Document Type : Research Paper
Authors
Abstract
Keywords
بررسی ارتباط بین چند شکلیهای موجود در چهار ژن کاندیدا با صفات تولید شیر و عملکرد تولید مثلی گاوهای سرابی با استفاده از نشانگر PCR-RFLP
آرش جوانمرد1، محمد حسین مرادی*2، مریم صفدری شاهرودی3
1 استادیار ژنتیک و اصلاح نژاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران
2 استادیار ژنتیک و اصلاح نژاد، دانشگاه اراک، اراک، ایران
3دانشجوی دکتری پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران
تاریخ دریافت: 16/07/1391، تاریخ پذیرش: 20/01/1392
چکیده
انتخاب برای بهبود صفات تولید و تولید مثل در دامها، امری زمانبر بوده و فقط در سنین بلوغ دامها امکانپذیر است. گاو سرابی یکی از نژادهای بومی شیری در ایران است که به طور عمده در شمالغرب کشور پرورش مییابد. شناسایی ژنهای کاندیدای مؤثر بر صفات تولید شیر و عملکرد تولید مثلی در این نژاد دارای اهمیت بوده و میتواند بازده برنامههای اصلاح نژادی را بهبود دهد. هدف از مطالعه حاضر بررسی ارتباط بین چندشکلی موجود در چهار ژن کاندیدا (لپتین، هورمون رشد (GH)، گیرندهی هورمون رشد (GHR) و ژن pit-1) با صفات تولید شیر و برخی صفات تولید مثلی گاو سرابی با استفاده از نشانگر pcr-rflp بود. نتایج نشان داد که بیشترین فراوانیهای آللی برای هر یک از ژنهای لپتین، GH، GHR و pit-1 به ترتیب برای آللهای A (72/0)، V(51/0)، + (65/0) و B (55/0) بود. ژنوتیپهایll ، -/-،
ab-bb مربوط به ژنهای GH، GHR و pit-1 نسبت به سایر ژنوتیپها به طور معنیداری تولید شیر بیشتری داشتند (p< 0.01). همچنین ژنوتیپهای ll و AB شناسایی شده در ژنهای GH و pit-1 نسبت به سایر ژنوتیپها روزهای باز کمتری را نشان دادند (p< 0.01). در مطالعه حاضر هیچ رابطه معنیداری بین ژنوتیپ این ژنها و سایر صفات بررسی شده مشاهده نشد. در ژنهای کاندید مذکور مقادیر هتروزیگوسیتی مشاهده شده نسبت به مقادیر مورد انتظار کمتر بودند و نتایج تجزیه و تحلیل کایمربع نشان دهندهی عدم وجود تعادل هاردی- واینبرگ در این جایگاهها بود. به طور کلی نتایج این تحقیق نشاندهنده وجود ارتباط بین جهشهای موجود شناسائی شده در برخی از این ژنها با صفات تولید شیر و روزهای باز در گاوهای سرابی است و امکان استفاده از این اطلاعات در برنامهی انتخاب به کمک نشانگرها باید مورد بررسی بیشتر قرار گیرد.
کلمات کلیدی: ژنهای کاندیدا، صفات تولید و تولید مثل، گاو سرابی، نشانگر PCR-RFLP.
مقدمه
همراه با پیشرفتهای ژنتیکی حاصل در زمینه بهبود صفات تولید شیر، عملکرد تولید مثلی گاوهای پر تولید کاهش یافته است (Van Raden, 2004). مطالعات مختلف در زمینه بررسی رابطه بین صفات مذکور نشان داده است که صفات تولید شیر دارای همبستگی منفی با صفات تولید مثل میباشند(Caraviello et al., 2006). به عنوان مثال، زمانیکه تولید شیر شروع به افزایش میکند، بازدهی نرخ آبستنی کاهش مییابد. بنابراین در برنامههای مدرن اصلاحی برای گاوهای شیرده، راهکارهایی که قادر به بهبود نرخ آبستنی بوده و بطور همزمان باعث حفظ سطح بالای تولید شیر شود، حائز اهمیت استPryce et al., 2010) ).
انتخاب ژنتیکی دامها به منظور بهبود عملکرد تولید و تولید مثل یک فرآیند زمانبر بوده و فقط برای دامهای در سن تولید امکانپذیر است. بنابراین یک راهکار مناسب برای بهبود این صفات، جستجوی نشانگرهای مولکولی در داخل و یا اطراف ژنهایی است که به طور مستقیم و یا غیر مستقیم در تولید شیر و یا عملکرد تولید مثل دخالت دارند تا بتوان از اطلاعات ژنومی در کنار رکوردهای فنوتیپی برای برآورد دقیق ارزشهای اصلاحی استفاده نمودal., 2003) Pimentel et al., 2011; Almeida et). با توجه به پایین بودن وراثتپذیری صفات تولید مثلی استفاده از اطلاعات مستقیم فنوتیپی، به دلیل سهم بالای اثرات محیطی نمیتواند پیشرفت ژنتیکی زیادی را در پی داشته باشد، لذا استفاده همزمان از فنوتیپ و اطلاعات مربوط به ژنهای کاندیدا و نشانگرهای DNA میتواند به طور معنیداری صفات تولید مثلی را از نظر ژنتیکی بهبود دهد(Veerkamp and Beerda, 2007) .
تاکنون بررسی چندشکلی در ژنهای کاندیدا به طور موفقیتآمیزی برای شناسایی چندین نشانگر DNA مرتبط با صفات تولیدی در دامهای مختلف گزارش شده است (et al., 2011; Rothschild and Soller, 1997 Pimentel Mullen et al., 2012;). در تحقیق حاضر، با مطالعهی سازوکارهای فیزیولوژیکی کلیدی و مسیرهای متابولیکی که به طور مستقیم بر تولید شیر و عملکرد تولید مثل دامها تاثیر دارند، چهار ژن لپتین، هورمون رشد (GH)، گیرندهی هورمون رشد (GHR) و ژن Pit-1 به عنوان ژنهای کاندید موثر بر این صفات بررسی میشوند (Mitko et al., 2008).
لپتین یک پروتئین با وزن ملکولی 16 کیلو دالتون است که توسط بافت چربی سنتز میشود
(Itossner, 1998) و در تنظیم مصرف خوراک(Lagonigro et al., 2003) ، تعادل انرژی، باروری و عملکرد ایمنی (Lieferes et al., 2002) نقش دارد. ژن لپتین بر روی کروموزوم شماره چهار گاو قرار دارد و دارای سه اگزون و دو اینترون است (Clempson et al., 2011).
هورمون رشد (GH) متعلق به خانوادهای از هورمونهای سوماتولاکتوژنیک است که از غدهی هیپوفیزپیشین ترشح میشود. مطالعات انجام شده نشان میدهد که GH بر فرآیند تولید گامت و سنتز استروئید موثر است. این هورمون بر بلوغ فولیکول و گامت تاثیر دارد و از این طریق دارای نقش کمک کننده در باروری میباشد (Kerry and Harvey, 2000). همچنین GH تحریک کنندهی رشد بوده و از تحلیل فولیکولهای کوچک جلوگیری میکند (Harvey et al., 1995). گیرندهی هورمون رشد (GHR) یک پروتئین ناقل غشایی میباشد که دارای ویژگیهای کشش بالا و اختصاصی بودن برای متصل شدن با GH است. GHR در بسیاری از بافت های بدن نظیر کبد، ماهیچه، چربی و کلیه یافت میشود. این ژن از 10 اگزون تشکیل شده است (Harvey et al., 1995).
ژن Pit-1 که با نام [1]POU1FI نیز شناخته میشود، به عنوان فاکتور نسخهبرداری خاص هیپوفیز محسوب میشود که بیان ژنهای هورمون رشد (GH) و پرولاکتین (PRL) را در هیپوفیز پیشین تنظیم میکند (Tuggle et al., 1993). این ژن در گاو با صفات اقتصادی و عملکرد تولیدی در ارتباط بوده و بر روی کروموزوم شماره یک قرار گرفته است و دارای 6 اگزون می باشد (Woollard et al., 2000). به علت اینکه PRL و GH برای توسعهی غدههای پستانی و تولید شیر ضروری است، ژن Pit-1 میتواند به عنوان یک ژن کاندیدای موثر بر صفات تولیدی در نظر گرفته شود (Renaville et al., 1997a).
گاو سرابی یکی از نژادهای بومی کشور است که به طور عمده در شمال غربی ایران پرورش داده میشوند و با متوسط تولید شیر روزانهی 5/7 کیلوگرم (5/4 درصد چربی) در مقایسه با دیگر نژادهای بومی تولید بیشتری دارد .(Tavakolian, 2000) در سالهای گذشته تحقیقات مختلفی در زمینه بررسی چندشکلی در ژنهای مختلف گاوهای سرابی انجام شده است (همچونAslaminejad et al., 2010; Aslaminejad et al., 2011)، اما در این تحقیقات ارتباط چندشکلیهای مشاهده شده با صفات فنوتیپی به طور محدودی بررسی شده است. با توجه به اینکه اطلاعات شجرهای و رکوردهای تولید و تولید مثل این نژاد در ایستگاههای اصلاح نژاد کشور موجود میباشد، به نظر میرسد که تعیین ژنوتیپ ژنهای کاندید مؤثر بر عملکرد صفات تولیدی و تولید مثلی برای دامهای دارای رکورد، میتواند امکان طراحی برنامه اصلاح نژاد مناسبتری را فراهم سازد. هدف از تحقیق حاضر بررسی ارتباط بین این چهار ژن کاندیدا با صفات تولید شیر (تصحیح شده برای 250 روز شیردهی)، طول دورهی شیردهی، فاصلهی زایش و روزهای باز در گاوهای سرابی با استفاده از نشانگر PCR-RFLP است.
مواد و روشها
حیوانات: در این تحقیق از 94 گاو ماده تحت پوشش مرکز اصلاح نژاد واقع در شهرستانهای شبستر و سراب که به طور معمول با گاوهای نر به شیوهی طبیعی (پس از تشخیص فحلی) آمیزش داده میشدند، خونگیری شد. نمونههای خون از سیاهرگ وداجی دامها تهیه و پس از اضافه کردن EDTA، به فریزر با دمای 20- درجهی سانتیگراد انتقال داده شدند.
بررسی مولکولی: استخراج DNA با استفاده از کیت تجاری استخراج از خون شرکت پرومگا[2] انجام شد و کمیت DNA های استخراج شده با استفاده از دستگاه نانودراپ تعیین شد. در روشPCR-RFLP ، ابتدا قطعه حاوی جایگاه چند شکلی با واکنش زنجیرهایِ پلیمراز (PCR) و استفاده از دو آغازگر مخصوص تکثیر و پس از هضمآنزیمی، الکتروفوز گردید. توالی آغازگرهای مورد استفاده برای تکثیر ژنهای کاندیدا در جدول شمارهی یک ارائه شده است. واکنش زنجیرهای پلیمراز با استفاده از دستگاه ترموسایکلر مدلT-Personal Thermo-cycler (ساخت آلمان) و در حجم 25 میکرولیتر با استفاده از کیتهای شرکت Biometra (ساخت آلمان) انجام شد. اجزای واکنش PCR شامل 50 تا 100 نانوگرم DNAی استخراج شده، 5/2 میکرولیتر بافر 10X (200 mM (NH4)2SO4, 0.1 mM Tween 20%, 750 mM Tris-HCl, pH 8.8)، 5/2 میلی مول MgCl2، 200 میکرومول dNTPs، 3 میکرولیتر مخلوط الیگونوکلئوتید (10 پیکومول از هر آغازگر)، یک واحد آنزیم Taqپلیمراز DNA و 11 میکرولیتر ddH2O بود. چرخههای PCR با برنامه حرارتی یک مرحلهی ابتدایی واسرشتسازی به مدت 3 دقیقه در 94 درجهی سانتیگراد و سپس 34 چرخهی تکراری شامل سه مرحله: واسرشتسازی برای 45 ثانیه در 94 درجهی سانتیگراد، اتصال به مدت یک دقیقه (که دمای آن برای هر جفت آغازگر متفاوت بود) و مرحلهی بسط در 72 درجهی سانتیگراد برای 45 ثانیه و در نهایت مرحلهی بسط نهایی در 72 درجهی سانتیگراد برای 10 دقیقه در نظر گرفته شد. پس از انجام این مرحله، محصولات PCR روی ژل آگارز 5/2 درصد به مدت 45 دقیقه و در ولتاژ 85 ولت الکتروفورز شدند. باندهای حاصل پس از رنگآمیزی با اتیدیوم بروماید، تحت نور UV توسط دستگاه فتوگرافی مدل UVstar 30 (شرکت بیومترا، ساخت آلمان) مشاهده شدند. اندازهی آللها نسبت به یک سایز مارکر استاندارد 100 کیلو بازی (شرکت فرمنتاز، روسیه) با استفاده از نرم افزار BIO 1D++ تعیین شد. محصول PCR هر نمونه با استفاده از 10 واحد آنزیم (جدول 1) برای هر ژن در دمای 37 درجهی سانتیگراد برای حداقل 12 ساعت هضم شدند. محصولات هضم نیز بر روی ژل آگارز 2 درصد به مدت 1 ساعت در ولتاژ 73 ولت جداسازی شدند. ژل حاصل با استفاده از اتیدیوم بروماید رنگآمیزی و باندها مشاهده شدند.
جدول 1- توالی آغازگرها، منطقه تکثیرشده، آنزیمهای برشی، دمای اتصال، طول محصولات PCR، اندازه آللی و مرجع مورد استفاده برای ژنهای کاندیدا.
Table 1- Primer sequences, Amplified region, Restriction enzymes, Annealing temperature, Length of PCR productions, Allelic sizes and the references used for investigating of candidate genes.
Allelic sizes (bp) اندازهی آالل ( جفت باز) |
PCR productions lengths (bp) طول محصول PCR (جفت باز) |
Annealing temperature دمای اتصال |
Restriction Enzyme آنزیم برشی |
Amplified region منطقه ی تکثیر شده |
Primers آغازگرها |
Gene name نام ژن |
|
|
|
|
|
|
|
AA 390,32 BB 303, 88 and 32 |
423 |
59 |
Sau3AI |
Intron 2 |
F: 5`-TGG AGT GGC TTG TTA TTT TCT TCT-3` R: 5`-GTC CCC GCT TCT GGC TAC CTA AC-3` Liefers et al., (2002) |
Leptin |
|
|
|
|
|
|
|
LL 211 VV 159,52
|
211 |
61 |
ALuI |
49bp of the fourth intron and 162bp from the fifth exon |
F: 5`-GCT GCT CCT GAG GGC CCT TC-3` R: 5`-CAT GAC CCT CAG GTA CGT CTC CG-3` Gordon et al.,(1983) |
GH |
|
|
|
|
|
|
|
AluI(-/-)458 AluI(+/+)296,162
|
458 |
58 |
AluI |
Promoter region and exon 1 |
F: 5`-TGG CAA CTC GTT CCT ACA TG-3` R: 5`-AGC AAC CCC ACT GCT GGG CAT-3` (Aggrey et al.,(1999) |
GHR |
AA451 BB 207,244 |
451 |
60 |
HinIII |
Intron 5 and exon 6 |
F: 5`-AAA CCA TCA TCT CCC TTC TT-3` R: 5`-AAT GTA CAA TGT GCC TTC TGA G-3` Woolard et al., (1994) |
Pit-1 |
تجزیه و تحلیل آماری: در این تحقیق برای محاسبه فراوانیهای آللی و ژنوتیپی از نرم افزار POPGEN V 1.31 استفاده شد. رکوردهای مربوط به صفت فاصلهی زایش دارای توزیع نرمال نبودند و قبل از آنالیز به منظور نرمالکردن، لگاریتم طبیعی این دادهها گرفته شد و رکوردهایی که خارج از سه انحراف استاندارد فنوتیپی از میانگین تصحیح نشده قرار داشتند، از آنالیز های بعدی حذف شدند. آنالیز واریانس برای مقایسهی عملکرد صفات تولید شیر (تصحیح شده برای 250 روز شیردهی)، طول دورهی شیردهی، فاصلهی زایش و روزهای باز در دستههای مختلف ژنوتیپی با استفاده از مدل آماری زیر در رویهی GLM نرمافزار SAS آنالیز شدند و در مواردی که ارتباط معنیداری مشاهده شد، آزمون دانکن برای مقایسه سطوح مختلف یک فاکتور و آزمون معنیداری آنها، استفاده شد. مدل آماری مورد استفاده به صورت زیر بود:
Yijklm=µ+YSi+Sj+Lk+Gl+b1(X1)+b2(X2)+eijklm
در این رابطه Yijklm: رکورد مربوط به صفت مورد بررسی، YSi: اثر ثابت iامین سال- فصل زایش، Sj: اثر ثابت j امین گاو نر، Lk: اثر ثابت k امین شکم زایش، Gl: اثر ثابت l امین ژنوتیپ، b1(X1): تابعیت صفت (تولید شیر) از روزهای شیردهی به صورت تصحیح شده برای میانگین، b2(X2): تابعیت صفت از سن مادر به صورت تصحیح شده برای میانگین و eijklm: اثر تصادفی باقیمانده میباشد.
نتایج و بحث
فراوانیهای آللی، ژنوتیپی، هتروزیگوسیتیهای مشاهده شده و مورد انتظار و شاخص تنوع ژنی Nei برای ژنهای مورد مطالعه در جدول 2 ارائه شده است. نتایج حاصل برای فراوانیهای ژنی و ژنوتیپی در گاوهای سرابی نشان داد که این فراوانیها در بین ژنهای کاندیدای مختلف، متغیر است. بالاترین فراوانیهای آللی (72/0)A، (51/0)V، (65/0)(+) و (55/0)B به ترتیب برای ژن های لپتین، GH، GHR و Pit-1 حاصل شد. این نتایج با مطالعات محققین دیگر همچون Woolard et al., 1994; Aggrey et al., 1999; Gordon et al., 1983; Liefers et al., 2002 مطابقت دارد.
برای کلیه ژنهای کاندید مورد مطالعه کاهش هتروزیگوسیتی مشاهده شد، بهطوریکه مقدار هتروزیگوسیتی مشاهده شده از مقدار مورد انتظار کمتر بود. علاوه بر انتخاب، پدیدههایی نظیر اثر جمعیت پایه[3] و همچنین گردنه بطری[4] میتوانند در کاهش میزان هتروزیگوسیتی مورد انتظار در این جایگاهها مؤثر باشد. در چنین مواردی تعداد کم و محدودی از حیوانات نقش مولد در تولید نسلهای آینده را بر عهده دارند. همچنین عوامل محیطی یا ژنتیکی (نظیر همخونی که حاصل آمیزش خویشاوندان نزدیک در خانواده میباشد) نیز میتواند میزان هتروزیگوسیتی را به طور معنیداری کاهش دهند (Zhang et al., 2002).
نتایج تجزیه و تحلیل کای مربع نشان داد که کلیه ژنهای کاندایدای مورد بررسی در عدم تعادل هاردی-واینبرگ بودند. در مطالعهای بر روی گاوهای بومی و هلشتاین استان کرمان نیز نشان داده شد که فراوانی آللهای مربوط به ژن GH در جامعهی مورد مطالعه دارای انحراف معنیداری از تعادل هاردی واینبرگ بود (Mohammadabadi et al., 2010). از جمله عواملی که میتوانند باعث انحراف معنیدار ژنهای مورد مطالعه از تعادل هاردی واینبرگ شوند، انداره کم جمعیت و محدود ماندن گاوهای مولد در ایستگاه، عدم تلاقی تصادفی و آمیزش چند نر محدود در ایستگاه و در نتیجه افزایش میزان همخونی میباشد. شاخص تنوع ژنی Nei نیز در این تحقیق محاسبه شد که نتایج حاصل مجدداً کاهش محسوس هتروزیگوسیتی را در جمعیت نشان داد.
جدول 2- فراوانیهای ژنی و ژنوتیپی، هتروزیگوسیتیهای مشاهده شده و مورد انتظار برای ژنهای کاندیدای مورد مطالعه.
Table 2- Genotypic and allelic frequencies, expected and observed hetrozygosity and Nei’s genetic diversity of different candidate genes investigated in this research.
Nei’s genetic diversity شاخص تنوع ژنی (Nei) |
Hetrozygotsity هتروزیگوسیتی |
Frequency فراوانی |
Total number تعداد |
Allele آلل |
Gene name نام ژن |
||
Expected مورد انتظار |
Observed مشاهده شده |
Allelic اللی |
Genotypic ژنوتیپی |
||||
0.40 |
0.40 |
0.30 |
0.72 (A) |
0.57 |
54 |
AA |
Leptin |
|
0.30 |
29 |
AB |
||||
0.28 (B) |
0.13 |
11 |
BB |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0.49 |
0.50 |
0.30 |
0.49 (L) |
0.34 |
32 |
LL |
GH |
|
0.30 |
29 |
LV |
||||
0.51 (V) |
0.36 |
33 |
VV |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0.44 |
0.45 |
0.34 |
0.65 (+) |
0.48 |
46 |
(+/+) |
GHR |
|
0.34 |
32 |
(+/-) |
||||
0.35 (-) |
0.18 |
16 |
(-/-) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0.49 |
0.49 |
0.28 |
0.45 (A) |
0.31 |
30 |
AA |
Pit-1 |
|
0.28 |
27 |
AB |
||||
0.55 (B) |
0.41 |
37 |
BB |
میانگین حداقل مربعات و خطای معیار صفات مورد بررسی در کلاسهای ژنوتیپی مختلف در جدول 3 نمایش داده شده است. در این تحقیق تفاوت معنیداری بین ژنوتیپهای مختلف ژن لپتین برای صفات مورد مطالعه مشاهده نشد که با نتایج برخی از مطالعات مطابقت ندارد. در مطالعات قبلی گزارش شده است که تلیسههایی با ژنوتیپ AB در مقایسه با ژنوتیپ AA به میزان 32/1 کیلوگرم در روز شیر بیشتری تولید و دارای مصرف خوراک بیشتری معادل 73/0 کیلوگرم در روز میباشند. همچنین این گزارش نشان میدهد که آلل B ممکن است در بهبود تولید شیر بدون ایجاد تعادل منفی انرژی و کاهش باروری نقش داشته باشد (Liefers et al., 2002).
جدول 3- میانگین حداقل مربعات و خطای معیار صفات مورد بررسی در کلاسهای ژنوتیپی مختلف ژنهای کاندیدا.
Table 3- least square means and comparison of traits mean in different genotypic classes of four candidate genes.
Gene name نام ژن |
Genotype ژنوتیپ |
Total Number تعداد |
Lactation period (Day) طول دوره ی شیردهی (روز)
|
Open days (Day) روزهای باز (روز) |
Calving interval (Day) فاصله ی زایش (روز) |
Milking yield corrected for 250 days (Kg) تولید شیر تصحیح شده برای 250 روز شیردهی (کیلوگرم) |
Leptin |
AA |
54 |
280.97±0.78 |
113.02±1.5 |
392.27±1.71 |
1493.50±8.16 |
AB |
29 |
281.29±1.03 |
117.42±2.04 |
394.14±2.25 |
1478.14±10.77 |
|
BB |
11 |
280.07±1.62 |
117.66±3.21 |
395.89±3.54 |
1468.72±16.93 |
|
|
|
|
|
|
|
|
GH |
LL |
32 |
250.47±6.07 |
109.23±5.71b |
392.59±6.30 |
1434.48±30.09a |
LV |
29 |
234.90±6.22 |
122.69±5.85a |
400.20±6.46 |
1421.122±30.83b |
|
VV |
33 |
246.31±4.36 |
116.17±4.10ab |
389.51±4.52 |
1424.76±21.61b |
|
|
|
|
|
|
|
|
GHR |
(+/+) |
46 |
278.93±1.43 |
113.74±1.73 |
392.83±1.91 |
1445.75±13.06b |
(+/-) |
32 |
280.62±1.04 |
116.89±1.98 |
391.68±2.18 |
1443.78±10.44b |
|
(-/-) |
16 |
282.78±0.87 |
117.47±2.83 |
397.80±3.13 |
1508.57±14.93a |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pit-1 |
AA |
30 |
281.61±3.05 |
122.67±3.013a |
393.60±6.63 |
1486.90±31.66b |
AB |
27 |
279.59±3.05 |
113.19±6.02b |
391.58±6.65 |
1509.36±31.73a |
|
BB |
37 |
281.12±1.88 |
116.24±3.71ab |
397.12±4.09 |
1504.09±19.56a |
در مطالعه دیگری نیز گزارش شده است که آللT ژن لپتین گاو منجر به تولید شیر بیشتر و تعداد سلولهای بدنی بیشتر میشود ولی بر روی میزان چربی و پروتئین شیر طی دورهی شیردهی تاثیر معنیداری ندارد (Buchanan et al., 2003). دو آلل مسئول افزایش فاصلهی زایش نیز در یک بررسی مشاهده شد و نتیجه گرفته شد که انتخاب علیه این حاملها میتواند فاصلهی زایش را به کمتر از 2 ماه کاهش دهد (Almeida et al., 2003). همچنین Heravi Moussavi و همکاران (2006) ارتباط بین چندشکلی موجود در اینترون 2 ژن لپتین را با صفات تولید شیر و باروری در گاوهای هلشتاین ایران با استفاده از نشانگر PCR-RFLP مورد بررسی قرار دادند که نتایج آنها نشان دهنده ارتباط این ژن با میزان تولید شیر در این نژاد بود. از جمله دلایلی که میتواند علت تفاوت موجود در نتایج حاصل در تحقیق حاضر با نتایج مطالعات مشابه باشد، تفاوت نژادی نمونههای مورد بررسی، انتخاب طبیعی، تاریخچه و توزیع متفاوت جغرافیایی و تفاوت در اندازه جمعیتهای مورد بررسی باشد (Zhang et al., 2002).
نتایج حاصل از بررسی ژن GH نشان دهنده تأثیر معنیدار این ژن بر صفات تولید شیر و روزهای باز بود (P< 0.01)، به طوریکه ژنوتیپ LL نسبت به سایر ژنوتیپها تولید شیر بیشتر و روزهای باز کمتری را نشان داد. تاثیر این ژن بر روی دیگر صفات مورد بررسی معنیدار نبود. Falaki و همکاران (1996) نیز
رابطهی ژن GH و تولید شیر را با استفاده از نشانگر RFLP مورد مطالعه قرار دادند و نشان دادند که بین چندشکلی در این ژن و صفت تولید شیر ارتباط معنیداری وجود دارد. شریفلو و همکاران (2000) گزارش نمودند که آلل L ژن GH باعث تولید شیر، چربی و پروتئین بیشتری میشود و این آلل بر آلل V غالب است. عباسی و همکاران (1378) نیز با بررسی چندشکلی موجود در اگزون 5 ژن هورمون رشد در گاوهای هلشتاین ایران با استفاده از نشانگر PCR-RFLP گزارش کردند که این جایگاه با میزان تولید شیر در این نژاد در ارتباط است.
از میان صفات مورد بررسی در این مطالعه، ژن GHR فقط بر روی صفت تولید شیر تاثیر معنیداری داشت. میانگین تولید شیر در کلاس ژنوتیپی (-/-) بیشتر از سایر کلاسها بود. Falaki و همکاران (1996) با بررسی تنوع آللی موجود در توالیهای ساختاری و تنظیمی ژن هورمون رشد و گیرندهی آن گزارش کردند که این ژنها به طور مستقیم یا غیر مستقیم بر روی تولید شیر مؤثر بودهاند که این نتایج با نتایج حاصل از این تحقیق مطابقت دارند.Aggrey و همکاران (1999) نیز گزارش کردند که گاوهای نر دارای ژنوتیپ (+/+) دارای ارزشهای اصلاحی برآوردی بیشتری نسبت به دیگر ژنوتیپ هموزیگوت در این جایگاه برای تولید چربی شیر بودند. حسنی و همکاران (1997) نیز در تحقیقی بر روی چندشکلیهای موجود در بخش پروموتور ژن گیرنده هورمون رشد در گاوهای هلشتاین ایران گزارش کردند که این جایگاه با خصوصیات تولید شیر همانند درصد چربی مرتبط است.
ژن Pit-1 به طور معنیداری بر روی صفات تولید شیر و روزهای باز مؤثر بود. تولید شیر ژنوتیپهای AB و BB بیشتر از ژنوتیپ AA بود. همچنین ژنوتیپ AB با روزهای باز کمتری همراه بود که البته تفاوت آن با ژنوتیپ BB معنیدار نبود. نقشهیابی فاصلهای[5] برای شناسایی جایگاههای صفات کمی (QTL[6]) نشان دادند که این ژن دارای اثرات معنیداری بر تولید شیر و پروتئین است (Georges et al., 1995). Renaville وهمکاران (1997) نیز گزارش نمودهاند که الل A در اگزون شمارهی 6 بر افزایش تولید شیر و پروتئین و نیز کاهش درصد چربی مؤثر است. در این مطالعه اثر افزایشی آلل A برای تولید شیر (6/44± 6/73+ کیلوگرم) و تولید پروتئین (45/1±93/2+ کیلوگرم) و اثر کاهشی برای درصد چربی (018/0±038/0-) گزارش شده است.Parmentier و همکاران (2001) نیز نتایج مشابهی را گزارش کردهاند. در این تحقیق مقدار اثر جایگزینی یک آلل B توسط یک آلل A برای تولید شیر، چربی و پروتئین به ترتیب برابر با 3/46+، 9/1+ و 5/1+ کیلوگرم بوده است. صادقی و همکاران (1387) نیز اثر چندشکلی اگزون 3 ژنPit-1 را بر ارزش اصلاحی صفات تولید شیر در گاوهای نر هلشتاین ایران با استفاده از نشانگر PCR-RFLP مورد بررسی قرار دادند که نتایج آنها نشان دهنده ارتباط این ژن ها با میزان تولید شیر بود که این نتایج با نتایج حاصل از تحقیق حاضر مطابقت دارند.
نتیجهگیری
روشهای آماری با خصوصیت [7]BLUP، امکان جداسازی اثرات محیطی از ژنتیکی را فراهم و در برنامههای اصلاحی بطور گستردهای استفاده می شود ولی در این روشها، ژنوتیپ یک فرد ناشناخته بوده و معایبی نظیر کاهش واریانس ژنتیکی، تثبیت آللهای کشنده و همخونی را باعث میشود. زیرا در روشهای ژنتیک کمی اطلاعات ژنوتیپی افراد بطور دقیق قابل ارزیابی نمیباشد بلکه برآوردی از آن از طریق فنوتیپ فرد و خویشاوندانش حاصل میشود. امروزه با پیشرفتهای حاصل در زمینه ژنتیک مولکولی این امیدواری وجود دارد که شناسایی ژنها و نشانگرهای مرتبط با صفات مختلف به خصوص صفات اقتصادی و تولید مثلی در دامها، بتواند گام اساسی در دستیابی به پیشرفت ژنتیکی با استفاده از اطلاعات مولکولی در ترکیب با اطلاعات فنوتیپی فراهم آورد. در تحقیق حاضر بررسی ارتباط چهار ژن کاندیدا مرتبط با صفات تولید شیر و عمکرد تولید مثلی یکی از گاوهای بومی مهم کشور فراهم شد که نتایج حاصل ارتباط معنیدار ژنوتیپهای مختلف با صفات تولید شیر و تعداد روزهای باز را نشان داد که البته امکان استفاده از این اطلاعات در برنامههای انتخاب به کمک نشانگر باید مورد بررسی بیشتر قرار گیرد.
سپاسگزاری
از جناب آقای دکتر ابوالقاسم محمدی شوطی استاد عالیقدر دانشگاه تبریز به جهت همکاری صمیمانه در جریان انجام طرح سپاسگزاری می کنیم. این مطالعه تحت حمایت سازمان برنامهریزی و مدیریت استان آذربایجان شرقی انجام شده است.
منابع
Analysis of association among four candidate genes polymorphisms with milk yield and reproductive performance traits in Sarabi cow using PCR-RFLP marker
1 Assistant Professor, Departement of Animal Science, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
2Assistant professor, Department of Animal Science, University of Arak, Arak, Iran.
3Ph.D. student, University of Tehran, Department of Animal Science, University of Tehran, Iran.
Abstract
Selection for improving of production and reproductive performance traits in livestock is a time-consuming process and can only be applied to adult animals. Sarabi cow is one of the local Iranian dairy breeds with dominate geographical distribution on NorthWest of Iran. Characterization of candidate genes associated with milk yield and reproductive performance traits is important and can help to improve the efficiency of breeding programs in this breed. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the association among four candidate genes (Leptin, Growth Hormone (GH), Growth Hormone Receptor (GHR) and pit-1) with milk yield and some reproductive performance traits in Sarabi cattle breed using PCR-RFLP marker. The obtained results revealed that the highest allele frequencies were observed for A (0.72), V (0.51), + (0.65) and B (0.55) for Leptin, GH, GHR and pit-1 genes respectively. The respective LL, -/- and AB-BB genotypes of GH, GHR and pit-1 genes showed higher milk yield production compare to other genotypes of these genes (P< 0.01). Also, LL and AB genotypes of GH and pit-1 genes were related to shorter open days (P< 0.01). No evidence showing the association between other genotypes of these genes and the other investigated traits were observed in the present study. Overall, candidate genes showed deficiency of observed heterozygosity value compare to the expected heterozygosity value. In addition, the results of chi-square analysis showed that all candidate genes were in Hardy-Weinberg disequilibrium. As a conclusion, the finding of the present study revealed the association of investigated candidate genes with milk yield and open days in Sarabi cattle breed and the application of these polymorphisms for marker assisted selection (MAS) should be further evaluated.
Key Words: Candidate genes, Production and reproduction performance traits, Sarabi cattle, PCR-RFLP marker.
* نویسنده مسئول: محمدحسین مرادی تلفن: 09183659133 Email: Moradi.hosein@gmail.com
[1]. Pou Domain, Class 1, Transcription Factor 1
[2]. Promega
[3] Founder effect
[4] Bottleneck
[5] Interval Mapping
[6] Quantitative Trait Loci
[7] Best Linear Unbiased Prediction
* Corresponding Author: Moradi M.H. Tel: 09183659133 Email: moradi.hosein@gmail.com