ارزیابی مارکرهای ژنتیکی برای بررسی تفاوت‌های مرتبط با جنسیت در لاک‌پشت منقار عقابی (Eretmochelys imbricata)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران.

2 استاد بخش علوم دامی دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 استاد بخش زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

4 دانشجوی دکتری بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران

چکیده

هدف: لاک‌پشت منقار عقابی (Eretmochelys imbricata) یکی از گونه‌های به‌شدت در معرض خطر انقراض است که دارای سیستم تعیین جنسیت وابسته به دما (TSD) می‌باشد. با توجه به تأثیر تغییرات اقلیمی بر نسبت جنسی این گونه و کمبود اطلاعات در زمینه تفاوت‌های ژنتیکی مرتبط با جنسیت، این مطالعه با هدف ارزیابی کاربرد چهار مارکر ژنتیکی 6299، 6299-T، 14749 و 14749-T (معرفی‌شده در مطالعات ژنومی پیشین بر روی لاک‌پشت نرم‌لاک چینی (Pelodiscus sinensis)) انجام شد تا بررسی شود آیا این مارکرها می‌توانند تفاوت‌های ژنتیکی بالقوه‌ای بین نرها و ماده‌های E. imbricata  آشکار سازند یا خیر.
مواد و روش‌ها: نمونه‌برداری در طول فصل تخم‌گذاری از سه زیستگاه اصلی تخم‌گذاری لاک‌پشت منقار عقابی در خلیج فارس شامل جزایر نخیلو، و ام‌الگورم و سواحل پارک ملی دریایی نایبند انجام شد. نمونه‌ها شامل یک لاک‌پشت ماده بالغ و پانزده جوجه لاک‌پشت بودند. DNA ژنومی از بافت اندامی استخراج و کیفیت و کمیت آن با الکتروفورز ژل آگارز و اسپکتروفتومتری ارزیابی شد. واکنش PCR با استفاده از چهار جفت پرایمر معرفی‌شده در مطالعه Zeng et al.  (2024) انجام شد. محصولات PCR روی ژل آگارز دو درصد الکتروفورز شده و الگوهای باندی بین افراد، جمعیت‌ها و جنس‌ها به‌صورت کیفی و نیمه‌کمی مقایسه گردید.
نتایج: نتایج نشان داد که مارکرهای 6299 و 6299-T تنوع ژنتیکی قابل توجهی بین افراد و جمعیت‌ها ایجاد می‌کنند، اما این تفاوت‌ها به‌طور یکنواخت با جنسیت مرتبط نبودند. نشانگر 14749  تفاوت‌هایی در سطح جمعیتی آشکار ساخت، به‌گونه‌ای که الگوهای باندی بین جزایر متفاوت ولی درون هر جمعیت یکنواخت بودند. در مقابل، نشانگر 14749-T الگوهای باندی تقریباً یکسانی در تمامی نمونه‌ها نشان داد که بیانگر تنوع ژنتیکی پایین این ناحیه ژنومی در E. imbricata است. هیچ‌یک از مارکرها الگوی قطعی و پایدار تفکیک نر و ماده را نشان ندادند.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که مارکرهای ژنتیکی معرفی‌شده برای گونه‌های دارای تعیین جنسیت ژنتیکی، در گونه‌ای با سیستم تعیین جنسیت وابسته به دما مانند Eretmochelys imbricata  نمی‌توانند به‌عنوان مارکرهای قطعی تعیین جنسیت مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، برخی از این مارکرها می‌توانند ابزارهای ارزشمندی برای بررسی تنوع ژنتیکی، ساختار جمعیتی و مطالعات حفاظتی باشند. نتایج بر ضرورت توسعه و اعتبارسنجی مارکرهای گونه‌اختصاصی و انجام مطالعات ژنومی، اپی‌ژنتیکی و بیان ژن برای درک بهتر مکانیسم‌های مولکولی مرتبط با جنسیت در لاک‌پشت‌های دریایی تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of genetic markers for assessing sex-related differences in the hawksbill turtle (Eretmochelys imbricata)

نویسندگان [English]

  • Nasim Pakgohar 1
  • Mohammadreza Mohammadabadi 2
  • Majid Askari Hesni 3
  • Mohammadali Farahvashi 4
1 MSc Student, Animal Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
2 Professor of Animal Science Department, Shahid Bahonar University of Kerman
3 Professor, Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
4 PhD Student, Animal Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Objective
The hawksbill sea turtle (Eretmochelys imbricata) is a critically endangered species that has a temperature-dependent sex determination (TSD) system. Given the impact of climate change on the sex ratio of this species and the lack of information on genetic differences associated with sex, this study aimed to evaluate the utility of four genetic markers 6299, 6299-T, 14749, and 14749-T (introduced in previous genomic studies on the Chinese softshell sea turtle (Pelodiscus sinensis)) to investigate whether these markers can reveal potential genetic differences between males and females of E. imbricata.
Materials and methods
Sampling was conducted during the nesting season from three main nesting habitats of the hawksbill sea turtle in the Persian Gulf, including Nakhiloo, Ommolgorm Islands, and Naiband Coasts. The samples consisted of one adult female turtle and fifteen hatchlings. Genomic DNA was extracted from organ tissue and its quality and quantity were assessed by agarose gel electrophoresis and spectrophotometry. The PCR reaction was performed using four primer pairs introduced in the study of Zeng et al. (2024). The PCR products were electrophoresed on 2% agarose gel and the banding patterns between individuals, populations and sexes were compared qualitatively and semiquantitatively.
Results
The results showed that markers 6299 and 6299-T produced significant genetic variation between individuals and populations, but these differences were not uniformly associated with sex. Marker 14749 revealed differences at the population level, such that the banding patterns varied between islands but were uniform within each population. In contrast, marker 14749-T showed almost identical banding patterns in all samples, indicating low genetic diversity in this genomic region in E. imbricata. None of the markers showed a definitive and stable pattern of male-female segregation.
Conclusion
This study shows that genetic markers introduced for species with genetic sex determination cannot be used as definitive sex determination markers in a species with a temperature-dependent sex determination system such as Eretmochelys imbricata. However, some of these markers can be valuable tools for investigating genetic diversity, population structure, and conservation studies. The results emphasize the need to develop and validate species-specific markers and conduct genomic, epigenetic, and gene expression studies to better understand the molecular mechanisms associated with sex in sea turtles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • genetic diversity
  • genetic markers
  • hawksbill turtle (Eretmochelys imbricata)
  • sea turtle conservation
  • sex determination

مراجع

Askari-Hesni, M. A., Tabib, M., & Ramaki, A. H. (2016). Nesting ecology and reproductive biology of the hawksbill turtle, Eretmochelys imbricata, at Kish Island, Persian Gulf. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 96(7), 1373-1378. https://doi.org/10.1017/S0025315415001125
Chatting, M., Hamza, S., Al-Khayat, J., Smyth, D., Husrevoglu, S., & Marshall, C. D. (2021). Feminization of hawksbill turtle hatchlings in the twenty-first century at an important regional nesting aggregation. Endangered Species Research, 44, 149-158. https://doi.org/10.3354/esr01104
dei Marcovaldi, M. A., Santos, A. J., Santos, A. S., Soares, L. S., Lopez, G. G., Godfrey, M. H., López-Mendilaharsu, M., & Fuentes, M. M. (2014). Spatio-temporal variation in the incubation duration and sex ratio of hawksbill hatchlings: Implication for future management. Journal of Thermal Biology, 44, 70-77. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2014.06.010
Jafari, A., & Rahnama, R. (2018). Nay-band coastal-marine national park: Missed opportunity for Iran. International Journal of Veterinary and Animal Research, 1(1), 43-45. https://www.ijvar.org/index.php/ijvar/article/view/56
Javanmard, A., Mohammadabadi, M. R., Zarrigabayi, G. E., Gharahedaghi, A. A., Nassiry, M. R., Javadmansh, A., & Asadzadeh, N. (2008). Polymorphism within the intron region of the bovine leptin gene in Iranian Sarabi cattle (Iranian Bos taurus). Russian Journal of Genetics, 44(4), 495-497. https://doi.org/10.1134/S1022795408040169
Liang, H., Wang, L., Sha, H., & Zou, G. (2019). Development and validation of sex-specific markers in Pelodiscus sinensis using restriction site-associated DNA sequencing. Genes, 10(4), Article 302. https://doi.org/10.3390/genes10040302
Lovich, J. E., Ennen, J. R., Agha, M., & Gibbons, J. W. (2018). Where have all the turtles gone, and why does it matter? BioScience, 68(10), 771-781. https://doi.org/10.1093/biosci/biy095
Miller, J. D. (1997). Reproduction in sea turtles. In P. L. Lutz & J. A. Musick (Eds.), The biology of sea turtles (Vol. 1, pp. 51-81). CRC Press. (Note: The provided year of 2017 appears to reference a later edition or reprint; the original chapter is from the 1997 Volume 1.)
Mohammadabadi, M. R. (2016). Inter-simple sequence repeat loci associations with predicted breeding values of body weight in Kermani sheep. Genetics in the Third Millennium, 14(4), 4386-4393. https://sciexplore.ir/Documents/Details/472-591-539-924
Mohammadabadi, M. R., Torabi, A., Tahmourespoor, M., & Baghizadeh, A. (2010). Analysis of bovine growth hormone gene polymorphism of local and Holstein cattle breeds in Kerman province of Iran using polymerase chain reaction restriction fragment length. African Journal of Biotechnology, 9(41), 6848-6852. https://www.ajol.info/index.php/ajb/article/view/130242
Mohammadabadi, M., Akhtarpoor, A., Khezri, A., Babenko, O., Stavetska, R. V., Tytarenko, I., Ievstafiieva, Y., Buchkovska, V., Slynko, V., & Afanasenko, V. (2025). The role and diverse applications of machine learning in genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry. Journal of Agricultural Biotechnology, 16(4), 413-442. https://doi.org/10.22103/jab.2025.24662.1644
Mohammadabadi, M., Babenko Ivanivna, O., Borshch, O., Kalashnyk, O., Ievstafiieva, Y., & Buchkovska, V. (2024). Measuring the relative expression pattern of the UCP2 gene in different tissues of the Raini Cashmere goat. Journal of Agricultural Biotechnology, 16(3), 317-332. https://doi.org/10.22103/jab.2024.24337.1627
Mohammadabadi, M., Kheyrodin, H., Afanasenko, V., Babenko Ivanivna, O., Klopenko, N., Kalashnyk, O., Ievstafiieva, Y., & Buchkovska, V. (2024). The role of artificial intelligence in genomics. Journal of Agricultural Biotechnology, 16(2), 195-279. https://doi.org/10.22103/jab.2024.23558.1575
Mohammadabadi, M., Meymandi, M. G., Montazeri, M., Afanasenko, V., & Kalashnyk, O. (2021). Molecular characterization of Iranian dromedaries using microsatellite markers. Acta Agronomica, 69(4), 321-330. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:249364533
Mohammadabadi, M., Oleshko, V., Oleshko, O., Heiko, L., Starostenko, I., Kunovskii, J., Bazaeva, A., & Roudbari, Z. (2021). Using inter simple sequence repeat multi-loci markers for studying genetic diversity in guppy fish. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 21(12), 603-613. https://doi.org/10.4194/1303-2712-v21_12_03
Mohammadifar, A., & Mohammadabadi, M. R. (2017). The effect of uncoupling protein polymorphisms on growth, breeding value of growth, and reproductive traits in the Fars indigenous chicken. Iranian Journal of Applied Animal Science, 7(4), 679-685. https://journals.iau.ir/article_535799.html
Mohammadifar, A., & Mohammadabadi, M. R. (2018). Melanocortin-3 receptor (MC3R) gene association with growth and egg production traits in Fars indigenous chicken. Malaysian Applied Biology, 47(3), 85-90.
Mohammadinejad, F., Mohammadabadi, M., Roudbari, Z., & Sadkowski, T. (2022). Identification of key genes and biological pathways associated with skeletal muscle maturation and hypertrophy in Bos taurus, Ovis aries, and Sus scrofa. Animals, 12(24), Article 3471. https://doi.org/10.3390/ani12243471
Noori, A. N., Behzadi, M. R. B., & Mohammadabadi, M. R. (2017). Expression pattern of Rheb gene in Jabal Barez Red goat. The Indian Journal of Animal Sciences, 87(11), 1375-1378. https://doi.org/10.56093/ijans.v87i11.75890
Patel, E., Kotera, M., & Phillott, A. (2022). The roles of sea turtles in ecosystem processes and services. Indian Ocean Turtle Newsletter, 36, 23-31.
Saadatabadi, L. M., Mohammadabadi, M., Nanaei, H. A., Ghanatsaman, Z. A., Stavetska, R. V., Kalashnyk, O., Kochuk-Yashchenko, O. A., & Kucher, D. M. (2023). Unraveling candidate genes related to heat tolerance and immune response traits in some native sheep using whole genome sequencing data. Small Ruminant Research, 225, Article 107018. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2023.107018
Sani, L. M. I., Jamaludin, Hadiko, G., Herma, E., Inoguchi, E., Jensen, M. P., Madden, C. A., Nishizawa, H., Maryani, L., Farajallah, A., Subhan, B., Bengen, D. G., & Madduppa, H. (2024). Unraveling fine-scale genetic structure in endangered hawksbill turtle (Eretmochelys imbricata) in Indonesia: Implications for management strategies. Frontiers in Marine Science, 11, Article 1358695. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1358695
Shokri, S., Khezri, A., Mohammadabadi, M., & Kheyrodin, H. (2023). The expression of MYH7 gene in femur, humeral muscle and back muscle tissues of fattening lambs of the Kermani breed. Journal of Agricultural Biotechnology, 15(2), 217-236. https://doi.org/10.22103/jab.2023.21524.1486
Sinaei, M., Bolouki, M., Ghorbqanzadeh-Zaferani, G., Matin, M. T., Alimoradi, M., & Dalir, S. (2018). On a poorly known rookery of green turtles (Chelonia mydas) nesting at the Chabahar Beach, Northeastern Gulf of Oman. Russian Journal of Marine Biology, 44(4), 254-261. https://doi.org/10.1134/S1063074018030094
Sulimova, G. E., Azari, M. A., Rostamzadeh, J., Mohammadabadi, M. R., & Lazebny, O. E. (2007). κ-casein gene (CSN3) allelic polymorphism in Russian cattle breeds and its information value as a genetic marker. Russian Journal of Genetics, 43(1), 73-79. https://doi.org/10.1134/S1022795407010115
Tabib, M., Frootan, F., & Askari Hesni, M. (2014). Genetic diversity and phylogeography of hawksbill turtle in the Persian Gulf. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences, 4(2), 51-57.
Valenzuela, N., Badenhorst, D., Montiel, E. E., & Literman, R. (2014). Molecular cytogenetic search for cryptic sex chromosomes in painted turtles Chrysemys picta. Cytogenetic and Genome Research, 144(1), 39-46. https://doi.org/10.1159/000366076
Zeng, D., Chen, M., Zeng, J., Tu, Y., Zhang, Y., Tan, M., & Wang, X. (2024). Whole-genome resequencing reveals novel sex-related markers and candidate gene in the Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis). Journal of the World Aquaculture Society. Advance online publication. https://doi.org/10.1111/jwas.13069
Zhu, J., Wang, Y., Chen, C., Ji, L., Hong, X., Liu, X., Chen, H., Wei, C., Zhu, X., & Li, W. (2024). Identification of sex-specific markers and candidate genes using WGS sequencing reveals a ZW-type sex-determination system in the Chinese soft-shell turtle (Pelodiscus sinensis). International Journal of Molecular Sciences, 25(2), Article 819. https://doi.org/10.3390/ijms25020819
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 18، شماره 1
فروردین 1405
صفحه 481-498

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار