بررسی اثرات چندشکلی‌های ژن‌های ATPase6 و ATPase8 بر بلوغ برون‌تنی تخمک‌ و کشت برون‌تنی جنین‌ در گوسفند سنجابی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 علوم دامی، دانشگاه رازی

2 گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی

3 هیات علمی، علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی

چکیده

هدف: میتوکندری به دلیل نقش های مهمی که در متابولیسم سلول دارد و به دلیل اینکه عمدتا از طریق مادر در حیوانات به ارث می رسد، یک منبع عالی برای توضیح وراثت سیتوپلاسمی است. در حیوانات اهلی مطالعات مختلفی ارتباط بین چندشکلی‌های DNA میتوکندری و صفات تولیدی و تولید مثلی را گزارش کرده اند. هدف از این مطالعه بررسی چندشکلی ژن‌های ATPase6 و ATPase8 و اثر آنها بر میزان موفقیت بلوغ برون‌تنی تخمک‌ها (IVM) و کشت برون‌تنی جنین‌ها (IVC) در گوسفندان سنجابی بود. مواد و روش‌ها: نمونه‌های خون و تخمدان میش‌های بالغ از کشتارگاه بیستون واقع در کرمانشاه جمع آوری شد. در آزمایشگاه پس از جداسازی بافت اضافی پیرامون تخمدان‌ها و شستشوی آنها، مجموعه کومولوس- تخمک‌های با قطر بیشتر از 3 میلی متر از فولیکول‌ها آسپیراسیون شد. تعداد 100 نمونه که تعداد بیش از دو تخمک داشتند، به دیش‌های حاوی محیط بلوغ انتقال داده شدند. بعد از بلوغ تخمک‌ها، برای لقاح برون تنی هر نمونه، از اسپرم تازه قوچ سنجابی استفاده شد. برای کشت برون تنی، زیگوت‌های تشکیل شده در مرحله قبلی در محیط مایع تخمدانی سنتز شده به مدت 48 ساعت کشت داده شدند. استخراج DNA با استفاده از روش نمکی انجام شد. قطعه 895 جفت بازی از DNA میتوکندری که شامل ژن‌های ATPase6 و ATPase8 بود با استفاده از PCR تکثیر شدند و نمونه‌ها با استفاده از یک روش تغییر یافته SSCP ژنوتیپ شدند. برای بررسی ارتباط الگوهای مشاهده شده با نرخ بلوغ و کشت رویان از آزمون ناپارامتری کروسکال-والیس استفاده شد. نتایج: نتایج این مطالعه وجود چند شکلی‌ها در نواحی ژنی مورد مطالعه را نشان داد و پنج الگوی مختلف باندی A (50 درصد) ، B (12 درصد) ، C (9)، D (21) و E (8 درصد) برای ژنها مشاهده شد. تجزیه و تحلیل ارتباط این الگوها با نرخ بلوغ و کشت رویان حاکی از نبود ارتباط معنی دار بین آنها بود (p>0.05). نتیجه‌گیری: با وجود مشاهده چندشکلی در ژن‌های ATPase6 و ATPase8 با استفاده از روش تغییر یافته SSCP، این چندشکلی های تاثیری بر نرخ بلوغ و کشت رویان نداشتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of polymorphism of ATPase6 and ATPase8 genes on in vitro oocyte maturation and embryo culture of Sanjabi sheep

نویسندگان [English]

  • Pejman Mardani 1
  • Fereshteh Teymouri 2
  • Saheb Foroutanifar 3
  • Fereshteh Teymouri 2
  • Hadi Hajarian 2
1 Animal Science, Razi university
2 Departement of animal science, college of agricultural and natural resources, Razi University
3 Animal Science Department, Razi University
چکیده [English]

