نوآوری های الیاف دامی ایران

کاربرد انتخاب ژنومیک در اصلاح اسب

مقدمه:

پیشرفت های سریع در ژنتیک مولکولی و بیوانفورماتیک توانسته است اطلاعات ژنومی درحال افزایش برنامه های کاربردی دراصلاح دام را یکپارچه و هماهنگ کند.این تغییر از برآورد ژنتیکی معمولی (کلاسیک) به برآورد ژنومیک یک عصر جدید از اصلاح نژاد را آغاز کرده است.مخصوصا در گاوهای شیری که مفهوم انتخاب ژنومیک (GS) به سرعت در حال پذیرفته شدن است وموجب تغییر طرح وساختار اصلاح نژاد دام شده است. امروزه GSبا موفقیت در همه ی جمعیت های گاوهای شیری در سراسر جهان مورد استفاده قرار میگیرد.انتخاب ژنومیک انتخاب دقیق تر اولیه را آسان و موجب کاهش فاصله نسلی میشود و همزمان کنترل هم خونی را تسهیل میکند که این به دلیل اطلاعات بیشتر درباره نمونه گیری مندلی و میانگین والدین و غربالگری وسیعتر پدران جوان است.براساس میزان دسترسی به داده های زیاد ژنوتیپی,روش های جدیدی برای تشخیص و مدیریت نقص های ژنتیکی,اتنخاب و جفت گیری بهبود یافته است و استراتژی های بهتری برای محاسبه واریانس ژنتیکی و همخونی ارائه شده است,گسترش روش های جدید ابزار قدرتمندی را در اختیار اصلاحگران قرار داده است.

در اسب ها داده های ژنومی بسیار کمتری از داده های گاو های شیری در دسترس است البته شکی نیست که GS دارای پتانسیل زیادی نیز برای اسب ها دارد.فاصله نسل زیاد و طیف گسترده صفات برای مثال در اسب ورزشی, تنوع مربوط به استفاده از اسب, پرورش حرفه ای بسیار پایین نسبت به دیگر گونه ها,توجه به ارزش مادی و ارزش عاطفی اسب های شخصی,مدیریت جمعیت و طراحی برنامه های اصلاحی را گاهی اوقات با چالش مواجه میکند. همزمان،تصمیم گیری انتخاب به طور فزاینده نیازمند به دانش اساسی، متعادل و پایدار است و ژنومیک می تواند اطلاعات با ارزش را برای پشتیبانی تصمیم گیری فراهم سازد.سیستم های معمولی ممکن است عملکردی سخت و محدود در جنبه هایی مانند سلامت یا رفتار داشته باشند اما سیستم ژنومیکی میتواند صفات جدیدی را برای پیشرفت بیشتر در اصلاح اسب معرفی کند,علاوه براین در صفاتی که در حال حاضر سخت و دست نیافتنی به نظر میرسند مثل رکوردهای اواخر عمر و وراثت پذیری پایین,با بهره مندی از اطلاعات ژنومیک میتوان پیشرفت ژنتیکی سریعتری را بدست آورد.

هدف این مقاله بررسی چارچوب ژنومی اسب؛تحقیق و نوآوری و وضیعت اجرای برنامه های کاربردی برای گروه های مختلف از صفات و جمعیت ها و همچنین آینده نگری توسعه در اسب و اصلاح اسب است.

توالی ژنوم و عوامل کلیدی برنامه های کاربردی ژنومیک در اسب ها:

دانش توالی ژنوم برای تحقیقات هدفمند با اطلاعات ژنومی سودمند و اغلب یک پیش نیاز معمولی است.در نتیجه همکاری و تلاش محققان بیش از 20کشور ,توالی ژنوم اسب اهلی تکمیل و اولین پیش نویش ترسیم شد(2007).این پیش نویس در سال های 2009 و 2014 تکمیل تر و فرصت های جدید و بهتری را برای تحقیقات در اسب ایجاد کرد.

در این زمینه نقش پلی مورفیسم های تک نوکلئوتیدی(SNP) , نصب و راه اندازی کتابخانه جامع نشانگرها ارزشمند بود که به معنی دسترسی آسان و مقرون به صرفه داده های ژنومی مناسب برای طیف گسترده ای از برنامه های علمی و تجاری است.

برای اسب ها EquCab2.0 اجازه استفاده از تراشه 50k را داد که بعدا" با تراشه 70k جایگزین شد که حاوی اطلاعات مفید برای نژادهای مختلف بود.اما اخیرا" یک تراشه با چگالی بالا (670k) برای تصفیه بیشتر درمطالعات ژنومی در دسترس است.

مطالعه یک پارچه ژنوم و اهمیت آن برای اسب:

موفقیت اصلاح دام با استفاده از مدل افزایشی توجیه این فرض است که اغلب تعداد زیادی ژن و عمدتا با اثرات کوچک با واریانس کلی صفت در ارتباط هستند. با این حال ,اهمیت نواحی ژنومی برای یک صفت خاص ممکن است متفاوت باشد و آنهایی که اثرات بیشتری دارند در روش مطالعه یکپارچه ژنوم (GWAS) مشخص میشود.شناسایی این مناطق میتواند برای درک بهتر زمینه ی پیچیده بیولوژی صفات و نکات مفید پزشکی و همچنین بهبود مدل های پیش بینی زنومی مهم باشد. محرک چنین تحقیقاتی با ژنوم وسیع ارائه شواهد آماری برای ارتباط بین فنوتیپ و مناطق ژنومی است, ممکن است بعدا" توسط شناسایی انواع سببی در کد ژنتیکی حمایت شود، که گذار از تست مبتنی بر نشانگر به آزمایش مستقیم ژن را اجازه می دهد.
نمونه های معروف صفات با جهش شناخته و
آزمون ژن تجاری در دسترس هستندکه میتوان فلج دوره (HYPP) , همچنین فلج دوره دوم، و سندرم overo کشنده کره اسب سفید اشاره کرد.

انتخاب ژنومیک در اسب:

از آنجا که اکثر صفات هدف در اصلاح اسب یک پیش زمینه چند فاکتوری دارند و توسط چندین ژن کنترل میشوند ,محدودیت های روش های تک لوکوسی آشکار است حتی اگر یک ژن ماژور وجود داشته باشد و آزمون ژن منفرد نیز معرفی شده باشد ,نتایج آنها تنها بخشی از واریانس ژنتیکی کل را توصیف خواهد کرد. در مقابل GS یک رویکرد جامع و مشترک از مکان های مختلف ژنوم است,برتری اشکاری در سیستمی که در آن چند ژن با اثر بزرگ و تعداد زیادی ژن با اثرات کوچک روی یک صفت دارد.علاوه براین ,استفاده از GS براساس اطلاعات حاصل از داده های ژنومی گسترده که از طریق پانل SNP تجاری به دست می آید ممکن است اطلاعاتی درمورد سایر صفات نیز بدهد و آگاهی از اثرات نامطلوب پلیوتروپی موجب پشتیبانی متعادل و پایدار از اصلاحگر میشود.ازطریق GS,طرح های اصلاحی زیادی برای بسیاری از گونه های دام وگیاه انجام شده است چراکه انتخاب دقیق تر را در سن جوانی ممکن میسازد.در گاو شیری,وقتی اولین بار فن آوری ژنومیک بکار گرفته شد,به طور قابل توجهی فاصله نسلی را کاهش داد.در گونه هایی مثل خوک و مرغ عمدتا افزایش صحت انتخاب در زمان کم انتخاب,(برای مثال بلوغ جنسی),باعث افزایش بهبود ژنتیکی شد.فاصله نسلی در اسب ها خیلی بیشتر از گاو است و دقت ارزش اصلاحی کم است از این رو GS میتواند استدلال کند که پتانسیل بیشتری برای اصلاح اسب دارد.مزیت اصلی GS دردسترس بودن اطلاعات ژنتیکی قبل از بلوغ جنسی صرف نظر از جنسیت و منشاء است که اشاره بر بهبود پشتیبانی از تصمیم گیری های انتخاب دارد.

علاوه بر بهود در زمان و دقت انتخاب اسب نر,ارزش ژنومی اصلاحی برای اولین بار اجازه انتخاب مادیان به همان دقت اتنخاب اسب نر را میدهد, که ممکن است مهم باشد مخصوصا زمانی که قرار است بهترین ژنتیک ماده در برنامه ی اصلاحی و تولید مثلی انتخاب شود.انتقال جنین در اسب به تدریج در حال افزایش است و ارزش اصلاحی ژنومی می تواند به عنوان یک ابزار غربالگری خوب و نسبتا" ارزان استفده شود. چون GS بین اطلاعات ژنومیک میانگین مندلی و والدی تفاوتی قائل نمیشود,در نتیجه ممکن است با افزایش شدت انتخاب همخونی کمتری از سیستم اصلاح سنتی داشته باشد.

گسترش کاربرد ژنومیک در اصلاح اسب:

با توجه به اهداف متفاوت استفاده از اسب و ارتباط آنها باریشه و توسعه تاریخی از نژاد انتخاب سریع برای یافتن تجزیه و تحلیل مقایسه چند نژادی احتمالا شامل مناطقی از ژنوم اسب که عملکرد را تحت تاثیر قرا میدهند خواهد بود.در سال های آینده درک ما از تعیین ژنتیکی بعضی از صفات مهم در اصلاح اسب افزایش خواهد یافت به ویژه که GWAS نتایج عملکردهایی که به نفع صنعت اسب است را جذب خواهد کرد.بااین حال؛چند جایگاه مثبت انتخاب شده که فرض میشود با ژن های ورزش های کلاسیک مرتبط باشد.

نسبت هزینه به سود و مدت زمان طولانی پیشنهاد میکند که تنها روش ژنومی میتواند ارتباط عملی در اصلاح اسب را بدست آورد به شرطی که سنتگرایی گسترده اجازه تصویب ابزار ژنومی را در صنعت اسب پرورشی را بدهد.

برای اسب های ورزشی وضیعت مشابهی برای تست توانایی یورتمه رفتن و کیفیت راه رفتن(DMRT3 ) وجود دارد که ممکن است در آشنایی اصلاح گران و صاحبان با روش های ژنومیکی برای تست نقص ژنتیکی کمک کند.با این وجود تنها مزایای قابل توجه GS میتواند بعنوان چشم انداز طیف گسترده صفات وبلند مدت در پرورش و اصلاح اسب باشد. تشدید تحقیق و توسعه فعالیت های در زمینه صفات جدید مانند سلامت که قبلا حذف شده اند
در حال حاضر بهترین فرصت برای مطرح کردن برنامه های اصلاحی از طریق GS است.

نویسندگان:

Kathrin F. Stock,* Lina Jönsson, Anne Ricard, and Thomas Mark

ترجمه و خلاصه نویسی: وحید وحیدی داشجوی کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح دام دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

ذکر مطالب با رفرانس دهی آزاد است