آنالیز و مطالعه نواحی متغیر mtDNA در اسب های بومی ایران
اسلاید 1: آناليز و مطالعة نواحي متغير mtDNA در اسب های بومی ایرانمقدمهمنشاء پيدايش اسب های اهلی امروزی جهان مدت هاي زيادي است که مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج مطالعات نشان دهندة دخالت خطوط مادری مختلف و وقایع متعدد در اهلی شدن اسب های امروزی می باشد (8 و 18). با این وجود، بررسی های باستان شناسی فسیل های بدست آمده از نقاط مختلف جهان، نشان دهندة وجود ناحیه ای محدود در مرکز آسیا برای اهلی شدن اسب می باشد (2). توالی D-loop ناحیة ژنوم میتوکندری به عنوان ابزاری قدرتمند برای مطالعه و تعیین منشأ و نحوة تفرق انواع گونه هاي حيواني مورد استفاده قرار گرفته شده است (1، 4 و 9). با استفاده از خصوصيت اين توالي، مطالعات متعددي روابط فیلوژنتیک، نحوة تكامل و ساختار ژنتیکی نژادهای مختلف اسب جهان را مورد بررسي قرار داده اند (5، 7، 12، 15 و 16). كه نتايج اين مطالعات وجود خطوط مادری، هاپلوگروه ها و شاخه هاي مختلف را در ایجاد اسب های اهلی امروزی دخیل می دانند (13 و 18). بطوريكه هاپلوگروه هاي موجود در اسب هاي مناطق شرقي زمين با هاپلوگروه هاي مناطق اروپائي و يا آمريكائي متفاوت مي باشد. علیرغم وجود جمعیت های مختلف اسب بومی (اسب های عرب، ترکمن، کرد، اسبچة خزر و سیستانی) در ایران، تاکنون هيچ گونه مطالعه اي جهت مشخص شدن روابط فیلوژنتیک، منشاء و نحوة تكامل ژنتیکی اسب های بومی ایران صورت نگرفته است. در این مطالعه با بهره گيري از توانمندي هاي بيوتكنولوژي و اطلاعات ژنوم میتوکندری، چگونگي روابط و شکل گیری اسب هاي بومي كشور بررسي مي شود.جدول 1- جمعيت ها و شاخص های تنوع بدست آمده در اسب های بومی ایران.1. Amills, M., Ramírez, O., Tomàs, A., Badaoui, B., Marmi, J., Acosta, J., Sànchez, A. and Capote J. 2008. Mitochondrial DNA diversity and origins of South and Central American goats. Anim. Genet. 40: 315-322.2. Bowling, A.T. and Ruvinsky A. 2000. The genetics of the horse. In: Genetic aspects of domestication, breeds and their origins (ed. by A.T. Bowling & A. Ruvinsky), pp. 25-32 CABI Publishing, London, UK.3. Cai, D.W., Tang, Z., Han, L., Speller, C.F., Yang, D.Y., Ma, X., Cao, J., Zhu, H. and Zhou, H. 2009. Ancient DNA provides new insights into the origin of the Chinese domestic horse. J.Archaeol. Sci. 36: 835–842.4. Cai, D. W., Han, L., Zhang, X. L., Zhou, H. and Zhu, H. 2007. DNA analysis of archaeological sheep remains from China. J.Archaeol. Sci. 34: 1347–1355.5. Głażewska, I. 2010. Speculations on the origin of the Arabian horse breed. Liv. Sci. 129: 49–55.6. Hall, T. A. 1999. BioEdit: a user friendly biological sequence alignment editor and analysis program for windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series. 41: 95–98.7. Ivancović, A., RamlJak, J., Konjacic, M., Kelava, N., Dovč, P. and Mijic, P. 2009. Mitochondrial D-loop sequence variation among autochthonous horse breeds in Croatia. Anim. Sci. 54: 101-111.8. Jansen, T., Forster, P., Levine, M. A., Oelke, H., Hurles, M., Renfrew, C., Weber, J. and Olek, K. 2002. Mitochondrial DNA and the origins of the domestic horse. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99: 10905–10910.9. Larson, G., Albarella, U., Dobney, K., Rowley-Conwy, P., Schibler, J., Tresset, A., Vigne, J. D., Edwards, C. J., Schlumbaum, A., Dinu, A., Balaçsescu, A., Dolman, G., Tagliacozzo, A., Manaseryan, N., Miracle, P., Wijngaarden-Bakker, L. V., Masseti, M., Bradley, D. G. and Cooper, A. 2007. Ancient DNA, pig domestication, and the spread of the Neolithic into Europe. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104: 15276–15281.10. Lei, C. Z., Su, R., Bower, M. A., Edwards, C. J., Wang, X. B., Weining, S., Liu, L., Xie, W. M., Li, F., Liu, R. Y., Zhang, Y. S., Zhang, C. M. and Chen, H. 2009. Multiple maternal origins of native modern and ancient horse populations in china. Anim. Genet. 37: 494-497.11. Librado, P. and Rozas, J. 2009. DNASP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics, 25: 1451-1452.12. Luis, C., Bastos-Silveira, C., Cothran, E. G. and do Mar Oom, M. 2006. Iberian origins of New World horse breeds. J. Heredity. 97: 107–113.13. McGahern, A., Bower, M. A. M., Edwards, C. J., Brophy, P. O., Sulimova, J., Zakharov, I., Vizuete-Forster, M., Levine, M., Li, S., MacHugh, D. E. and Hill, E. W. 2006. Evidence for biogeographic patterning of mitochondrial DNA sequences in Eastern horse populations. Anim. Genet. 37: 494–497.14. Miller, S. A., Dykes, D. D. and Polesky, H. F. 1988. A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells. Nucl. Acid. Research. 16: 1215.15. Pérez-Gutiérrez, L. M., De La Pena, A. and Arana, P. 2008. Genetic analysis of the Hispano-Breton heavy horse. Anim. Genet. 39: 506-514.16. Royo, L. J., Alvarez, I., Beja-Pereira, A., Molina, A., Fernández, I., Jordana, J., Gómez, E., Gutierrez, J. P. and Goyache, F. 2005. The origins of Iberian horses accessed via mitochondrial DNA. J. Heredity. 96: 663–639.17. Thompson, J. D., Higgins, D. G. and Gibson, T. J. 1994. CLUSTAL W: Improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucl. Acid. Research. 22: 4673–4680.18. Vilà, C., Leonard, J. A., Götherström, A., Marklund, S., Sandberg, K., Lidén, K., Wayne, R. K. and Ellegren, H. 2001. Widespread origins of domestic horse lineages. Science. 291: 474–477. مواد و روش هانتایج و بحثn، اندازة نمونه، k، تعداد هاپلوتیپ ها.فهرست منابع:نتیجه گیری نهایی میثاق مریدی 1، علی اکبر مسعودی* 1، رسول واعظ ترشیزی 1 1 به ترتیب کارشناس ارشد ژنتیک و اصلاح دام، استادیار و دانشیار گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس* آدرس پست الکترونیک مسوول مقاله: masoudia@modares.ac.irجهت انجام تحقيق حاضر، نمونه هاي خون تعداد 95 رأس از جمعیت های اسب موجود در نقاط مختلف کشور جمع آوری شده و کل محتوی DNA هر نمونه با استفاده از روش استخراج نمکی (14) استحصال شد. ناحیة متغیر D-loop ژنوم میتوکندری با استفاده از DNA هر نمونه و توالی پرایمر مستقیم 5’-ATACCACTCGCAAGCACCATC-3’ و معکوس 5’-GGAAAGAATGGGCGAGGTTGG-3’ بودند. تمامی واکنش های PCR در حجم های 25 میکرولیتری حاوی 5 میکرولیتر بافر 10X PCR، mM 4 MgCl2، mM 0/16 dNTPs، mM 0/24 از هر پرایمر، 2 واحد آنزیم Taq پلیمراز، 0/7 میکرولیتر DMSO و تقریبا ng 50 DNA صورت گرفتند. تمامی واکنش های PCR با استفاده از برنامة استاندارد واکنش PCR انجام شدند و شامل 5 دقیقه جداسازی آغازین زنجیره های الگو در دمای 95 درجة سلسیوس، 35 سیکل شامل 45 ثانیه در 95 درجة سلسیوس، 45 ثانیه در 65 درجة سلسیوس و 45 ثانیه در 72 درجة سلسیوس و در نهایت تکثیر نهایی زنجیرة الگو به مدت 5 دقیقه در دمای 72 درجة سلسیوس بودند. تمامی محصولات PCR بدست آمده، توسط کیت QIAGEN خالص سازی شدند. نمونه های خالص سازی شده به شركت ماكروژن كرة جنوبي ارسال و با استفاده از کیت BigDye v3.1 توسط دستگاه 3730XL DNA analyzer (ABI, USA) تعیین توالی شدند.تمامی توالی های بدست آمده با استفاده از نرم افزار BioEdit (6) ویرایش شده و به طول 247 جفت باز درآمدند. با بهره گيری از نرم افزار CLUSTAL W (17)، توالی ها زیر یکدیگر چيده شده و جایگاه های حذف و اضافه و ديگر جهش های موجود مشخص شدند. توالی های مشابه به عنوان یک هاپلوتیپ در نظر گرفته شدند. مقادیر تنوع هاپلوتیپی (h) و نوکلئوتیدی (π) با استفاده از نرم افزار DNASP 5.10 (11) محاسبه شدند. ترسيم درخت فيلوژني با استفاده از نرم افزار Network 4.6.0.0 انجام شد.با بررسی قطعة 247 جفت بازی ناحیة D-loop ژنوم میتوکندری اسب های بومی ایران 39 جایگاه نوکلئوتیدی متغیر و 44 هاپلوتیپ بدست آمد. از بین 39 جایگاه متغیر در 38 جایگاه جهش جانشینی و در یک جایگاه حذف نوکلئوتیدی بوقوع پیوسته بود. این نوع تغییرات نوکلئوتیدی تنوع بسیار بالا در توالی ها و خطوط مادری متعدد را در اسب های بومی ایران نشان مي دهند.از بین 44 هاپلوتیپ بدست آمده در این مطالعه، 24 هاپلوتیپ (54/54 درصد) بیش از یک بار در توالی ها مشاهده شدند و بنابراین در میان افراد موجود در درون و یا بین جمعیت ها مشابه بودند. بزرگترین هاپلوتیپ ها بترتیب دارای هشت (فراوانی نسبی 0/0842) و هفت (فراوانی نسبی 0/0737) رأس اسب بودند، و 22 هاپلوتیپ از 24 هاپلوتیپ به ترتیب دارای تعداد دو (فراوانی نسبی هر یک 0/0211)، سه (فراوانی نسبی هر یک 0/0316) و چهار (فراوانی نسبی هر یک 0/0421) رأس بودند. 20 هاپلوتیپ (45/45 درصد) باقی مانده از 41 هاپلوتیپ دارای یک رأس (فراوانی نسبی هر یک 0/0105) بودند که از این میان به ترتیب هشت رأس (40 درصد) به اسب های سیستانی، چهار رأس (20 درصد) به اسب های ترکمن، چهار رأس (20 درصد) به اسب های عرب، سه رأس (15 درصد) به اسب های کرد و یک رأس (5 درصد) به اسبچه های خزر تعلق داشتند.تعداد هاپلوتیپ های مشخص شده در جمعیت ها متفاوت بوده و دامنه ای بین 9 تا 19 هاپلوتیپ را در جمعیت ها نشان می دهند. در حقیقت جمعیت اسبچة خزر کمترین تعداد هاپلوتیپ و در مقابل جمعیت اسب های سیستانی بیشترین تعداد هاپلوتیپ را برای ناحیة مطالعه شده نشان می دهند. و مقادیر تنوع هاپلوتیپی دارای دامنه ای بین 0/058 ± 0/858 در اسب های عرب تا 0/018 ± 0/995 در اسب های سیستانی بود. مقادیر تنوع نوکلئوتیدی دارای دامنه ای بین 0/010 ± 0/018 در اسبچه های خزر تا 0/009 ± 0/028 در اسب های عرب بود.هاپلوتیپ های اسب های بومی ایران تمامی هفت هاپلوگروه (A تا G) شناخته شده در اسب هاي امروزي را به همراه 17 زیرشاخه از 19 زیر شاخه (بجز دو زیرشاخة A2 و A5) نشان دادند. A و F هاپلوگروه های غالب را تشکیل می دادند، که به ترتیب 34/09 درصد و 29/55 درصد از 44 هاپلوتیپ را شامل می شدند، درحالیکه هاپلوگروه های B، C، D، E و G به ترتیب 9/09، 11/36، 11/36، 2/27 و 2/27 درصد از هاپلوتیپ های بدست آمده را شامل می شدند. تمامی جمعیت های اسب ایران هاپلوگروه F را نشان دادند که با یافته های موجود در مورد نحوة ایجاد زیرشاخه های هاپلوگروه F در قسمت های شرقی کرة زمین و با قدمت بيش از دو هزار ساله مطابقت دارد (3، 10 و 13). با توجه به این یافته ها این هاپلوگروه مختص اسب های موجود در مناطق شرقی کرة زمین می باشد.مناطق جغرافیایی که جمعیت های ترکمن، عرب و سیستانی در آن ها زندگی می کنند بسیار گسترده بوده و بنابراین جمعیت های فوق تنوع ژنتیکی بالایی را نشان دادند. پرورش اسب عرب، به واسطة مزایای اقتصادی آن، در استان های مختلف کشور بطور گسترده صورت می گیرد و بنابراین وجود تنوع ژنتیکی بالا و خطوط مادری متعدد در این جمعیت از اسب های بومی ایران مورد انتظار می باشد. تنوع ژنتیکی پایین تر اسبچه های خزر نسبت به سایر جمعیت های مورد مطالعه می تواند ناشی از وجود تعداد کم این اسبچه ها و همچنین جمع آوری اغلب نمونه ها از یک گله و در نتیجه وجود تشابه ژنتیکی بالا در این اسب ها باشد. این امکان وجود دارد که تمامی جمعیت های اسب بومی ایران در صورتی که اندازة نمونه گیری در سطح وسیع تر و با تعداد نمونه های بیشتر برای هر جمعیت اسب باشد، می توانند تمامی هفت هاپلوگروه مشاهده شده در اسب های جهان را نشان دهند. وجود تنوع ژنتیکی بالا و هاپلوگروه های متعدد (A، E و F) در اسب های بومی ایران مؤید این مطلب است که وقایع اهلی شدن متعددی در اسب های بومی ایران صورت گرفته است که ناشی از ایجاد و شکل گیری مجدد جمعیت های وحشی اسب بوجود آورندة اسب های اهلی امروزی در 2 الي 4 هزار سال قبل می باشد.تنوع نوکلئوتیدیتنوع هاپلوتیپیهاپلوگروهزیرشاخه (تعداد نمونه)knجمعیت اسب ها0/00922± 0/028200/058± 0/858A، C، D، FA1 (5)، A4 (2)، A6 (2)، A7 (2)، C1 (1)، C2 (1)، D3 (8)، F1 (2)1123عرب0/00994± 0/026880/041± 0/925A، B، D، FA1 (3)، A3 (2)، A4 (2)، A6 (3)، B1 (1)، B2 (1)، D1 (6)، D2 (2)، F1 (2)، F2 (1)1323ترکمن0/01004± 0/018660/048± 0/908A، B، C، D، FA1 (1)، A4 (4)، A6 (1)، B2 (2)، C2 (3)، D2 (1)، F2 (4)916خزر0/01218± 0/026170/018± 0/995A، B، C، D، F، GA1 (1)، A3 (2)، A4 (1)، A6 (1)، B2 (2)، C1 (1)، C2 (1)، D1 (1)، D2 (1)، D3 (1)، F1 (3)، F2 (3)، F3 (1)، G (1)1920سیستانی0/00872± 0/019650/050± 0/962A، C، E، FA4 (2)، C2 (2)، E (1)، F1 (1)، F2 (2)، F3 (5)1013کردشکل 1- درخت فیلوژنی هاپلوتیپ هاي مشخص شده در اسب های بومی ایران.شواهد باستان شناسی و استخوان شناسی، نواحی مرکزی آسیا را به عنوان نخستین مکان های اهلی شدن اسب بیان می کنند، این در حالی است که اطلاعات ژنتیکی بدست آمده در این مورد که شامل این مطالعه نیز می شود، نشان دهندة دخالت وقایع متعدد (به عنوان مثال، ایجاد و شکل گیری مجدد جمعیت های وحشی اسب در نقاط مختلف) در اهلی شدن اسب در نقاط مختلف جهان از جمله ایران می باشد. این واقعه روندی که بصورت مجزا در مناطق جغرافیایی مختلف اتفاق افتاده باشد را نشان نمی دهد. نتایج بدست آمده در این مطالعه نشان دهندة تنوع ژنتیکی بالا در اسب های بومی ایران و همچنین وجود خطوط مادری مختلف در این اسب ها می باشد. در نهایت می توان گفت که اسب در ایران از هزاران سال قبل وجود داشته است و جمعیت های مختلف اسب ایران بارها دچار تغییرات اساسی ناشی از ورود جمعیت های متفاوت اسب های وحشی و اهلی به ایران شده اند.
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.