تجزيه و تحليل ژنتيكي و فيلوژنتيكي ناحيه HVR1 ژنوم ميتوكندري در شش نژاد گوسفند ايراني

Genetic and phylogenetic analysis of six Iranian sheep breeds based on mtDNA HVR1 sequences

سابقه و هدف: به دليل تعداد افراد كم در جمعيت‌هاي گوسفند بومي موجود در نقاط مختلف ايران، حفظ تنوع ژنتيكي اين جمعيت‌ها براي انجام برنامه‌هاي اصلاح نژادي بسيار مهم است. همچنين اين نكته را بايد متذكر شد كه نژادهاي گوسفند بومي به عنوان سرمايه ملي كشور محسوب مي‌شوند و حفظ تنوع ژنتيكي آن‌ها بسيار ضروري مي‌باشد. بررسي ژنوم ميتوكندري شاخصي مناسب براي نشان دادن ميزان تنوع ژنتيكي در جمعيت‌هاي مختلف دامي است. در پژوهش حاضر به منظور بررسي ساختار ژنتيكي و ترسيم روابط فيلوژنتيكي، ناحيه HVR1 ژنوم ميتوكندري شش جمعيت از گوسفندان بومي ايران با ديگر گوسفندان خارجي موجود در بانك جهاني ژن NCBI مقايسه گرديد. مواد و روش‌ها: از تعداد 30 رأس گوسفند متعلق به نقاط مختلف كشور شامل نژادهاي قزل، مهربان، لك قشقايي، بهمئي، قره‌گل و كرماني نمونه‌هاي خون جمع‌آوري شد. DNA كليه نمونه‌ها به روش شستشوي نمكي استخراج شد و به عنوان الگو جهت تكثير و توالي-يابي ناحيه HVR1 ژنوم ميتوكندري مورد استفاده قرار گرفت. سپس كميت و كيفيت DNA استخراج شده با استفاده از روش اسپكتروفوتومتري و الكتروفورز ژل آگارز 2 درصد تعيين شد. آغازگرهاي رفت و برگشت جهت تكثير بخشي از ناحيه D-loop ژنوم ميتوكندري به طول 623 جفت باز طراحي گرديد. واكنش زنجيره‌اي پلي‌مراز با استفاده از يك جفت آغازگر اختصاصي انجام گرفت. محصولات واكنش زنجيره‌اي پلي‌مراز پس از خالص‌سازي تعيين توالي شدند. اين توالي‌ها با 19 توالي مشابه ژنوم ميتوكندري ديگر متعلق به نژادهاي گوسفندان موجود در بانك جهاني ژن مقايسه شده و درخت فيلوژنتيكي آن‌ها ترسيم گرديد. يافته‌ها: با بررسي ناحيه HVR1 ژنوم ميتوكندري گوسفندان مورد مطالعه، 39 جايگاه نوكلئوتيدي متغير و 17 هاپلوتيپ شناسايي شد. نتايج تجزيه واريانس مولكولي نشان داد كه تنها 7 درصد از تغييرات در بين گروه‌ها و 93 درصد در درون جمعيت‌ها توزيع شده است. همچنين اختلاف ژنتيكي بين جمعيت‌هاي مورد مطالعه براساس شاخص تثبيت در سطح 5 درصد معني‌دار نبوده و مقدار آن 071/0 محاسبه شد. نتيجه‌گيري: مقدار شاخص تثبيت به دست آمده در اين مطالعه بيانگر اين است كه ميزان تمايز ژنتيكي متوسط متمايل به پايين بين جمعيت‌هاي مورد مطالعه وجود داشت. نتايج فيلوژني نشان داد كه تمامي گوسفندان مورد مطالعه به جز نژاد مهربان همگي در يك كلاستر دسته‌بندي شدند. گروه‌بندي نژادهاي قره‌گل، كرماني، لك قشقايي، قزل و بهمئي با نژاد‌هاي مربوط به كشور‌هاي چين، تركيه، اندونزي، تاجيكستان، هند و قزاقستان مي‌تواند به دليل مشابهت ژنتيكي آن‌ها با توجه به نزديكي جغرافيايي مكان زيستي آن‌ها باشد. همچنين گوسفند نژاد مهربان با يكي از نژاد‌هاي گوسفندان چيني (شماره دسترسي DQ903266.1) با هم گروه‌بندي شدند كه در شاخه‌اي ديگر اما نزديك به گوسفندان ديگر مورد مطالعه قرار گرفتند كه اين گروه‌بندي مي‌تواند نشان دهنده قرابت ژنتيكي اين دو نژاد ‌باشد.

Background and objectives: Maintaining genetic diversity in native sheep breeds of Iran is very important for breeding goals and increasing their production. Native sheep breeds are national treasure and conservation of these populations is necessary from genetic diversity aspects. Investigation of mtDNA gives useful information about genetic diversity in native populations. In order to investigate the genetic structure and phylogenetic relationships, HVR1 region's of mtDNA in six indigenous sheep populations compared with other foreign sheep in NCBI. Materials and methods: 30 blood samples Includes Ghezel, Mehraban, Lac, Bahmaei, Karakul and Kermani breeds were collected from different parts of the country. All of samples of DNA were extracted by salting out, and as a template to use for replicating and sequencing of HVR1, and then the quality and quantity of extracted DNA using 2% agarose gel electrophoresis, spectrophotometry, respectively were detected. PCR was performed using specific primers. HVR1 region was amplified with specific primers and after purification was sequenced. These sequences with 19 other similar sequences of different sheep breeds obtained from GenBank of NCBI were compared and the phylogenic tree was drawn. Results: By studying HVR1 region of mtDNA Were detected 39 variable site and 17 haplotypes. Analysis of molecular variance showed that only 7% of the variation observed among the six populations and 93% of genetic variation was distributed within populations. AMOVA analysis showed That Genetic disorder among the population studied According to the fixation index was not significant at the 5% and this value was calculated 0.071. Conclusion: Fst value indicated there were low toward medium genetic differentiation among these populations. The results of phylogeny showed that all of sheeps except Mehraban breed were classified in a cluster. Five breeds Includes Karakul, Kermani, Lac, Ghezel, and Bahmaei were categorized with other breeds of China, Turkey, Indonesia, Tajikistan, India and Kazakhstan Because of their genetic similarity due to the geographical Vicinity of them in biological locations. Mehraban sheep breed and one of Chinese sheep breeds (DQ903266.1) were grouped together but in other branches close to other sheep breeds in this study. This grouping could be due to genetic relationship of these two breeds.