شناسایی چندشکلی‌های تک‌نوکلئوتیدی در ژنوم اکوتیپ‌های مرغ شاخدار ایران برای مطالعه روابط ‏فیلوژنتیکی و میزان همخونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید ‏باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 استاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

3 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

4 دانش‌آموخته دکتری، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

5 دانش‌آموخته دکتری تخصصی زیست‌فناوری، پژوهشکده زیست فناوری، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

هدف از انجام این پژوهش شناسایی چندشکلی‌های تک‌نوکلئوتیدی به منظور بررسی روابط فیلوژنتیکی اکوتیپ‌های مختلف مرغ گینه‌ای (مرغ شاخدار) در ایران می‌باشد. داده‌های ژنومی 18 قطعه مرغ گینه‌ای مربوط به شش اکوتیپ مختلف ایران، شامل اکوتیپ‌های تبریز (آبی و خاکستری)، رشت، تبریز (سفید)، تلاقی رشت و تبریز (آبی و خاکستری)، شیراز و لار تهیه شد. توالی‏یابی کل ژنوم نمونه‌های مرغ گینه‌ای به صورتPaired-End  با طول خوانش 125 جفت باز  انجام شد. واکاوی فیلوژنی بر پایه روش‌های اتصال مجاورین و حداکثر درست نمایی انجام شد. میزان همخونی ژنومی با نرم افزار PLINK برای اکوتیپ‌ها با طول‌های مختلف از ژنوم برای شناسایی قطعات هموزایگوس به کار گرفته شد. تعداد 48/14 میلیون چندشکلی تک‌نوکلئوتیدی شناسایی شد. نتایج واکاوی فیلوژنتیکی با استفاده از هر دو روش نشان داد که دو اکوتیپ شیراز و لار بیشترین مشابهت ژنتیکی را دارند و سایر اکوتیپ‌ها در گروه‌های جداگانه‌ای قرار می‌گیرند. نتایج همخونی در سطح ژنوم نشان داد که اکوتیپ تبریز (سفید) دارای بیشترین و اکوتیپ تبریز (آبی و خاکستری) دارای کمترین میزان همخونی هستند. نتایج این پژوهش می‌تواند درک بهتری را از ساختار ژنتیکی اکوتیپ‌های مرغان شاخدار برای توسعه برنامه‌های بهنژادی ارایه نماید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Identification of single nucleotide polymorphism in Iranian Helmeted Guineafowl ‎ecotypes to study the phylogenetic relationships and inbreeding ‎

نویسندگان [English]

  • Rana Pedar 1
  • Ali Esmailizadeh 2
  • Ahmad Ayatollahi Mehrgardi 3
  • Hojjat Asadollahpour-Nanaei 4
  • Hamed Kharrati-Koopaee 5
1 M.Sc. Graduate,, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Shahid ‎Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, ‎Kerman, Iran
3 Associate Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of ‎Kerman, Kerman, Iran
4 Ph.D. Graduate, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
5 Ph.D. Graduate, Institute of Biotechnology, Shiraz University, Shiraz, Iran‎
چکیده [English]

The Helmeted Guineafowls were originated from West Africa and spread widely across the world, due to their ability to adapt to different environmental conditions. The main goal of this investigation was to identify the single nucleotide variations (SNVs) in order to explain the genetic structure of Helmeted Guineafowl in Iran. The whole genome of six Guineafowl ecotypes (18 samples) including Tabriz (blue and grey), Rasht, Tabriz (white), Rasht×Tabriz cross, Shiraz and Lar were sequenced. Paired-end libraries with 125 bp of Guineafowl samples were sequenced by whole genome Illumina platform. The phylogenetic tree analysis based on the maximum likelihood and neighbor joining was constructed. Runs of homozygosity (ROHs) were detected across all individual genomes by PLINK software. In the current study, around 14.48 million SNVs were detected. To evaluate the phylogenic relationships among all Guineafowl ecotypes, we applied two different phylogenic methods based on neighbor-joining and maximum-likelihood methods. Similar results were reported by these methods, all Helmeted Guineafowl ecotypes were classified separately except Shiraz and Lar ecotypes, which showed the most amount of genetic similarities. The results of runs of homozygosity (ROH) analysis indicated that the highest level of inbreeding at all levels of ROH were observed in the white Tabriz ecotype, in contrast Tabriz (blue and grey) ecotype showed the lowest level of inbreeding at all levels of ROH. These findings can provide new insight into genetic structure of Helmeted Guineafowl ecotypes in order to develop the breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Helmeted Guineafowls
  • genetic variants
  • phylogenic analysis‎

