۲۳۵۲۰پ
per
ارزیابی ژنتیکی گاوهای نر برای باروری و مطالعه پیوستگی در سطح ژنوم برای صفات تولیدمثلی
Genetic evaluation of the bulls for fertility and genome-wide association study for reproductive traits
/علی محمدی
: کشاورزی
، ۱۳۹۹
، میرزائی
۱۴۴ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
علوم دامی گرایش ژنتیک و اصلاح دام
۱۳۹۹/۰۷/۰۷
تبریز
فرآیند تولیدمثل در دام‌صهای اهلی به عنوان یکی از مهمترین چالش‌صهای دامپروری از جایگاهی ویژه‌صای برخوردار است .باروری صفت مهمی است که به سودآوری گله کمک کرده و با استفاده از اطلاعات ژنومی می‌صتواند بهبود یابد .یکی از بهترین روش‌صها برای بررسی ارتباط بین چند شکلی‌صهای تک نوکلئوتیدیSNP) ها (و فنوتیپ صفات، اجرای مطالعات پیوستگی در سطح ژنوم (GWAS) است .هدف از این تحقیق انجامGWAS -کلاسیک وGWAS -تک مرحله‌صای (ssGWAS) بر روی رکوردهای مربوط به صفات تولیدمثلی تلیسه‌صها و گاوهای ماده) بین سال‌صهای۱۳۹۶) - ۱۳۷۰و نرخ باروری گاوهای نر (SCR) بود که از مرکز اصلاح نژاد کشور) کرج (تهیه شد .صفات مورد بررسی شامل :سن در زمان اولین تلقیح، سن در زمان اولین زایش، روزهای باز، فاصله گوساله‌صزایی، طول دوره آبستنی، نرخ آبستنی، فاصله بین اولین تا آخرین تلقیح منجر به آبستنی، فاصله بین زایش تا تلقیح، تعداد تلقیح به ازای آبستنی و SCR بود .حیوانات مورد آنالیز با استفاده از تراشه‌صهای SNP با تراکم مختلف (Illumina و GeenSeek Genomic)تعیین ژنوتیپ شده بودند و به یک تراکم K۵۰ جانهی (Imputation) شدند .تعداد حیوانات تعیین ژنوتیپ شده باقیمانده بعد از کنترل کیفیت ۱۶۵۴ رأس و تعداد کل حیوانات موجود در شجره ۳۴۵۲۷۳۰ رأس بود. GWAS-کلاسیک با استفاده از یک مدل رگرسیونی خطی با ژنوتیپ SNP به عنوان کواریت خطی در نرم افزار PLINK ۱.۹ و در روش ssGWAS مدل‌صهای ژنومی بوسیله نرم‌صافزارهایBLUPF۹۰ ، PreGSF۹۰ و PostGSF۹۰ آنالیز شدند .همچنین برای به حداکثر رساندن پتانسیل GWAS آنالیزهای پسا- GWASمانند آنالیز غنی-سازی ژنی (GSEA) و مسیرهای زیستی (Pathway) نیز انجام شد .وراثت‌صپذیری صفات تولیدمثلی گاوهای ماده هلشتاین پایین بود) کمتر از۱/۰) ، در حالیکه برای صفت SCR وراثت‌صپذیری ۳/۰ بدست آمد .در کل برای صفات تولیدمثلی تلیسه‌صها در روشGWAS -کلاسیک ۲۱ SNP معنی‌صدار (P<۰.۰۵) مشاهده شد که از بین آن‌صها ۱۱ SNP داخل ژن‌صهای کاندیدا بودند .ژن‌صهای جدید برای صفات مورد بررسی برای صفات تولیدمثلی تلیسه‌صها در روشGWAS -کلاسیک عبارتند ازOSTN :،PAX۷ ،SLC۳۷A۳ ،CADPS۲ ،RBPJL ،ASIC۲ ،GRIN۲A ،CACNA۲D۲ ، .ME۳ علاوه بر این برای صفات تولیدمثلی گاوهای ماده در روشGWAS -کلاسیک ۴۸ SNP معنی‌صدار شد که تعداد ۱۷ SNP در داخل ژن بودند .ژن‌صهای جدید برای این صفات عبارتند ازRFC۱ :،ADGRB۳ ،C۱۰H۱۴orf۹۳ ،GARNL۳ ، MYO۳A،YME۱L۱ ،KAA۱۲۵ ،NCALD ، ASPH،OR۳A۱، .CHRNB۴ همچنین تعداد ۱۴ SNP برای صفت SCR در روشGWAS -کلاسیک معنی‌صدار شد که از بین آن‌صها تعداد هفت SNP داخل ژن قرار داشتند .ژن‌صهای جدید برای این صفت نیز عبارت بودند ازENSBTAG۰۰۰۰۰۰۵۱۶۶۵ :، FAM۱۲۶A و .RORA در روش ssGWAS ۳۳ SNP معنی‌صدار مشاهده شد که به ترتیب تعداد ۱۲ و ۲۱ SNP از آن‌صها برای صفات تولیدمثلی تلیسه‌صها و گاوهای ماده هلشتاین داخل ژن قرار داشتند .از بینSNP صهای معنی‌صدار برای صفات تولیدمثلی تلیسه‌صها در روش۵۴۷۰۰" SNP -BTA- ssGWAS "Hapmap۴۷۰۴۱داخل ژن CACNA۲D۲ (AFC_H) قرار داشت که مشابه نتایج بدست آمده در روشGWAS -کلاسیک بود .ژن‌صهای جدید برای صفات تولیدمثلی گاوهای ماده هلشتاین در روش ssGWAS عبارت بودند ازCCDC۹۳ :،C۱۰H۱۴orf۹۳ ،PARP۱۶ ، .KIAA۱۲۱۷ برای صفت SCR در روش ssGWAS نیز ۱۹ SNP معنی‌صدار مشاهده شد که از بین آن‌صها تعداد هشت SNP داخل ژن قرار داشتند .ژن‌صهای جدید نیز برای صفت SCR و در روش ssGWAS عبارت بودند از BTC :و .FRK نتایج آنالیز غنی سازی مجموعه ژنی ارتباط ۷۳ اصطلاح GO از نظر آماری با صفات تولیدمثلی گاوهای ماده هلشتاین و نرخ باروری گاو نر در روشGWAS -کلاسیک و ۷۷ اصطلاح GO در روش ssGWAS را معنی‌صداری نشان داد .معنی‌صدارترین فرآیند زیستی در ارتباط با صفات مورد بررسی در روشGWAS -کلاسیک اصطلاح mitochondrial electron transport, ubiquinol to cytochrome c بود .معنی‌صدارترین GO برای صفات مورد بررسی proteolysis involved in cellular protein catabolic process (GL)و electron transport chain برای صفت SCR در روش ssGWAS بودSNP .ها و ژن‌صهای کاندید شناسایی شده در این مطالعه می‌صتوانند کاندیدای خوبی برای ورود به آزمون‌صهای ژنومی برای بهبود عملکرد تولیدمثلی گاوهای ماده و نر باشند و اطلاعات جدیدی را در مورد معماری ژنتیکی صفات تولیدمثلی برای بهبود ژنومی آن‌صها ارائه دهد
The process of reproduction in domestic livestock has a special place as one of the most important challenges of animal husbandry. Fertility is an important trait that contributes to herd profitability and it can be improved by genomic information. One of the best ways to examine the ssociation between SNPs and phenotypic traits is to perform genome-wide association study (GWAS). The aim of this study was to perform traditional-GWAS and single-step GWAS (ssGWAS), on records related to heifers and female fertility traits (between the years 1991 to 2017) and sire conception rate (SCR) which were obtained from Animal Breeding Center of Iran (Karaj). The studied traits include: age at first service, age at first calving, days open, calving interval, gestation length, interval between first and last insemination, days from calving to first service, pregnancy rate, number of services per conception and SCR. The animals were genotyped using SNP panels of different densities (Illumina and GeenSeek Genomic companies) and imputed a SNP chip of 50K density. The number of genotyped animals remaining after quality control was 1654 and the total number of animals in the pedigree file was 3452730. The traditional-GWAS using a linear regression model with SNP genotype as linear covariate in PLINK 1.9 software and in ssGWAS method genomic models were analyzed by BLUPF90, PreGSF90 and PostGSF90 softwares. GWAS meta-analysis such as gene set enrichment analysis (GSEA) and pathway analysis were also performed to maximize GWAS potential. Herttabilityies of female fertility traits of Holstein cows were low (less than 0.1), while for SCR trait was obtained 0.3. In total, [21] significant SNPs (P < 0.05) was observed for heifers fertility traits by traditional-GWAS of which 11 SNPs were located within candidate genes. Novel potential candidate genes for heifers fertility traits by traditional-GWAS include: OSTN, PAX7, SLC37A3, CADPS2, RBPJL, ASIC2, GRIN2A, CACNA2D2 and ME3. Moreover, [48] significant SNPs was observed for female fertility traits in cows by traditional-GWAS of which 17 SNPs were located within candidate genes. Novel potential candidate genes for heifers fertility traits by traditional-GWAS include: RFC1, ADGRB3, C10H14orf93, GARNL3, MYO3A, YME1L1, KAA125, NCALD, ASPH, OR3A1 and CHRNB4. Morever, significant SNPs [14] were located within 7 candidate genes for SCR by traditional-GWAS method. Novel potential candidate genes for SCR (traditional-GWAS) include: ENSBTAG00000051665, FAM126A and RORA. The [33] significant SNPs were observed by ssGWAS method of which 12 and 21 SNPs were located within candidate genes in heifers and female fertility traits, respectively. Among the significant SNPs for heifers fertility traits "Hapmap47041-BTA-54700" SNP was located within the CACNA2D2 gene (AFC_H), which was similar to the results obtained in the traditional-GWAS method. Novel potential candidate genes for female fertility traits in cows by ssGWAS method include: CCDC93, C10H14orf93, PARP16 and KIAA1217. Also, significant SNPs [19] were observed of which 8 SNPs were located within candidate genes for SCR by ssGWAS method. Novel potential candidate genes for SCR (ssGWAS) include: BTC and FRK. These genes identified are involved in different pathways relevant to female fertility and other characteristics in mammals. The results of the gene set enrichment analysis showed that 73 GO terms had significant overrepresentation of genes statistically associated with female fertility traits and SCR in GWAS-traditional method and 77 GO terms in ssGWAS method. The most significant biological process associated with the traits studied in the GWAS- traditional method was the term Mitochondrial electron transport, ubiquinol to cytochrome c. Morever, the most significant GO was proteolysis involved in cellular protein catabolic process (for gestation length) and electron transport chain for SCR in ssGWAS method. As a result it is recommended to pay more attention to these traits in order to improve the performance of Holstein cows. The SNPs and candidate genes identified in this study could be used in genomic tests to improve reproductive performance in female cows and bull fertility of Holstein and provide new information about the genetic architecture of these traits to improve their genomics
Genetic evaluation of the bulls for fertility and genome-wide association study for reproductive traits
محمدی، علی
Mohammadi, Ali
علیجانی، صادق، استاد راهنما
رافت، سید عباس، استاد مشاور
عبداللهی آرپناهی، رستم، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
