دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 13 2 2021 06 22 Identification of genome diversity in Lari chicken using whole genome sequencing method شناسایی تنوع ژنوم در مرغ لاری با استفاده از روش توالی‌یابی کل ژنوم 189 204 2939 10.22103/jab.2021.17102.1287 FA حمیده بازگیر دانشگاه شهید باهنر بخش علوم دامی علی اسماعیلی زاده کشکوئیه دانشگاه شهید باهنر کرمان 0000-0003-0986-6639 زینب امیری استادیار پژوهشی بخش تحقیقات علوم دامی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران 0000-0002-9728-5238 مسعود اسدی فوزی دانشیار بخش مهندسی علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. Journal Article 2021 06 21 <strong>Objective</strong> <br />Evaluation and conservation of native chickensas valuable genomic resources is essential.This is the first study for discovering variants in Lari chicken by whole genome sequencing data. The study of genetic diversity of Lari chicken at genomic level can provide useful information for its preservation and breeding. In this study, genomic diversity of five Lari individuals was investigated using whole genome sequencing technique. <br /><strong>Materials and methods</strong> <br />Blood samples were taken from five Lari chickens from <em>cites</em> of Shiraz and <em>Zabol</em><em>, </em><em>Iran</em><em>. </em>Whole genome sequencing (paired end sequencing) was done by Illumina Company<strong>) </strong>Hiseq 2500). Data quality was determined by FastQC program. W<em>hole genome sequencing data</em>were aligned with chicken genome reference(Gallus_gallus-5.0/galGal5) using <em>MEM algorithm</em> applied in burrows wheeler aligner program (BWA). Processing of bam files was done in several steps. PCR duplicates were removed using Pi‌card program. The Percentage of alignment with‌ the reference genome and coverage or depth were calculated using the flagstat and depth commands in samtools software. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) and small insertions and deletions (INDELs) were identified by the genomic analysis toolkit (GATK)program. Annotation of SNPs and Indels was done using SnpEff program. G<em>enetic diversity</em>of five chicken <em>genomes</em> was calculated with VCFtools. <br /><strong>Results</strong> <br />The mean percentage mapping of short sequences with the reference genome was 99.85% and the mean coverage depth was 7.65 X. In this study, 9.8 million SNPs and 10 million Indels were identified with the most counts of them in the intron and intergenic regions. The mean ofobserved and expected heterozygosity percentages for SNPs in five chicken genomes were 0.30 and 0.35, respectively. <br /><strong>Conclusions</strong> <br />Results from annotation showed that percentage of silentSNPs (74.38%) is higher than that nonsynomous SNPs (missense and nonsense, 25.62%) in Lari chicken genome. The lower observed genetic diversity than the expected genetic diversity, can be due to the forces such as inbreeding in the population of Lari chicken. The information provided herein can be useful for breed conservation and breeding programs and population structure survey. <strong>هدف:</strong>ارزیابی و حفاظت از مرغان بومی به عنوان ذخایر ژنتیکی ارزشمند ضروری است. مطالعه حاضر اولین پژوهش برای شناسایی واریانت‌های ژنتیکی در مرغ لاری با اطلاعات توالی‌یابی کل ژنوم است. مطالعه تنوع ژنتیکی مرغ لاری در سطح ژنوم، می‌توانند اطلاعات مفیدی را در جهت حفظ و اصلاح نژاد آن فراهم سازد. در این تحقیق تنوع ژنومی پنج قطعه مرغ از نژادلاری با استفاده از تکنیک توالی‌یابی کل ژنوم بررسی شد.<br /> <strong>مواد و روش‌ها:</strong>نمونه خون پنج قطعه مرغ بومی لاری از شهرهای شیراز و زابل گرفته شد. ﺗﻮاﻟﯽ‌ﯾﺎﺑﯽ ﮐﻞ ژﻧﻮم ﺑﻪ ﺻﻮرت رفت و برگشتی ﺗﻮﺳﻂ ﺷﺮﮐﺖ اﯾﻠﻮﻣﯿﻨﺎ 2500 Hiseq در ﮐﺸﻮر ﭼﯿﻦ اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. کیفیت داده‌ها توسط برنامهFastQC  بررسی شد‌ند. داده‌ها به وسیله الگوریتم MEM به کار برده شده در برنامة BWA با ژنوم مرجع (Gallus_gallus-5.0/galGal) همردیف شد‌ند. پردارش bam فایل‌ها در چندین مرحله انجام شد. PCR duplicates توسط برنامه Picard حذف شدند. درصد همردیفی با ژنوم مرجع و کاوریج یا عمق پوشش با استفاده از دستورات flagstat و depth به کار برده شده در نرم افزار samtools  محاسبه شد‌ند. چندریختی‌های تک‌نوکلئوتیدی (SNPs) و حذف و اضافه‌های کوچک ژنوم با برنامة GATK شناسایی شد‌ند. مستند‌سازی چند‌ریختی‌های تک نوکلئوتیدی و حذف و اضافه‌های کوچک ژنوم با برنامة SnpEff انجام شد. تنوع ژنتیکی ژنوم پنج مرغ با برنامه VCFtools محاسبه شد.<br /> <strong>نتایج:</strong>میانگین درصد همردیفی توالی‌های کوتاه با ژنوم مرجع 85/ 99 درصد بود و میانگین عمق پوشش 65/7 X بود. در این پژوهش 9851731 چند‌ریختی تک نوکلئوتیدی و 1024139 حذف و اضافه کوچک بدست آمد که بیشترین مقدار آن در نواحی اینترون و بین ژنی مشاهده شد. میانگین درصد هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار برای جایگاه‌های چند‌ریختی‌های تک‌نوکلئوتیدی شناسایی شده  برای ژنوم پنج مرغ به ترتیب 30/0 و 35/0 بود.<br /> <strong>نتیجه‌گیری:</strong>نتایج مستند‌سازی  نشان داد که درصد چندریختی‌های تک نوکلئوتیدی خاموش (38/%74)  بیشتر از درصد چندریختی‌های تک نوکلئوتیدی غیر­مترادف (بد معنی و بی معنی، 62/25%) در ژنوم مرغ است. کمتر بودن تنوع ژنتیکی مشاهده شده از تنوع ژنتیکی مورد انتظار، به وجود نیرو‌هایی مثل همخونی در جمعیت مرغ لاری می‌توان اشاره کرد. اطلاعات بدست آمده از این پژوهش، می‌تواند برای برنامه‌های حفاظت و اصلاح نژادی و نیز بررسی ساختار جمعیتی سودمند واقع شوند. https://jab.uk.ac.ir/article_2939_6c990b7aca7bc7058f5e98ea909e924b.pdf