Objective Mitochondria are an excellent source for explaining cytoplasmic inheritance because of their important roles in cell metabolism and because they are primarily inherited maternaly in animals. In domestic animals, various studies have reported an association between mitochondrial DNA polymorphism and production and reproduction traits. The aim of this study was to investigate the polymorphism of ATPase6 and ATPase8 genes and their effects on the rates of in vitro maturation of oocytes (IVM) and in vitro culture of embryos (IVC) in Sanjabi sheep. Materials and methods Blood and ovary samples of adult Sanjabi ewes were collected from Bistoon slaughterhouse located in Kermanshah. In the laboratory, after separating the excess tissue around the ovaries and washing them, a cumulus-oocyte complex with a diameter of more than 3 mm from the follicles was aspirated. 100 samples containing more than two oocytes were transferred to dishes containing in vitro maturation (IVM) medium. After the oocytes matured, fresh Sanjabi ram sperm were used for in vitro fertilization of each sample. For in vitro culture, putative zygotes formed in the previous stage were cultured in synthesized ovarian fluid medium for 48 hours. DNA extraction was performed using the salting out method. A 895 bp fragments of DNA containing ATPase6 and ATPase8 genes were amplified by PCR and the samples were genotyped using a modified SSCP method. The Kruskal-Wallis nonparametric test was used to investigate the relationship between the observed genotype patterns and IVM and IVC rates. Results The results of this study showed the existence of polymorphisms in the studied gene regions and five different band patterns A (50%), B (12%), C (9), D (21) and E (8%) were observed. Analysis of the relationship between these patterns and IVM and IVC showed no significant relationship between them (p>0.05). Conclusions Despite the observation of polymorphisms in ATPase6 and ATPase8 genes using the modified SSCP method, these polymorphisms had no effect on the rate of IVM and IVC.

کلیدواژه‌ها [English]

  • in vitro maturation
  • In vitro culture
  • polymorphism
  • sheep
  • mitochondria
جعفری دره در امیر حسین، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، ریاحی مدوار علی (1395) بررسی بیان ژن CIB4 در بافت­های مختلف گوسفند کرمانی با استفاده از Real Time qPCR. مجله پژوهش در نشخوارکنندگان 4(4)، 132-119.
عسکری ناهید، باقی زاده امین، محمدآبادی محمدرضا (1389) مطالعه تنوع ژنتیکی در چهار جمعیت بز کرکی راینی با استفاده از نشانگرهای ISSR. مجله ژنتیک نوین 5، 56-49.
محمدآبادی محمدرضا، کرد محبوبه، نظری محمود (1397) مطالعه بیان ژن لپتین در بافت‌های مختلف گوسفند کرمانی با استفاده از Real Time PCR. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 10(3)، 123-111.
محمدی فر آمنه، محمدآبادی محمدرضا (1390) کاربرد نشانگرهای ریزماهواره برای مطالعه ژنوم گوسفند کرمانی. فصلنامه علوم دامی ایران 42(4)، 337-344.
محمودی مریم، آیت اللهی مهرجردی احمد ، محمدآبادی محمدرضا (1398). تنوع ژنتیکی ژن کاپاکازئین درجمعیت بزهای کرکی راینی، سانن و وحشی با تکنیکPCR-RFLP . ژنتیک نوین 14(1)، ۷۳-۷۷.
واجدابراهیمی محمدتقی، محمدآبادی محمدرضا، اسماعیلی زاده علی (1394) بررسی تنوع ژنتیکی پنج جمعیت گوسفند ایرانی با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره­ای. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 7(4)، 158-143.
References
Ahsani MR, Bafti MS, Esmailizadeh AK, Mohammadabadi MR (2011) Genotyping of isolates of Clostridium perfringens from vaccinated and unvaccinated sheep. Small Rumin Res 95, 65-69.
Alinaghizadeh R, Mohammad Abadi MR, Moradnasab Badrabadi S (2007) Kappa-casein gene study in Iranian Sistani cattle breed (Bos indicus) using PCR-RFLP. Pak J Biol Sci 10 (23), 4291-4294.
Amiri Roudbar M, Mohammadabadi MR, Mehrgardi AA, Abdollahi-Arpanahi R (2017) Estimates of variance components due to parent-of-origin effects for body weight in Iran-Black sheep. Small Rum Res 149, 1-5
Amiri Roudbar M, Abdollahi-Arpanahi R, Ayatollahi Mehrgardi A et al. (2018) Estimation of the variance due to parent-of-origin effects for productive and reproductive traits in Lori-Bakhtiari sheep. Small Rumin Res 160, 95-102.
Askari N, Baghizadeh A, Mohammadabadi MR (2010) Study of genetic diversity in four populations of Raeini cashmere goat using ISSR markers. Modern Genetics Journal 5 (2), 49-56.
Bavister BD, Squirrell JM (2000) Mitochondrial distribution and function in oocytes and early embryos. Hum Reprod 15, 189-198.
Biase FH, Meirelles FV, Gunski R et al. (2007) Mitochondrial DNA single nucleotide polymorphism associated with weight estimated breeding values in Nelore cattle (Bos indicus). Genetics and Mol Biol 30, 1058-1063.
Brown D, Koehler C, Lindberg G et al. (1989) Molecular analysis of cytoplasmic genetic variation in Holstein cows. J Anim Sci 67, 1926-1932.
Chen X, Wang D, Xiang H et al. (2017) Mitochondrial DNA T7719G in tRNA-Lys gene affects litter size in Small-tailed Han sheep. J Anim Sci Biotechnol 8, 4-9.
Cognie Y, Benoit F, Poulin N et al. (1998) Effect of follicle size and of the FecB Booroola gene on oocyte function in sheep. J Reprod Fertil 112, 379-386.
Detmer SA, Chan DC (2007) Functions and dysfunctions of mitochondrial dynamics. Nature Reviews Molecular Cell Biology 8, 870-879.Garedarvishlu VD (2016) Genetic assement of khakhali goat usins cytb gene and candidate generelatied with production truits. In: Animal science. University of Mohaghegh Ardabili, Ardabili.
Ghasemi M, Baghizadeh A, Abadi MRM (2010) Determination of genetic polymorphism in Kerman Holstein and Jersey cattle population using ISSR markers. Aust J Basic Appl Sci 4 (12), 5758-5760
Ghotbaldini H, Mohammadabadi MR, Nezamabadi-pour H et al. (2019). Predicting breeding value of body weight at 6-month age using Artificial Neural Networks in Kermani sheep breed. Acta Scientiarum. Anim Sci 41, 45282.
Gibson JP, Freeman AE, Boettcher PJ (1997) Cytoplasmic and mitochondrial inheritance of economic traits in cattle. Livest Prod Sci 47, 115-124.
Hunter AG and R M Moor (1987) Stage-dependent effects of inhibiting ribonucleic acids and protein synthesis on meiotic maturation of bovine oocytes in vitro. J Dairy Sci 70(8), 1646-51
Hussain T, Babar M, Musthafa M et al. (2015) mitochondrial atp6 and atp8 genes based molecular diversity and phylogenetic analysis in punjab urial (Ovisvigneipunjabiensis). J Anim Plant Sci 25, 311-318.
Jafari Darehdor AH, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh A, Riahi Madvar A (2016) Inve stigating expression of CIB4 gene in different tissues of Kermani Sheep using Real Time q PCR. J Rumin Res 4 (4), 119-132 (In Persian).
Khatami M, Ghanei Yakhdan Z (2014) Novel Nucleotide Changes in Mitochondrial COXII, Cytochrome B and tRNAGlu Genes in Patients with Brugada Syndrome. The Journal of Shahid Sadoughi University of Medical Sciences 22, 981-988.
Lechniak D, Szczepankiewicz D, Kauss D et al. (2005) IVM media, oocyte diameter and donor genotype at RYR1 locus in relation to the incidence of porcine diploid oocytes after maturation in vitro. Theriogenology 64, 202-212.
Liu H, Shi W, Wang D et al. (2019) Association analysis of mitochondrial DNA polymorphisms with oocyte number in pigs. Reprod Fertil Dev 31, 805-809.
Mahmoodi M, Ayatollahi A, Mohammadabadi MR (2018) Studying exon 4 of kappa-casein gene in Kermani sheep using PCR-RFLP. Agric Biotechnol J 9 (3), 119-128 (In Persian).
Masoudzadeh SH, Mohammadabadi M, Khezri A, et al. (2020a) Effects of diets with different levels of fennel (Foeniculum vulgare) seed powder on DLK1 gene expression in brain, adipose tissue, femur muscle and rumen of Kermani lambs. Small Rumin Res 193, e106276.
Masoudzadeh SH, Mohammadabadi MR, Khezri A, et al. (2020b) Dlk1 Gene Expression in Different Tissues of Lamb. Iran J Appl Anim Sci 10 (4), 669-677.
Moazeni S, Mohammadabadi MR, Sadeghi M et al. (2016a) Association between UCP Gene Polymorphisms and Growth, Brreeding Value of Growth and Reproductive Traits in Mazandaran Indigenous Chicken. Open J Anim Sci 6, 1-8.
Moazeni SM, Mohammadabadi MR, Sadeghi M et al. (2016b) Association of the melanocortin-3(MC3R) receptor gene with growth and reproductive traits in Mazandaran indigenous chicken. J Livest. Sci Technol 4, 51-56.
Mohammadabadi M.R. (2016) Inter-Simple Sequence Repeat Loci associations with predicted breeding values of body weight in Kermani sheep. Genet 3rd Millennium 14, 4383-4390.
Mohammadabadi MR (2017) Role of clostridium perfringens in pathogenicity of some domestic animals. J adv agric 7, 1117-1121.
Mohammadabadi MR, Esfandyarpoor E, Mousapour A (2017) Using Inter Simple Sequence Repeat Multi-Loci Markers for Studying Genetic Diversity in Kermani Sheep. J Res Develop 5 (2), e154.
Mohammadabadi MR, Kord M, Nazari M (2018) Studying expression of leptin gene in different tissues of Kermani Sheep using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 10 (3), 111-122 (In Persian).
Mohammadifar A, Mohammadabadi MR (2011) Application of Microsatellite Markers for a Study of Kermani Sheep Genome. Iran J Anim Sci 42 (4), 337-344.
Perez GI, Trbovich AM, Gosden RG et al. (2000) Mitochondria and the death of oocytes. Nature 403, 500-501.
Pradhan M, Pal A, Samanta A et al. (2018) Mutations in cytochrome B gene effects female reproduction of Ghungroo pig. Theriogenology 119, 121-130.
Qin YH, Chen SY, Lai SJ (2012) Polymorphisms of mitochondrial ATPASE 8/6 genes and association with milk production traits in holstein cows. Anim Biotechnol 23, 204-212.
Reicher S, Seroussi E, Weller J et al. (2012) Ovine mitochondrial DNA sequence variation and its association with production and reproduction traits within an Afec-Assaf flock. J anim sci 90, 2084-2091.
Rizos D, Clemente M, Bermejo‐Alvarez P et al. (2008) Consequences of in vitro culture conditions on embryo development and quality. Reprod Domest Anim 43, 44-50.
Sutarno, Cummins JM, Greeff J et al. (2002) Mitochondrial DNA polymorphisms and fertility in beef cattle. Theriogenology 57, 1603-1610.
Tamassia M, Nuttinck F, May-Panloup P et al. (2004) In Vitro Embryo Production Efficiency in Cattle and Its Association with Oocyte Adenosine Triphosphate Content, Quantity of Mitochondrial DNA, and Mitochondrial DNA Haplogroup. Biol Reprod 71, 697-704.
Taylor RW, Turnbull DM (2005) Mitochondrial DNA mutations in human disease. Nat Rev Genet 6, 389-402.
Vajed Ebrahimi MT, Mohammad Abadi MR, Esmailizadeh AK (2016) Analysis of genetic diversity in five Iranian sheep population using microsatellites markers. Agric Biotechnol J 7, 143-158 (In Persian).
Van Blerkom J (2011) Mitochondrial function in the human oocyte and embryo and their role in developmental competence. Mitochondrion 11, 797-813.
Zabihi A, Karami Shabankareh H, Hajarian H, Foroutanifar S (2019) Resveratrol addition to in vitro maturation and in vitro culture media enhances developmental competence of sheep embryos. Domest Anim Endocrinol 68, 25–31.
Zhang B, Chen H, Hua L et al. (2008) Novel SNPs of the mtDNA ND5 gene and their associations with several growth traits in the Nanyang cattle breed. Biochem genet 46, 362-368.