مراجع

  1. Adeola, A. C., Ommeh, S. C., Murphy, R. W., Wu, S. F., Peng, M. S., & Zhang, Y. P. (2015). Mitochondrial DNA variation of N igerian domestic helmeted guinea fowl. Animal Genetics, 46(5), 576-579.
  2. Al-Mamun, H. A., Clark, S. A., Kwan, P., & Gondro, C. (2015). Genome-wide linkage disequilibrium and genetic diversity in five populations of Australian domestic sheep. Genetics Selection Evolution, 47(1), 1-14.
  3. Alphen-Stahl, V. (2005). Molecular systematics and phylogeography of the Helmeted Guineafowl (Numida meleagris). D. Thesis. University of Cape Town. 22-23.
  4. Asadollahpour Nanaei, H., Kharrati-Koopaee, H., & Esmailizadeh, A. (2022). Genetic diversity and signatures of selection for heat tolerance and immune response in Iranian native chickens. BMC genomics, 23(1), 1-13.
  5. Crawford, R. D. (1990). Origin and history of poultry species. Poultry Breeding and Genetics, 1-41.
  6. Danecek, P., Auton, A., Abecasis, G., Albers, C. A., Banks, E., DePristo, M. A. & 1000 Genomes Project Analysis Group. (2011). The variant call format and VCFtools. Bioinformatics, 27(15), 2156-2158.
  7. Esfandiari, P., Dadpasand, M., Kharrati-Koopaee, H., Atashi, H., Gharghi, A., & Niazi, A. (2020). Bioinformatics, phylogenetic and variant association analysis of Ovocalyxin-32 gene reveals its contribution to egg production traits in native chickens. Animal Gene, 17, 200108.
  8. Esmailizadeh, A., Kharrati-Koopaee, H., & Nanaei, H. A. (2021). Whole genome resequencing data for rock pigeon (Columba livia). BMC Research Notes, 14(1), 1-4.
  9. Frankham, R., Ballou, J. D. and Briscoe, D. A. (2002). Introduction to Conservation Genetics. Cambridge: Cambridge University Press. 56-63.
  10. Gupta, P. K., Varshney, R. K., Sharma, P. C., & Ramesh, B. (1999). Molecular markers and their applications in wheat breeding. Plant Breeding, 118 (5), 369-390.
  11. Haddad, H. S. (2020). Genetic Similarity of two different color Local Guinea Fowl (Numida Meleagris) By Using RAPD-PCR Technique. Zanco Journal of Pure and Applied Sciences, 32(2), 140-144.
  12. Hiendleder, S., Bauersachs, S., Boulesteix, A., Blum, H., Arnold, G. J., Frohlich, T., & Wolf, E. (2005). Functional genomics: tools for improving farm animal health and welfare. Revue Scientifique Et Technique-Office International des Epizooties, 24(1), 355.
  13. Howrigan, D. P., Simonson, M. A., & Keller, M. C. (2011). Detecting autozygosity through runs of homozygosity: a comparison of three autozygosity detection algorithms. BMC genomics, 12(1), 460.
  14. Kayang, B. B., Youssao, I., Inoue, E., Naazie, A., Abe, H., Ito, S. I., & Inoue-Murayama, M. (2010). Genetic diversity of helmeted guineafowl (Numida meleagris) based on microsatellite analysis. The journal of poultry science, 1001160040-1001160040.
  15. Kharrati-Koopaee, H., Ebrahimie, E., Dadpasand, M., Niazi, A., & Esmailizadeh, A. (2019). Genomic analysis reveals variant association with high altitude adaptation in native chickens. Scientific Reports, 9(1), 1-22.
  16. Koopaee, H. K., & Koshkoiyeh, A. E. (2014). SNPs Genotyping technologies and their applications in farm animals breeding programs. Brazilian Archives of Biology and Technology, 57(1), 87-95.
  17. Li, H. & Durbin, R. (2009). Fast and accurate short read alignment with burrows–wheeler transform. Bioinformatics, 25 (14), 1754-1760.
  18. Li, H., Handsaker, B., Wysoker, A., Fennell, T., Ruan, J., Homer, N. & Durbin, R. (2009). The sequence alignment/map format and SAMtools. Bioinformatics, 25(16), 2078-2079.
  19. Liu, Z. J. (2011). Genomic Variations and Marker Technologies for Genome‐Based Selection. Next generation sequencing and whole genome selection in aquaculture. (pp. 3-19). Wiley Press.
  20. McKenna, A., Hanna, M., Banks, E., Sivachenko, A., Cibulskis, K., Kernytsky, A. & DePristo, M. A. (2010). The Genome Analysis Toolkit: a MapReduce framework for analyzing next-generation DNA sequencing data. Genome Research, 20(9), 1297-1303.
  21. Asadollahpour Nanaei, H., Esmailizadeh, A., & Kharrati-Koopaee, H. (2021). Comparative genomics of Pony and Hanoverian horses versus different breeds of horses for identifying candidate genes associated with body size and athletic performance. Modern Geneticts, 16(3), 2649-261.
  22. Nosrati, M. (2017). Run of Homozygosity a Procedure to Detecting Inbreeding in Farm Animals. Iranian Journal of Applied Animal Science, 7(4), 533-541.
  23. Price, M. N., Dehal, P. S., & Arkin, A. P. (2010). FastTree 2–approximately maximum-likelihood trees for large alignments. PloS One, 5(3), e9490.
  24. Purcell, S., Neale, B., Todd-Brown, K., Thomas, L., Ferreira, M. A., Bender, D., & Sham, P. C. (2007). PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses. The American Journal of Human Genetics, 81(3), 559-575.
  25. Sarıca M, Camcı Ö, Selçuk E (2007). Quail, pheasant, pigeon, guinea fowl, and Ostrich Farming. Faculty of Agriculture Book. (pp.129-144). Ondokuz Mayıs University Press.
  26. Shen, Q. K., Peng, M. S., Adeola, A. C., Kui, L., Duan, S., Miao, Y. W et al. (2021). Genomic analyses unveil helmeted guinea fowl (Numida meleagris) domestication in West Africa. Genome biology and evolution, 13(6), evab090.
  27. Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., & Kumar, S. (2013). MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution, 30(12), 2725-2729.
  28. Umar, A. U. (2016). Genetic Evaluation of Helmeted Guineafowl (Numida meleagris galeata Pallas) in Nigeria Using Microsatellite Marker. Ph.D. Thesis. Department of Animal Sciences, Ahmadu Bello University.
  29. Weimann, C., Eltayeb, N. M., Brandt, H., Yousif, I. S., Abdel Hamid, M. M., & Erhardt, G. (2016). Genetic diversity of domesticated and wild Sudanese guinea fowl (Numida meleagris) based on microsatellite markers. Archives Animal Breeding, 59(1), 59-64.
  30. Zanella, R., Lago, L. V., Da Silva, A. N., Pértille, F., De Carvalho, N. S., do Carmo Panetto, J. C & Da Silva, M. V. G. (2018). Genetic characterization of Indubrasil cattle breed population. Veterinary sciences, 5(4), 98.
  31. Zhu, M., Zhu, B., Wang, Y. H., Wu, Y., Xu, L., Guo, L. P., Xu, S. Z. (2013). Linkage disequilibrium estimation of Chinese beef Simmental cattle using high-density SNP panels. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 26(6), 772.پ
علوم دامی ایران
دوره 53، شماره 1
اردیبهشت 1401
صفحه 43-51

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 اردیبهشت 1400
  • تاریخ بازنگری: 08 آذر 1400
  • تاریخ پذیرش: 07 دی 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار