تعیین ژنوتیپ شدند. جهت جستجوی نشانه های انتخاب از برآوردگر نااریب (FST (θ استفاده شد. در مجموع 23 منطقه که نشانگرهای SNP آن ها بالاتر از 1/0 درصد حد بالای توزیع تجربی FST بود، به عنوان نشانه های انتخاب شناسایی شده و مورد بررسی های بیشتر قرار گرفتند. بعد از انطباق مناطق ژنومی انتخاب شده با مناطق ژنومی متناظر آن روی ژنوم گاو UMD3.1 Bos Taurus Genome)، 64) ژن و 27 QTL شناسایی شد. تعدادی از این ژن ها در مطالعات قبلی نیز به عنوان نشانه های انتخاب گزارش شده اند. برخی از این ژن ها احتمالا در مسیرهای بیولوژیکی که با اهلی شدن حیوانات (توسعه مغز و عملکردهای رفتاری، پیگماسیون و آداپته شدن به محیط زندگی و شرایط جغرافیایی) و تولید شیر مرتبط می باشند، درگیرند. بررسی ها همچنین نشان داد که QTLهای شناسایی شده در این تحقیق با صفات مهم اقتصادی از جمله صفات مرتبط با راندمان تبدیل غذایی، وزن بدن، چربی زیرپوستی، افزایش وزن روزانه، تیپ، تردی گوشت، ترکیبات شیر، اتصالات پستانی، اندازه گوساله و گوساله زایی آسان ارتباط دارند. به هرحال جهت شناسایی نقش دقیق این ژن ها و QTLها لازم است مطالعات پیوستگی و عملکردی بیشتری انجام گیرد.
    کلید واژگان: پویش ژنوم, شاخص تمایز جمعیتی, گاومیش خوزستانی و مازندرانی, نشانه های انتخاب}
    Mahdi Mokhber, Mohammad Moradi Shahrbabak, Mostafa Sadeghi, Hossein Moradi Shahrbabak, John Williams
    Identification of selection targeted genomic regions is one of the most challenging areas of research in animal genetics, particularly in livestock. We carried out a genome-wide scan for signatures of positive selection to identify genomic regions that had been under selection in Iranian Khuzestani and Mazandrani buffalo breeds. A total of 148 water buffalo from Khuzestani (N=121) and Mazandrani (N=27) buffalo breeds were genotyped using Axiom® Buffalo Genotyping 90K Array. Unbiased method of population differentiation index (FST) was applied to detect signatures of selection. In total, 23 regions exceeding the 0.1 percent threshold of the empirical posterior distribution were identified as extremely differentiated. These selected genomic regions were surveyed to find encoding putative candidate genes and 64 genes and 27 QTL were extracted from the corresponding areas in UMD3.1 Bos Taurus Genome Assembly. Some of these genes have previously reported as signature of positive selection in the last studies. Some of these genes were also found to be involved in milk production traits and domestication-related changes include sensory perceptions, brain and neural system development, pigmentation, and geographic adaptation. Also, survey on extracted QTLs was shown that these QTLs involved in some economicl important traits in buffalo such as feed conversion ratio, subcutaneous fat, body weight, average daily gain, type, Meat tenderness, milk production conentent, udder attachment, calf size and calving ease traits. However, it will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of these genes.
    Keywords: signatures of selection, Genome, Wide Survey, population differentiation index, Khuzestani, Mazandrani buffalo breeds}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال