بررسی انتساب افراد به جمعیت هایی از سگهای بومی ایران با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

تست انتساب در تشخیص منشاء یک فرد، ارزیابی تمایز جمعیتی و پزشک قانونی اهمیت به سزایی دارد. در این تحقیق به بررسی برخی از معیارهای تنوع ژنتیکی، مقایسه روشهای مختلف انتساب و نحوه انتساب افراد به 8 جمعیت از سگ­های بومی کشور (کردی، سرابی، سنگسری، تازی، بختیاری، بومی کردستان، بومی البرز و بومی خراسان) با استفاده از 13 جفت نشانگر ریزماهواره (C26.73320؛ CXX.6727,10,18؛ FH20609,20؛ FH20169,20؛ FH2790؛ FH2795؛ FH2914؛ FH3053؛ REN59H07؛ REN87O21؛ REN126A15؛ REN144M10؛ REN86G15) پرداخته شد. به این منظور نمونه­های خون و بافت از جمعیت­های بومی کشور بدست آمده و استخراج DNA از خون به روش استخراج نمکی و از بافت نیز با استفاده از روش تغییر یافته هضم آنزیمی صورت گرفت. با توجه به نتایج، بیشترین میزان هتروزیگوسیتی در جمعیت کردی (72/0) و کمترین آن در جمعیت سنگسری (53/0) مشاهده شد. برای مطالعه انتساب افراد به جمعیت­های مربوطه از 7 روش متفاوت استفاده شد. در بین روش­های مبتنی بر درست­نمایی، روش بیزی  Baudouin & Lebrun (2001) و در بین روش­های مبتنی بر فاصله ژنتیکی روش حداقل Nei (1973) بیشترین صحت را نشان دادند. مجموعاً نشانگرهای مورد استفاده توانسته­اند در 73 درصد موارد در انتساب افراد به جمعیت مبداشان موفق عمل نمایند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assignment of Individuals to the Iranian Native Dog Populations Using Microsatellite Markers

نویسندگان [English]

  • Mahdiyeh Montazeri
  • Ali Akbar Masoudi
  • Rasoul Vaez Torshizi
  • Damoun Allahyar Khan Khorasani
چکیده [English]

Assignment test is applied to identify the origin of a specific individual, population differentiation and medical forensic cases. Therefore, this study conducted to analyze some genetic variation criteria, comparison of the different assignment methods and assignment of individuals to eight populations of Iranian native dogs using 13 autosomal  microsatellite markers (C26.73320; CXX.6727,10,18; FH20609,20; FH20169,20; FH2790; FH2795; FH2914; FH3053; REN59H07; REN87O21; REN126A15; REN144M10 and REN86G15). The blood and tissue samples were taken from the dogs and total DNAs of the samples were extracted using salting out or enzymatic digestion methods. The results indicated that the least and the most diversity for Sangsari population (0.53) and Kurdish population (0.72), respectively. The individual’s assignment was done using 7 different methods. Among the methods base on the likelihood, the Baudouin and Lebrun method and among the methods base on the genetic distance, Nei minimum method showed the highest accuracy. Totally, markers used in this study could assign the individuals to their source population with 73 % accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Individuals assignment
  • genetic diversity
  • microsatellite markers
  • Iranian dog native

اصل مقاله

بررسی انتساب افراد به جمعیت­هایی از سگهای بومی ایران با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره

 

مهدیه منتظری1، علی اکبر مسعودی2*، رسول واعظ ترشیزی3، دامون اللهیار خان خراسانی4

 

1دانشجوی کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح نژاد دام، دانشگاه تربیت مدرس

2 استادیار گروه علوم دامی، دانشگاه تربیت مدرس

3دانشیار گروه علوم دامی، دانشگاه تربیت مدرس

4فارغ التحصیل کارشناسی ارشد علوم دامی

تاریخ دریافت: 09/08/1391، تاریخ پذیرش: 24/06/1392

 

چکیده

تست انتساب در تشخیص منشاء یک فرد، ارزیابی تمایز جمعیتی و پزشک قانونی اهمیت به سزایی دارد. در این تحقیق به بررسی برخی از معیارهای تنوع ژنتیکی، مقایسه روشهای مختلف انتساب و نحوه انتساب افراد به 8 جمعیت از سگ­های بومی کشور (کردی، سرابی، سنگسری، تازی، بختیاری، بومی کردستان، بومی البرز و بومی خراسان) با استفاده از 13 جفت نشانگر ریزماهواره (C26.73320؛ CXX.6727,10,18؛ FH20609,20؛ FH20169,20؛ FH2790؛ FH2795؛ FH2914؛ FH3053؛ REN59H07؛ REN87O21؛ REN126A15؛ REN144M10؛ REN86G15) پرداخته شد. به این منظور نمونه­های خون و بافت از جمعیت­های بومی کشور بدست آمده و استخراج DNA از خون به روش استخراج نمکی و از بافت نیز با استفاده از روش تغییر یافته هضم آنزیمی صورت گرفت. با توجه به نتایج، بیشترین میزان هتروزیگوسیتی در جمعیت کردی (72/0) و کمترین آن در جمعیت سنگسری (53/0) مشاهده شد. برای مطالعه انتساب افراد به جمعیت­های مربوطه از 7 روش متفاوت استفاده شد. در بین روش­های مبتنی بر درست­نمایی، روش بیزی  Baudouin & Lebrun (2001) و در بین روش­های مبتنی بر فاصله ژنتیکی روش حداقل Nei (1973) بیشترین صحت را نشان دادند. مجموعاً نشانگرهای مورد استفاده توانسته­اند در 73 درصد موارد در انتساب افراد به جمعیت مبداشان موفق عمل نمایند.

کلید واژ­ها: انتساب افراد، تنوع ژنتیکی، نشانگر ریزماهواره، سگ بومی.

 


مقدمه

با توجه به عدم ثبت اطلاعات در برخی از جمعیت­های حیوانی و نامشخص بودن روابط بین افراد در چنین جمعیت­هایی، استفاده از روش­های مناسب انتساب فرد به والدین یا جمعیتی که از آن منشاء گرفته، ضروری می­باشد. هم­چنین از تست انتساب می­توان به بررسی الگوهای مهاجرت، تشخیص منشاء یک فرد خاص، ارزیابی ساختار جمعیت، تمایز جمعیت­ها و پزشک قانونی به طور موثر بهره گرفت (Cornuet et al., 1996; Manel et al., 2002). اطلاع از سطح تنوع ژنتیکی موجودات اساسی­ترین جنبه تمام علوم زیستی از قبیل اکولوژی، زیست­شناسی تکاملی، رده­بندی، زراعت، اصلاح و حفظ گونه­های دامی به شمار می­رود. حیوانات بومی به عنوان سرمایه ملی و استراتژیک هر کشور محسوب می­شوند و شناخت دقیق این ذخایر ژنتیکی می­تواند مبنای دقیق­تری برای استفاده از برنامه­های اصلاح نژادی در آینده گردد (Mirhoseini, 1996). هم­چنین حفظ نژادهای بومی به عنوان ذخایر ژنتیکی ارزشمند برای نسل­های آینده ضروری می­باشد. با وجود این، ورود دامهای خارجی به کشورهای در حال توسعه از جمله ایران موجب شده است که دامهای بومی عمدتاً مورد بی توجهی قرار گیرند. در این فرایند دام­های بومی یا به طور کلی حذف و یا محدود شده و از طرفی ممکن است دام­های بومی به علت تلاقی­های نسنجیده و ناصحیح، از نظر ژنتیکی خلوص خود را از دست بدهند (Shahbazi Azar & Mirhoseini, 2004). واضح است که شرط لازم برای بهبود در یک جمعیت حیوانی وجود تنوع در آن جمعیت است. با این وجود سگ اهلی یکی از حیواناتی است که دارای بیشترین تنوع در بین گونه­های اهلی است و این امر آنرا به یک موضوع جالب برای مطالعات علمی تبدیل کرده است. امروزه در مطالعات علمی توجه ویژه­ای به سگ می­شود که علت این امر می­تواند تنوع در ژنتیک، رفتار و فنوتیپ (اندازه، شکل، نوع پوشش و رنگ بدن) این حیوان باشد (Scott & Fuller, 1965; Sutter & Ostrander, 2004; Lindblad et al., 2007; Kukekova, et al., 2009). سگ از لحاظ حفاظت از افراد جامعه، گله­های دام، کشف مواد مخدر، مواد منفجره و افراد زنده زیر آوار اهمیت بسزایی دارد. هم چنین بدلیل موقعیت سگ در درخت فیلوژنی، این حیوان را به عنوان الگوی مهمی برای مقایسه آنالیز ژنوم انسان تبدیل کرده است.

استفاده از نشانگرهای ژنتیکی در سالهای اخیر جهت بررسی ساختار ژنتیکی حیوانات کاربرد گسترده­ای یافته است. در سال­های اخیر، پروژه­های متعددی با استفاده از نشانگرهای ژنتیکی صورت گرفته که به تشخیص نژادهای منحصر بفرد کمک کرده و می­تواند در برنامه­های حفاظت نژادی استفاده شود. همچنین می­توان از آنالیزهای انجام شده به کمک نشانگرهای ژنتیکی، ماهیت تنوع ژنتیکی را در بین و داخل نژادها تعیین نمود (Zajc et al., 1997; Altet et al., 2001; Lindblad et al., 2005). یکی دیگر از کاربردهای عمده نشانگرها، استفاده از آنها در مطالعات مربوط به انتساب افراد در جمعیت­های دامی می­باشد. سهولت جداسازی، تشخیص و به ویژه تغییرپذیری زیاد ریزماهواره­ها موجب شده، ریزماهواره­ها به ابزاری توانمند جهت تجزیه و تحلیل ژنتیکی جمعیت­ها تبدیل شوند. جایگاه­های ریزماهواره، جایگاه­های خنثی هستند که انتخاب طبیعی تاثیر چندانی در بر هم زدن تعادل این جایگاه­ها ندارد (Rajai, 2004). چون این نشانگرها در سراسر ژنوم پراکنده­اند، به عنوان ابزاری مناسب جهت بررسی ساختار و تنوع ژنتیکی جمعیت­ها، تست انتساب، نقشه­یابی ژن­های موثر بر بیماری­ها و یا صفات کیفی و کمی، تست والدینی و همچنین ویژگی تکاملی گونه­های دامی از جمله سگ مفید می­باشند (Wayne & Morin, 2004). از اینرو ضرورت شناسایی تنوع موجود در جمعیت­های سگ بومی ایران آشکار بوده اما تاکنون هیچ مطالعه جامعی در این مورد صورت نگرفته است. از آنجا که اندازه­گیری مستقیم میزان تنوع ژنتیکی یک نژاد در مناطق مختلف جغرافیایی مشکل و زمانبر است (Koining et al., 1996)، پیشنهاد شده است که در برخی از موقعیت­ها، روش انتساب می­تواند جایگزین اندازه­گیری پراکنش در محیط­های زندگی طبیعی شود (Cornuet et al., 1996). در مطالعه­ای از نشانگرهای ریزماهواره­ای به منظور تست انتساب در 12 نژاد سگ از کشورهای پرتغال، آفریقا و اسپانیا به خوبی استفاده شده است (Pires et al., 2009). در مطالعه­ دیگری محققین با استفاده از همین نشانگرها توانستند افراد جمعیت  German Shephardرا با دقت 100 درصد به جمعیت مربوطه منتسب کنند (Coutts & Harlry, 2009). همان­طوریکه در بالا نیز اشاره شد، تشخیص هویت یک موجود از جنبه­های مختلف علمی و یا اقتصادی می­تواند حائز اهمیت باشد لذا هدف از تحقیق حاضر، بررسی نحوه انتساب افراد به جمعیت­ها و مقایسه روش­های مختلف انتساب افراد در هشت جمعیت از سگ­های بومی ایران با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره می­باشد که نتایج حاصل می­تواند در زمینه­های مختلف ارزیابی و تشخیص این گونه­های حیوانی که ارزش و کاربردهای متعددی دارند، به کار روند.

