تجزیه و تحلیل ژنتیکی ناحیه 12S rRNA شترهای تک‌کوهانه و دوکوهانه ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه کشاورزی، دانشگاه پیام نور،

2 عضو هیات علمی دانشگاه جیرفت

3 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هدف: دانشمندان علوم دامی در سرتاسر جهان در پی یافتن منابع جدیدی از پروتئین حیوانی بوده و تلاش می‌کنند تا حیواناتی که بهترین ضریب تبدیل را دارند در اولویت کاری خود قرار دهند. از جمله این دام‌ها می‌توان به شتر اشاره کرد. تحقیقات جهت حفظ این ذخیره ژنتیکی با ارزش از حساسیت و اهمیت بیشتری برخوردار است. شناسایی تفاوت‌های ژنتیکی در توالی ژن‌های موجود در ژنوم میتوکندری با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیک، روشی سریع و قابل اطمینان برای شناسایی و طبقه بندی گونه‌ها است و یکی از مؤثرترین ابزارها در برآورد تنوع زیستی ژنتیکی و روابط فیلوژنتیک در نژادهای مختلف دام از جمله شتر محسوب می‌شود. هدف از انجام این پژوهش توالی‌یابی و مقایسه ساختار ژنتیکی ژن RNA غیر کدکننده زیر واحد کوچک ریبوزوم در شترهای تک‌کوهانه و دوکوهانه ایران بود.
مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش از 20 نفر شتر تک‌کوهانه و دو‌کوهانه ایرانی نمونه خون جمع‌آوری شد. پس از استخراج DNA ژن 12S rRNA با طول 1326 جفت باز در ژنوم میتوکندری توسط دو جفت آغازگر اختصاصی تکثیر و توالی‌یابی شدند.
نتایج: وجود 3 هاپلوتایپ در شترهای دوکوهانه و 1 هاپلوتایپ در شترهای تک‌کوهانه در جمعیت مورد پژوهش ثابت شد که این هاپلوتایپ‌ها به ترتیب دارای دو جایگاه چند شکل (SNP) در شتر دو کوهانه است و در بین شترهای تک‌کوهانه هیچ تفاوت نوکلئوتیدی مشاهده نشد. درخت فیلوژنی پس از اخذ توالی‌های مشابه ژن 12S rRNA میتوکندری دیگر گونه‌های موجود در بانک جهانی ژن با استفاده از آنها ترسیم شد.
نتیجه‌گیری: نتایج تجزیه و تحلیل فیلوژنی و تنوع ژنتیکی نشان داد گونه‌های شتر تک‌کوهانه و دو‌کوهانه در دو گروه متفاوت قرار دارند و شترهای دو‌کوهانه ایرانی تنوع ژنتیکی بالاتری دارند که نشان از قدمت تکاملی طولانی‌تر این گونه دارد. اطلاعات در مورد تنوع ژنتیکی در میان نژادهای شتر می‌تواند توسعه برنامه‌های اصلاح نژاد را تسهیل کند و یک الزام برای حفظ منابع ژنتیکی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Genetic and phylogenetic analysis of 12S rRNA region in camelus dromedaries and camelus bactrianus of Iran

نویسندگان [English]

  • Azadeh Torabi 1
  • zahra roodbari 2
  • Mojtaba Tahmoorespour 3
1 Assistant Professor, Department of Agriculture, Payame Noor University, Tehran, Iran.
2
3 Department of Animal Science, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Objective
Around the world, scientists are looking for new animal protein sources and trying to prioritize the animals with the best conversion rates. One of these animals is Camel. Identification of genetic differences in sequences of Mitochondrial Genome by Bioinformatics Tools is a rapid and confident method for identification and categorizing species. This method is one of the most effective ways of evaluating genetic biodiversity and Phylogenetic relationships in different livestock like Camel. This research was done for sequencing of Ribosomal non-coding RNA gene and comparison of its genetic construction between camelus dromedaries and camelus bactrianus of Iran.
 
Materials and Methods
We were collecting blood samples from twenty camelus dromedaries and camelus bactrianus. We extracted DNA at the beginning then 12S rRNA with 1326 pair bases was amplified and sequenced by two pair specific primers.
 
Results
The Presence of 3 Haplotypes in Bactria camels and one haplotype in Dromedary were proved in the study population. These Haplotypes have two single nucleotide polymorphism (SNP) site in camelus bactrianus and there was not any Nucleotides difference among camelus dromedaries. Phylogeny Tree design with using similar mitochondrial 12S rRNA gene sequencing in other species which are in World Gene Bank.
 
Conclusion
Phylogeny Analysis and defining, Genetic diversity was showing camelus dromedaries and camelus bactrianus are placing in two different groups and Iranian camelus bactrianus have more Genetic Diversity which indicates more historical evolution of this specie. More information about Genetic diversity among the different generation of Camels can facilitate developing generations revising Programs and is a necessity for protecting from Genetic Resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Mitochondrial DNA
  • Genetic diversity
  • 12S rRNA gene
رودباری زهرا، نصیری خدیجه (1398) بررسی تنوع ژنتیکی و اثر انتخاب ژن های RNA ریبوزومی و ناقل در ژنوم میتوکندری شترهای تک کوهانه و دو کوهانه. فصلنامه محیط زیست جانوری 11 (1)، 110-105.
شهابی امین، طهمورث پور مجتبی (1394) تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی و فیلوژنتیکی ژن های NADH3 وNADH4L ژنوم میتوکندری شتر دو کوهانه ایران. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 7 (3) 174-163.
صمدیان فرهاد، دارفرین هوشنگ، قادری زفره‎ای مصطفی، ترابی آزاده، شریعت مریم (1398) آنالیز فیلوژنتیکی ناحیه سیتوکرومB ژنوم میتوکندری چند نژاد بز بومی ایران. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 11 (4)، 34-19.
قاسمی میمندی مهرداد، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده کشکوئیه علی، منتظری مهدیه (1395) بررسی انتساب افراد به جمعیت‌هایی از شترهای شمال استان کرمان با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره‎. فصلنامه علمی ژنتیک نوین 11 (3)، 335-329‎.
قاسمی مهرداد، محمدآبادی محمدرضا، اسمعیلی زاده‎ علی (1394) تنوع ژنتیکی شترهای شمال استان کرمان با استفاده از نشانگرهای ریز ماهواره‎. مجله تحقیقات تولیدات دامی 4 (1)، 45-35.
قاسمی میمندی مهرداد، محمدآبادی محمدرضا، منتظری مهدیه‎ (1395) ارزیابی ساختار ژنتیکی شتر با استفاده از روش های PCA و خوشه بندی سلسله مراتبی‎. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 8 (3)، 96-83.
محمدآبادی محمدرضا، قاسمی میمندی مهرداد، منتظری مهدیه‎ (1397) بررسی تنوع ژنتیکی شترهای بومی شمال استان کرمان با استفاده از آمارهF. نشریه اصلاح و بهنژادی دام 1(2)، 13-1.
هدایت ایوریق نعمت، واحدی وحید، سیدشریفی رضا، آزاده بوستان (1395) توالی یابی و شناسایی چندشکلی های تک نوکلئوتیدی بخشی از ژن میوستاتین در شترهای تک کوهانه و دوکوهانه. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 8 (3) 135-120.
همتی بهزاد، بناءبازی محمدحسین، شاه کرمی سعید، مهندسان المیرا، برگر پاملا (1396) بررسی تنوع ژنتیکی در میان شترهای دو کوهانه استان اردبیل. پژوهشهای تولیدات دامی، ۸ (۱۶)197-192.
References
Al-Swailem AM, Al-Busadah KA, Shehata M et al. (2007) Classification of Saudi Arabian camel (Camelus dromedarius) subtypes based on RAPD technique. J Food Agric Environ 5, 143–148.
Al Ghumlas AK, Abdel Gader AG, Hussein MF, Al Haidary A, White JG (2008) Effects of heat on camel platelet structure and function-a comparative study with humans. Platelets 19, 163-71.
Barazandeh A, Mohammadabadi MR, Ghaderi M, Nezamabadipour H (2016) Genome-wide analysis of CpG islands in some livestock genomes and their relationship with genomic features. Czech J Anim Sci 61, 487.
Barazandeh A, Mohammadabadi MR, Ghaderi-Zefrehei M, Rafeied F, Imumorin IG (2019) Whole genome comparative analysis of CpG islands in camelid and other mammalian genomes. Mamm Biol 98, 73-79.
Bellagamba F, Moretti V, Comincini S, Valfare F (2001) Identification of species in animal Feedstuffs by polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism analysis of Mitochondrial DNA. J Agric Food Chem 49, 3775-3781.
Cui P, Ji R, Ding R et al. (2007) A complete mitochondrial genome sequence of the wild two-humped camel (Camelus bactrianus ferus): an evolutionary history of camelidae. BMC Genomics 8, 241.
Eltanany M, Elfaroug O, Sidahmed S, Distl O (2015) Assessment of genetic diversity and differentiation of two major camel ecotypes (Camelus dromedarius) in Sudan using microsatellite markers. Arch Anim Breed 58, 269–275.
Ewing B, Green P (1998) Based-Calling of Automated Sequencer Traces Using Phred.II. Error Probabilities. Genome Res 8, 186-194.
Eyre-walker A, Awadalla P (2001) Does human mtDNA recombine. J Mol Evol 53, 430-435.
Ghasemi Meymandi, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh A (2015) Genetic variation of camels in the North of Kerman province using microsatellite markers. Anim Prod Sci 4, 35-45 (In Persian).
Ghasemi Meymandi M, Mohammadabadi MR, Montazeri M (2016) Analysing Genetic Structure of Camelus dromedarius Using PCA and Hierarchical clustering methods. Agric Biotechnol J 3, 83-96 (In Persian).
Ghasemi Meymandi M, Mohammadabadi MR, Esmailizadeh Kashkoieh A, Montazeri M (2016) Investigation of individuals' attribution to populations of camels in the north of Kerman province using microsatellite markers. 3, 329-335 (In Persian).
Hall TA, Carlsbad C (2011) BioEdit: An important software for molecular biology. Chem Pharm Bull Chemical 2, 60-61.
Hemati B, Banabazi MH, Shahkarami S ,Mohandesan E, Burger P (2017) Genetic Diversity within Bactrian Camel Population of Ardebil Province. Anim Prod Sci 8, 192-197 (In Persian).
Hedayat-Evrigh N, Vahedi V, Sharifi SR, Boustan A (2016) Sequencing and identification of single nucleotide polymorphisms of Partial myostatin gene in dromedary and Bactrian camels. Agric Biotechnol J 8, 120-135 (In Persian).
 Hoter A, Rizk S, Naim HY (2019) Cellular and Molecular Adaptation of Arabian Camel to Heat Stress.Front Genet 10, 588-599.
Lalitha S (2000) Primer premier 5. Biotech Software & Internet Report: The Computer Software. J. Softw 1, 270-272.
Librado P. Rozas J (2009) DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. J. Bioinform 25, 1451-1452.
McCarthy C (2005). Chromas, pp. Technelysium Pty Ltd
Nei M, Kumar S (2000) Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford University Press, New York.
Samadian F, Darfarin H, Ghaderi zefrehi M, Torabi A, Shariat M (2020) Phylogenetic Analysis of Cytochrome B of Mitochondrial Genome in some Iranian Goat Breeds.  Agric Biotechnol J 11, 19-34 (In Persian).
Shahabi A, Tahmorespour M (2015) Bioinformatics and Phylogenetic Analysis of NADH3 and NADH4L mitochondrial genes in Iranian Camelus bactrianus. Agric Biotechnol J 7, 163-174 (In Persian).
Tamura K, Stecher D, Peterson A et al. (2013) MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Mol Biol Evol 12, 2725-2729.
Quinta R, Gomes L, Santos ATD (2004). A mitochondrial DNA PCR – RFLP marker for population studies of the black Scabbard fish (Aphanopus carbo). J Mar Sci 61, 864 – 867.
 Othman E, Heba AM, El-KaderSally A et al. (2017) Cytochrome b conservation between six camel breeds reared in Egypt. J Gen Eng Biotech 15, 1-6.
Ouajd S, Kamel B (2009) Physiological particularities of dromedary (Camelus dromedarius) and experimental implications. Scand J Lab Anim Sci 36, 19–29.
Rodbari Z, Nasiri, K (2019) Study of Genetic diversity and selection effect on ribosomal RNA and transfer RNA genes in the mitochondrial genome of one humped camel and two-humped camel. J Anim Environ Sci 11, 105-110.
Warda M, Prince A, Kim HK et al. (2014) Proteomics of old world camelid (Camelus dromedarius): Better understanding the interplay between homeostasis and desert environment. J Adv Res 5, 219-42.
Yang L, Tan Z, Wang D et al (2014) Species identification through mitochondrial rRNA genetic analysis. J Sci. Rep 4, 4089
Zhao E, Yu Q, Zhang N, Kong D, Zhao Y (2013) Mitochondrial DNA diversity and the origin of Chinese indigenous sheep. J Tropic Anim Prod 45, 1715-1722.