 

مواد و روش­ها

مطالعه اخیر با استفاده از تعدادی نمونه خون و بافت از برخی جمیعت سگ­های بومی ایران از جمله جمعیت­های تازی، کردی، سرابی، سنگسری و بختیاری و همچنین از تعدادی سگ­های آزاد بومی ایران نظیر سگ­های بومی استان خراسان، کردستان و البرز صورت گرفت. تعداد نمونه مورد استفاده از هر جمعیت در جدول 1 آورده شده است. از آنجائیکه استخراج DNA با کیفیت و خلوص مطلوب، شرط لازم برای به دست آوردن تکرارپذیری بالا برای بیشتر نشانگرهای مولکولی از جمله ریزماهواره­ها است (Bechmann & Soller, 1987)، پس از استخراج، کیفیت و کمیت DNA تعیین گردید. برای آگاهی از میزان DNA و خلوص آن از الکتروفورز ژل آگارز 2 درصد و جهت تعیین کیفیت آن از دستگاه اسپکتروفتومتری استفاده شد. در این مطالعه از 13 جفت نشانگر ریزماهواره­ (C26.73320؛CXX.6727,10,18؛ H20609,20؛ FH20169,20؛ FH2790؛ FH2795؛ FH2914؛ FH3053؛REN59H07؛REN87O21؛REN126A15؛ REN144M10؛ REN86G15) و آغازگرهای مربوطه استفاده شد (Breen et al., 2001; Guyon et al., 2003; Parker et al., 2007). در انتخاب جایگاه­ها به ویژگی­هایی از قبیل هتروزایگوسیتی و چند شکلی بالا بر اساس تعداد آللها و پراکندگی متعدد ژنومی دقت شد. سپس واکنش زنجیره­ای پلیمراز در حجم 15 میکرولیتر طی 35 سیکل انجام شد. سیکل حرارتی PCR به صورت مرحله واسرشته سازی اولیه در °C95 به مدت 5 دقیقه، واسرشته سازی در °C94 به مدت 30 ثانیه، اتصال در °C58-46، به مدت 30 ثانیه، تکثیر در °C72 به مدت 30 ثانیه و تکثیر نهایی در °C72 به مدت 5 دقیقه انجام شد. صحت انجام PCR با بررسی وجود محصولات تکثیر در ژل آگارز 2 درصد صورت گرفت. الکتروفورز عمودی ژل آکریلامید 6 درصد واسرشته­ساز با ولتاژ 100 تا 300 به مدت 18 ساعت انجام شد و رنگ­آمیزی ژلها به روش نیترات نقره صورت گرفت. برای بدست آوردن اندازه آلل­ها از نرم­افزار فتوشاپ و جهت تعیین انواع آلل­ها و ژنوتیپ­ها از نشانگر اندازه[1] و نرم­افزار  Excel (2007) استفاده گردید. از آنجاییکه هتروزیگوت­ها آلل­های متفاوتی دارند، فراوانی آنها مهم بوده و نشان­دهنده وجود تنوع می­باشند. میزان هتروزایگوسیتی معمولترین معیار تنوع ژنتیکی در یک جمعیت می­باشد که در تحقیق حاضر به دو صورت هتروزایگوسیتی مشاهده شده (رابطه 1) و هتروزایگوسیتی مورد انتظار (رابطه 2)، (Nei, 1973) گزارش شده است.

رابطه 1:                              

در این رابطه Nij (j≠i) تعداد افراد هتروزیگوت، i و j نوع آللها در جایگاه ژنی مورد مطالعه و N تعداد کل افراد در جمعیت مورد مطالعه می­باشد.

رابطه 2:                

که در آن عبارت  فراوانی مورد انتظار هموزیگوت­ها می­باشد وpi فراوانی i امین آلل در یک جایگاه معین می­باشد.

تعداد آللهای واقعی[2] (na)، تعداد آللهای مشاهده شده یک جایگاه در یک جمعیت است. از آنجاییکه این معیار اغلب به شدت تحت تاثیر اندازه نمونه است، مقایسه بین جمعیت­هایی با اندازه نمونه متفاوت باید با احتیاط صورت گیرد. گاهی اوقات نیز از تعداد آلل موثر[3] (ne) استفاده می­شود که عکس هموزایگوسیتی مورد انتظار می­باشد (Hartl & Clark, 1989). تعداد آلل موثر با رابطه 3 محاسبه می­شود.

رابطه 3:

  

در این رابطه Pi فراوانی آللی برای جایگاه مورد نظر است.

در این تحقیق جهت انتساب افراد به جمعیت­های مربوطه از دو روش مبتنی بر درست­نمایی، روش بیزی  Baudouin & Lebrun  (2001) و روش بیزی Rannala & Mountain (1997)، روش فراوانی آللیPaetkau et al.  (1995) و روش مبتنی بر فاصله ژنتیکی استاندارد Nei (1972)، حداقل  Nei (1973)، ارزش دی Nei (1983) و Cavalli-Sforza & Edwards (1967) استفاده گردید. تست انتساب با استفاده از رابطه 4 برآورد می­گردد.

رابطه 4:

  

در این رابطه X و Y، جمعیت­های مورد نظر، nX اندازه جمعیت X، giژنوتیپ فرد i و PrX  و PrY احتمال ژنوتیپ در دو جمعیت X و Y می­باشند.

به منظور بررسی معیارهایی همچون هتروزایگوسیتی، تعداد آلل واقعی و تعداد آلل موثر از نرم افزار PopGene32 استفاده گردید. تجزیه و تحلیل چگونگی انتساب هر فرد به جمعیت­های مربوطه نیز توسط نرم­افزار GeneClass2 (Piry et al., 2003) انجام شد.

 

نتایج و بحث

در تحقیق حاضر، معیارهای تنوع نشانگرهای مولکولی بررسی شده و با استفاده از روش­های مختلف، انتساب افراد به جمعیت­های مربوطه مورد آزمون قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که جایگاه FH20609,20 با 9 آلل و جایگاه FH3053 با 4 آلل به ترتیب بیشترین و کمترین تعداد آلل را نشان دادند که به دنبال آن جایگاه­های فوق با 93/5 و 44/2 به ترتیب بیشترین و کمترین تعداد آلل مؤثر را داشتند. مطالعه شاخص شانون و معیار PIC (محتوای چند شکلی) نیز نشان داد که جایگاه FH3053 دارای کمترین تنوع و جایگاه FH20609,20 دارای بیشترین تنوع در بین جایگاه­های مورد مطالعه می­باشد. در کل نشانگرهای ریزماهواره با متوسط 73/0 هتروزایگوسیتی مورد انتظار، در جمعیت­های مورد بررسی تنوع آللی و ژنوتیپی بالایی را نشان دادند. بیشترین و کمترین تنوع درون جمعیتی، که برای هر جمعیت به‌ صورت متوسط هتروزایگوسیتی مورد انتظار در همه جایگاه‌ها برآورد گردید، به­ترتیب در جمعیت­های کردی (72/0) و سنگسری (53/0) بدست آمد.

 

جدول 1- تعداد نمونه های استفاده شده در جمعیت­های مورد بررسی.

Table 1- The number of the samples used in the current study.

جمعیت

Population

سرابی

Sarabi

کردی

Kurdish

تازی

Tazi

بختیاری

Bakhtiari

سنگسری

Sangsari

بومی کردستان

Kurdestan native

بومی البرز

Alborz native

بومی خراسان

Khurasan  native

تعداد نمونه (Sample Size)

20

12

8

15

6

11

15

10

 


تفاوت اندک بین مقدار حداکثر و حداقل نشان می­دهد که تنوع درون جمعیتی برای جمعیت­های مورد مطالعه کم است. هم­چنین با توجه به متوسط هتروزایگوسیتی در دو جمعیت سرابی و بختیاری (68/0 و 66/0) می­توان نتیجه گرفت که این دو جمعیت، شباهت ژنتیکی زیادی با یکدیگر دارند. مطالعات متعدد در جمعیت­های سگهای خارجی تنوع قابل ملاحظه­ای را در این جمعیت­ها نشان می­دهد.

بر اساس نتایج مطالعه­ای در سال 2003، هتروزایگوسیتی برای نژاد German Shephard، 55/0 گزارش شده است (2003 Cho,  & Cho). در بررسی صورت گرفته توسطet al.  Parra (2008) بر روی 5 نژاد، متوسط هتروزایگوسیتی برای نژاد German Shephard (64/0)، English Pointer (5/0)، English Setter (52/0)، Deutsch Drahthaar (62/0) وEpagneal Breton (65/0) گزارش شده است. در مقایسه با برخی نژادهای خارجی می­توان گفت که تنوع درون جمعیتی اکوتیپ­های سگهای بومی کشور مناسب است و با وجود اینکه تعداد حیوانات این جمعیت­ها کاهش چشمگیری را داشته است، ولی با توجه به اطلاعات فوق هنوز تنوع ژنتیکی کافی در جمعیت­ها برای استفاده در برنامه­های اصلاحی و طراحی تلاقی­های مناسب جهت حفظ این جمعیت­های بومی وجود دارد.

قدرت آزمون انتساب به تعداد نشانگرهای مورد استفاده، اندازه نمونه در جمعیت، تنوع ژنتیکی، ارزش PIC و میزان فاصله ژنتیکی بین جمعیت­ها بستگی دارد (Guinand et al., 2004; Fan et al., 2004). هر قدر فاصله ژنتیکی بین جمعیت­ها کمتر باشد، باید تعداد نمونه­ها را افزایش داد تا دقت آزمون بیشتر شود (Rafie et al., 2012). تاثیر این فاکتورها در تست انتساب در گونه­هایی مانند طیور و گاو نیز گزارش شده است (Maudet, 2001; Paetkau et al., 2004). نتایج حاصل از انتساب صحیح افراد به جمعیت­های مربوطه از طریق کلیه روش­های مبتنی بر فاصله ژنتیکی و روش­های مبتنی بر درست­نمایی در جدول 2 آورده شده است. همانطور­یکه مشخص است این مقادیر از 1/70 درصد برای روش بیزی Rannala & Mountain (1997) تا 3/76 درصد برای روش حداقل Nei (1973) متغیر و میانگین انتساب افراد به جمعیت­های مربوطه 73 درصد می­باشد. پس می­توان نتیجه گرفت که نشانگرهای مورد استفاده توانسته­اند در حدود 73 درصد موارد، در انتساب افراد به جمعیت مبداشان موفق عمل نمایند. همانطور­یکه ذکر شد قدرت انتساب به ارزش PIC و هتروزایگوسیتی نشانگرها بستگی دارد. بنابراین بالا بودن درصد میانگین انتساب می­تواند به این علت باشد که اکثر نشانگرهای ریزماهواره مورد استفاده در این مطالعه تنوع آللی، هتروزایگوسیتی و ارزش PIC بالایی را نشان دادند. در یک تحقیق صورت گرفته میانگین انتساب افراد به جمعیت­های مورد مطالعه 13 درصد گزارش شده است، که دلیل پایین بودن این نسبت­ها، کوچک بودن اندازه جمعیت­ها و تعداد جایگاه­های مورد بررسی بوده است (et al., 2009 Pires).

یک نمونه از انتساب افراد به جمعیت­های مربوطه در جدول 3 آورده شده است. این جدول شامل دو بخش است بخش اول شامل میانگین احتمال انتساب افراد به هر کدام از جمعیت­ها و بخش دیگر شامل تعداد حیواناتی است که به طور صحیح به جمعیت مربوطه و یا سایر جمعیت­ها منتسب شده­اند. همانطوریکه در جدول 3 مشاهده می­شود احتمال انتساب افراد جمعیت سرابی به خودشان 439/0 می­باشد در صورتی که این میزان برای جمعیت­های بومی البرز، بومی خراسان و بومی کردستان صفر و برای بقیه جمعیت­ها نیز معنی­دار است (p<0. 05). از نتایج چنین استنباط می­شود که برخی از سگ­های جمعیت بختیاری با جمعیت کردی تا حدودی واجد شباهت آللی هستند. به عنوان مثال از 20 فرد در جمعیت سرابی، 19 فرد از آنان به خودشان، 5 سگ به جمعیت کردی و 1 فرد نیز به جمعیت بختیاری منتسب شده­اند. این در حالی است که هیچ سگی به سایر حمعیت­ها منتسب نشده است. در کل نتایج نشان می­دهد که افراد جمعیت کردی به همه جمعیت­ها شباهت ژنتیکی دارند که احتمالاً اختلاط مواد ژنتیکی این جمعیت با جمعیت­های دیگر در طول زمان می­تواند دلیل این شباهت ژنتیکی باشد. با توجه به نتایج مذکور می­توان گفت که به دلایل متعددی از قبیل قرار گرفتن ایران در مسیر جاده ابریشم و جابجایی حیوانات در این شاهراه تجاری، دارا نبودن جایگاه خاص در تولیدات دامی و بی­اعتنایی به نگه­داری این حیوان، تفکرات مذهبی و دینی در رابطه با سگ و عدم توجه به پرورش و حفظ این ذخایر بومی ارزشمند هیچگونه کنترلی برای تلاقی­ها و نگه­داری این حیوانات در منطقه بومی خود وجود نداشته است و به مرور زمان باعث اختلاط ژنتیکی این جمعیت­ها شده است. با نگاهی به فنوتیپ متفاوت و پراکنش اکوتیپ­هایی از سگها از جمله سگ تازی از کشورهای آسیای میانه تا کشورهای آسیای غربی موارد فوق الذکر بیشتر می­تواند مورد تایید باشد. با توجه به اهمیت این حیوان در مطالعات متنوع ژنتیکی و تکاملی از یک طرف و توسعه تکنیک­های مطالعاتی ژنوم از قبیل SNP-Chip از طرف دیگر، بررسی کل ژنوم سگهای بومی کشور در مقایسه با نمونه­های خارجی می­تواند دستاوردهای جدیدی از قرابت، خویشاوندی و تکامل این حیوانات را در اختیار بشر قرار دهد. دستیابی به اطلاعات فوق برای کمک به مشکلات پیش­رو در جامعه امروزی از قبیل دستیابی به حیواناتی با قابلیت­های خاص مانند حیوانات توانمند در کشف اجساد زیر آوار و یا پیدا کردن مواد مخدر و مواد منفجره می­تواند مثمر ثمر باشد. در انتها با توجه به نتایج بدست آمده می­توان گفت که در بین روشهای مبتنی بر درست نمایی، روش بیزی Baudouin & Lebrun  (2001) و در بین روشهای مبتنی بر فاصله ژنتیکی روش حداقل Nei (1973) بیشترین صحت انتساب را برای نمونه­های مطالعه شده نشان می­دهند که می­تواند در مطالعات بررسی انتساب افراد در سگهای بومی کشور مورد استفاده قرار گیرند.

 

سپاسگزاری

تحقیق حاضر با حمایت مالی پلیس مبارزه با مواد مخدر ناجا انجام شده است که بدین وسیله از همکاری صمیمانه آنها تقدیر و تشکر شایسته بعمل می آید.

 

 

 

جدول 2- صحت انتساب افراد به جمعیت­ها با استفاده از روش­های مختلف.

Table 2- Correct assignment of the individuals to the populations using different methods.

روش آزمون انتساب

Assignment test method

درصد انتساب صحیح

Percentage of the correct assignment

روش بیزی  (Bayesian Method)

 

Baudouin & Lebrun (2001)

72.2

Rannala and Mountain (1997)

70.1

فراوانی آللی (Allelic Frequency)

 

Paetkau et al. (1995)

71.1

قاصله ژنتیکی (Genetic Distance)

 

Nei Standard (1972)

72.2

Nei Minimum (1973)

76.3

Nei DNA (1983)

75.3

Cavalli-Sforza & Edwards (1967)

75.3

 


جدول 3- میانگین انتساب افراد (تعداد انتساب صحیح افراد) به جمعیت­های مربوطه با روش بیزی.

Table 3- Average individual assignment (number of correct assignment) to the respective populations using Bayesian method.

سنگسری

تازی

بومی کردستان

بومی خراسان

کردی

بومی البرز

بختیاری

سرابی

جمعیت

Sangsari

Tazi

Kurdestan native

Khurasan  native

Kurdish

Alborz native

Bakhtiari

Sarabi

Population

0.0009(0)

0.005(0)

0

0

0.031(5)

0

0.013(1)

0.439(19)

سرابی

0.003(0)

0.004(0)

0

0.001(0)

0.060(4)

0.065(1)

0.392(15)

0.023(1)

بختیاری

0.004(0)

0.003(0)

0

0.0008(0)

0.045(4)

0.386(0)

0.028(0)

0.006(0)

بومی البرز

0.005(0)

0.008(0)

0.0002(0)

0.028(0)

0.481(12)

0

0.001(0)

0.006(1)

کردی

0.003(0)

0.019(1)

0.002(0)

0.541(10)

0.191(7)

0.0005(0)

0.004(0)

0.0004(0)

بومی خراسان

0.003(0)

0.008(0)

0.447(11)

0.004(0)

0.048(7)

0.002(0)

0.004(0)

0.032(0)

بومی کردستان

0.005(0)

0.568(8)

0

0.001(0)

0.097(5)

0

0.001(0)

0.0002(0)

تازی

0.563(6)

0.021(0)

0

0.005(0)

0.145(4)

0.014(0)

0.016(1)

0.005(0)

سنگسری

 

 

منابع

Altet L, Francino O, Sanchez A (2001). Microsatellite polymorphism in closely related dogs. Journal Hered 92: 276-278.

Baudouin L, Lebrun P (2001). An operational Bayesian approach for the identification of sexually reproduced cross-fertilized populations using molecular markers. Acta Horticulturae 546: 81- 94.

Bechmann JS, Soller M (1987). Molecular markers in the genetic improvement of farm animals. Biotechnology 5: 573-576.

Breen M, Jouquand S, Renier C, Mellersh CS, Hitte C, Holmes NG, Cheron A, Suter N, Vignaux F, Bristow AE, Priat C, McCann E, Andre C, Boundy S, Gitsham P, Thomas R, Bridge WL, Spriggs HF, Ryder EJ, Curson A, Sampson J, Ostrander EA, Binns MM, Galibert F (2001). Chromosome-specific single-locus FISH probes allow nchorage of an 1800-marker integrated radiation-hybrid/linkage map of the domestic dog genome to all chromosomes. Genome Research 11: 1784-1795.

Cavalli-Sforza LL, Edwards AWF (1967). Phylogenetic analysis: models and estimation procedures. The American Journal of Human Genetics 19: 233-257.

Cho GJ, Cho BW (2003). Validation of microsatellite markers for routine canine parentage testing in korea. Genetics 25: 103-108.

Cornuet JM, Aulagnier S, Lek S, Franck S, Solignac M (1996). Classifying individuals among infra-specific taxa using microsatellite data and neural networks. Biological Journals and Abbreviations 319: 1167–1177.

Coutts NJ, Harley EH (2009). Comparative populationgenetic of the German Shepherd dog in South Africa. South African Journal of Science 105: 132-135.

Fan B, Chen YZ, Moran C, Zhao SH, Liu B, Yu M, Zhu MJ, Xiong TA, Li K (2004). Individual-breed assignment analysis in swine populations by using microsatellite markers. Journal of Animal Science 18: 1529-1534.

Guinand B, Scribner KT, Topchy A, Page KS, Punch W, Burnhum-Curtis MK (2004). Sampling issues affecting accuracy of likelihood-based classification using genetical data. Environmental Biology of Fishes 69: 245-259.

Guyon R, Lorentzen TD, Hitte C, Kim L, Cadieu E, Parker HG, Quignon BP, Lowe JK, Renier C, Vignaux F.O, DeFrance HB, Gloux S, Mahairas GG, Andre C, Galibert C, Ostrander EA (2003). A 1-Mb resolution radiation hybrid map of the canine genome. PNAS 100: 5296–5301.

Hartl DL, Clark AG (1989). Principles of population genetics. 2nd ed. Sinauer Associates, Sunderland, MA.

Koinig WD, Vuren DV, Hooge PN (1996). Detectability, philopatry, and the distribution of dispersal distance in vertebrates. Trends in Ecology & Evolution 11: 514-517.

 Kukekova AV, Vorobieva NV, Beklemisheva VR, Johnson JL, Temnykh SV, Yudkin DV, Trut LN, Andre C, Galibert F, Aguirre G D (2009). Chromosomal mapping of canine-derived BAC clones to the red fox and American mink genomes. Journal of  Heredity 100: S42.

Lindblad K, Wade CM, Mikkelsen TS, Karlsson EK, Jaffe DB (2005). Genome sequence, comparatative analysis and haplotype structure of the domestic dog. Nature. 438: 803-819.

Lindblad-Toh K, Wade CM, Mikkelsen TS, Karlsson EK, Jaffe DB, Kamal M, Clamp M, Chang JL, Wayne RK, Ostrander EA (2007). Lessons learned from the dog genome. Genetics 23: 557-567.

Manel S, Berthier P, Luikart G (2002). Detecting poaching: Identifying the origin of individuals using bayesian assignment tests and multi-locus genotypes. Biological Journals and Abbreviations 16: 650-659.

Maudet C (2001). Diversities characterization genetique des races bovine set caprices originaires de la region Rhone-Alps. Docteur. University Joseph Fourier, Grenoble, France.

Mirhosieni SZ (1996). The Study of genetic diversity Iranian Silkworm using Protein and DNA markers. Ph.D thesis. Department  of animal science,  Tarbiat Modares University, Iran .

Nei M (1973). The theory and estimation of genetic distances. In Genetic structure of populations (ed. Morton NE). University Press of Hawaii. Honolulu 70: 3321-3323.

Nei M (1972). Genetic distances between populations. American Naturalist 106: 283-292.

Nei M, Tajima F, Tateno Y (1983). Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data. Journal of Molecular Evolution 19: 153-170.

Paetkau D, Slade R, Burden M, Estoup A (2004) Genetic assignment methods for the direct, real-time estimation of migration rate: a simulation-based exploration of accuracy and power. Molecular Ecology 13: 55–65.

Paetkau D, Calvert W, Stirling I, Strobeck C (1995). Microsatellite analysis of population structure in Canadian polar bears. Molecular Ecology 4: 347-354.

Parker HG, Kukekova  AV, Akey DT, Goldstein O, Kirkness EF, Baysac KC, Mosher DS, Aguirre GD, Acland GM, Ostrander EA (2007).  Breed relationships facilitate fine-mapping studies: A 7.8-kb deletion cosegregates with Collie eye anomaly across multiple dog breeds. Genome Research 17: 1562–1571.

Parra  D, Mendez S, Canon J, Dunner S (2008). Genetic differentiation in pointing dog breeds inferred from microsatellites and mitochondrial DNA sequence. Animal Genetics 39: 1–7.

Pires AE, Amorim IR, Ginja C, Gomes M, Godinho I, Simoes F, Oom M, Petruoci F, Matos J, Bruford MW (2009). Molecular structure in peripheral dog breed: Portuguese native breeds as a case study. Animal Genetics 40: 383-392.

Piry S, Alapetite A, Cornuet JM, Paetkau D, Baudouin L, Estoup A (2003). GeneClass2: A software for genetic assignment and first generation migrants detection.

Rafie F, Tarang A, Amirinia C, Nejati Javaremi A, Mirhoseini SZ, Seighalani R, Sharafi A (2012). The use of microsatellite marker for assignment tests in hours populations of Iran. Of 5th Iranian Congress of Animal Science. The University  of Esfahan. Sept. 6-8, 2012. pp. 1000-1005.

Rajai MA (2004). The study genetic diversity in japanese quail using microsatellite markers. Msc.Thesis. Department  of animal science,  Tarbiat Modares University, Iran.

Rannala B, Mountain JL (1997). Detecting immigration by using multilocus genotypes. Proceeding of the National Academy of Sciences. USA 94: 9197- 9221.

 Scott JP, JL, Fuller (1965). Genetics and the social behavior of the dog. University of Chicago press publisher, Chicago, USA.

Shahbazi Azar S, Mirhosieni SZ (2004). The Study of genetic diversity native fowl from Isfahan, Fars and Yazd using microsatellite markers. Of 4th National Biotechnology Congress of Iran.

Sutter NB, Ostrander EA (2004). "Dog star rising: the canine genetic system." Nature Reviews Genetics 5: 900-910.

Wayne RK, Morin PA (2004). Conservation genetics in the new molecular age. Ecological Society of Amrica 2: 89-97.

Zajc I, Cathryn SM, Sampson J (1997).Variability of canine microsatellites within and between different dog breeds. Mammalian Genome 8: 182-185.

 

 


Assignment of Individuals to the Iranian Native Dog Populations Using Microsatellite Markers

 

Montazeri M.1, Masoudi A.A. 2*, Vaez Torshizi R.3, Allahyar Khan Khorasani D.4

 

1 Student, Department of Animal Science, Tarbiat Modares University, Iran.

2Assistant Professor, Department of Animal Science, Tarbiat Modares University, Iran.

3Associate Professor, Department of Animal Science, Tarbiat Modares University, Iran.

4 Graduate Student of Animal Science

 

Abstract

Assignment test is applied to identify the origin of a specific individual, population differentiation and medical forensic cases. Therefore, this study conducted to analyze some genetic variation criteria, comparison of the different assignment methods and assignment of individuals to eight populations of Iranian native dogs using 13 autosomal  microsatellite markers (C26.73320; CXX.6727,10,18; FH20609,20; FH20169,20; FH2790; FH2795; FH2914; FH3053; REN59H07; REN87O21; REN126A15; REN144M10 and REN86G15). The blood and tissue samples were taken from the dogs and total DNAs of the samples were extracted using salting out or enzymatic digestion methods. The results indicated that the least and the most diversity for Sangsari population (0.53) and Kurdish population (0.72), respectively. The individual’s assignment was done using 7 different methods. Among the methods base on the likelihood, the Baudouin and Lebrun method and among the methods base on the genetic distance, Nei minimum method showed the highest accuracy. Totally, markers used in this study could assign the individuals to their source population with 73 % accuracy.

 

Keyword: Individuals assignment, Genetic diversity, Microsatellite markers, Iranian dog native.


*  نویسنده مسئول: علی اکبر مسعودی                       تلفن: 02148292353                               E-mail: masoudia@modares.ac.ir

[1] Size Marker

[2] Number of Actual Allels                                                                          

[3] Number of Effective Alleles

* Corresponding Author: Masoudi A. A.       Tel: 02148292353               E-mail: masoudia@modares.ac.ir

مراجع

Altet L, Francino O, Sanchez A (2001). Microsatellite polymorphism in closely related dogs. Journal Hered 92: 276-278.
Baudouin L, Lebrun P (2001). An operational Bayesian approach for the identification of sexually reproduced cross-fertilized populations using molecular markers. Acta Horticulturae 546: 81- 94.
Bechmann JS, Soller M (1987). Molecular markers in the genetic improvement of farm animals. Biotechnology 5: 573-576.
Breen M, Jouquand S, Renier C, Mellersh CS, Hitte C, Holmes NG, Cheron A, Suter N, Vignaux F, Bristow AE, Priat C, McCann E, Andre C, Boundy S, Gitsham P, Thomas R, Bridge WL, Spriggs HF, Ryder EJ, Curson A, Sampson J, Ostrander EA, Binns MM, Galibert F (2001). Chromosome-specific single-locus FISH probes allow nchorage of an 1800-marker integrated radiation-hybrid/linkage map of the domestic dog genome to all chromosomes. Genome Research 11: 1784-1795.
Cavalli-Sforza LL, Edwards AWF (1967). Phylogenetic analysis: models and estimation procedures. The American Journal of Human Genetics 19: 233-257.
Cho GJ, Cho BW (2003). Validation of microsatellite markers for routine canine parentage testing in korea. Genetics 25: 103-108.
Cornuet JM, Aulagnier S, Lek S, Franck S, Solignac M (1996). Classifying individuals among infra-specific taxa using microsatellite data and neural networks. Biological Journals and Abbreviations 319: 1167–1177.
Coutts NJ, Harley EH (2009). Comparative populationgenetic of the German Shepherd dog in South Africa. South African Journal of Science 105: 132-135.
Fan B, Chen YZ, Moran C, Zhao SH, Liu B, Yu M, Zhu MJ, Xiong TA, Li K (2004). Individual-breed assignment analysis in swine populations by using microsatellite markers. Journal of Animal Science 18: 1529-1534.
Guinand B, Scribner KT, Topchy A, Page KS, Punch W, Burnhum-Curtis MK (2004). Sampling issues affecting accuracy of likelihood-based classification using genetical data. Environmental Biology of Fishes 69: 245-259.
Guyon R, Lorentzen TD, Hitte C, Kim L, Cadieu E, Parker HG, Quignon BP, Lowe JK, Renier C, Vignaux F.O, DeFrance HB, Gloux S, Mahairas GG, Andre C, Galibert C, Ostrander EA (2003). A 1-Mb resolution radiation hybrid map of the canine genome. PNAS 100: 5296–5301.
Hartl DL, Clark AG (1989). Principles of population genetics. 2nd ed. Sinauer Associates, Sunderland, MA.
Koinig WD, Vuren DV, Hooge PN (1996). Detectability, philopatry, and the distribution of dispersal distance in vertebrates. Trends in Ecology & Evolution 11: 514-517.
 Kukekova AV, Vorobieva NV, Beklemisheva VR, Johnson JL, Temnykh SV, Yudkin DV, Trut LN, Andre C, Galibert F, Aguirre G D (2009). Chromosomal mapping of canine-derived BAC clones to the red fox and American mink genomes. Journal of  Heredity 100: S42.
Lindblad K, Wade CM, Mikkelsen TS, Karlsson EK, Jaffe DB (2005). Genome sequence, comparatative analysis and haplotype structure of the domestic dog. Nature. 438: 803-819.
Lindblad-Toh K, Wade CM, Mikkelsen TS, Karlsson EK, Jaffe DB, Kamal M, Clamp M, Chang JL, Wayne RK, Ostrander EA (2007). Lessons learned from the dog genome. Genetics 23: 557-567.
Manel S, Berthier P, Luikart G (2002). Detecting poaching: Identifying the origin of individuals using bayesian assignment tests and multi-locus genotypes. Biological Journals and Abbreviations 16: 650-659.
Maudet C (2001). Diversities characterization genetique des races bovine set caprices originaires de la region Rhone-Alps. Docteur. University Joseph Fourier, Grenoble, France.
Mirhosieni SZ (1996). The Study of genetic diversity Iranian Silkworm using Protein and DNA markers. Ph.D thesis. Department  of animal science,  Tarbiat Modares University, Iran .
Nei M (1973). The theory and estimation of genetic distances. In Genetic structure of populations (ed. Morton NE). University Press of Hawaii. Honolulu 70: 3321-3323.
Nei M (1972). Genetic distances between populations. American Naturalist 106: 283-292.
Nei M, Tajima F, Tateno Y (1983). Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data. Journal of Molecular Evolution 19: 153-170.
Paetkau D, Slade R, Burden M, Estoup A (2004) Genetic assignment methods for the direct, real-time estimation of migration rate: a simulation-based exploration of accuracy and power. Molecular Ecology 13: 55–65.
Paetkau D, Calvert W, Stirling I, Strobeck C (1995). Microsatellite analysis of population structure in Canadian polar bears. Molecular Ecology 4: 347-354.
Parker HG, Kukekova  AV, Akey DT, Goldstein O, Kirkness EF, Baysac KC, Mosher DS, Aguirre GD, Acland GM, Ostrander EA (2007).  Breed relationships facilitate fine-mapping studies: A 7.8-kb deletion cosegregates with Collie eye anomaly across multiple dog breeds. Genome Research 17: 1562–1571.
Parra  D, Mendez S, Canon J, Dunner S (2008). Genetic differentiation in pointing dog breeds inferred from microsatellites and mitochondrial DNA sequence. Animal Genetics 39: 1–7.
Pires AE, Amorim IR, Ginja C, Gomes M, Godinho I, Simoes F, Oom M, Petruoci F, Matos J, Bruford MW (2009). Molecular structure in peripheral dog breed: Portuguese native breeds as a case study. Animal Genetics 40: 383-392.
Piry S, Alapetite A, Cornuet JM, Paetkau D, Baudouin L, Estoup A (2003). GeneClass2: A software for genetic assignment and first generation migrants detection.
Rafie F, Tarang A, Amirinia C, Nejati Javaremi A, Mirhoseini SZ, Seighalani R, Sharafi A (2012). The use of microsatellite marker for assignment tests in hours populations of Iran. Of 5th Iranian Congress of Animal Science. The University  of Esfahan. Sept. 6-8, 2012. pp. 1000-1005.
Rajai MA (2004). The study genetic diversity in japanese quail using microsatellite markers. Msc.Thesis. Department  of animal science,  Tarbiat Modares University, Iran.
Rannala B, Mountain JL (1997). Detecting immigration by using multilocus genotypes. Proceeding of the National Academy of Sciences. USA 94: 9197- 9221.
 Scott JP, JL, Fuller (1965). Genetics and the social behavior of the dog. University of Chicago press publisher, Chicago, USA.
Shahbazi Azar S, Mirhosieni SZ (2004). The Study of genetic diversity native fowl from Isfahan, Fars and Yazd using microsatellite markers. Of 4th National Biotechnology Congress of Iran.
Sutter NB, Ostrander EA (2004). "Dog star rising: the canine genetic system." Nature Reviews Genetics 5: 900-910.
Wayne RK, Morin PA (2004). Conservation genetics in the new molecular age. Ecological Society of Amrica 2: 89-97.
Zajc I, Cathryn SM, Sampson J (1997).Variability of canine microsatellites within and between different dog breeds. Mammalian Genome 8: 182-185.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار