بررسی ساختار ژنتیکی اسب‌های بومی ایران با استفاده از نشان‌گرهای ریزماهواره

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی ساختار ژنتیکی اسب‌های بومی ایران با استفاده از ۱۱ نشان‌گر ریزماهواره انجمن بین‌المللی ژنتیک حیوانات (ISAG) برای مقایسه تنوع ژنتیکی و درک روابط بین جمعیت‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از بانک اطلاعاتی فدراسیون سوارکاری کشور تعداد 565 اسب از سنین مختلف (شش ماهگی تا 25 سالگی) از نژاد‌های اسب عرب اصیل، کاسپین، دره‌شوری، کرد و ترکمن هر کدام به تعداد ۱۱۳ راس انتخاب شدند. تعداد آلل‌های مشاهده شده برای هر جایگاه از هفت تا ۱۹ آلل و با میانگین 81/10 آلل بود که جایگاه ASB17  با ۱۹ آلل و جایگاه HTG4 با هفت آلل به ترتیب دارای بیش‌ترین و کمترین تعداد آلل بودند. مقادیر میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده‌شده از بزرگترین به کوچکترین، متعلق به نژاد ترکمن (11/0 ± 68/0)، کاسپین (07/0 ± 67/0)، کرد (06/0 ± 66/0)، دره‌شوری (07/0 ± 65/0)، و عرب اصیل (08/0 ± 62/0) بود. در بررسی ساختار جمعیتی به روش جفت گروهی غیروزنی با کمک میانگین حسابی (UPGMA)، جمعیت‌های کاسپین و کرد با یکدیگر در یک گروه ژنتیکی و سایر جمعیت‌ها نیز در گروه‌های جداگانه‌ای قرار گرفتند. نتایج حاصل از این پژوهش، این فرضیه که جمعیت‌های کاسپین و کرد به اسب‌های نسایی نزدیک هستند را تأیید کرد. به طور کلی، نتایج به‌دست آمده از این مطالعه نشان‌دهنده تنوع ژنتیکی بالا، با وجود شباهت ژنتیکی در برخی از جمعیت‌های اسب مورد مطالعه است. از طرفی گروه‌بندی ژنتیکی جمعیت‌ها با مناطق جغرافیایی آن‌ها همسان می‌باشد. نتایج حاصل از ریزماهواره‌ها بیانگر چندشکلی بودن و کارآمدی بالای جایگاه‌های مورد استفاده در آزمایش‌های مطالعه‌های تعیین نژاد، تنوع و ساختار ژنتیکی برای اسب‌های بومی کشور می‌باشد.

مقدمه

حیوانات و گیاهان بومی به‌عنوان سرمایه ملی و ذخایر استراتژیک هر کشور محسوب می‌شوند و حفظ و تکثیر آنها از ارزش و اهمیت بسیاری برخوردار است. این موجودات بر بسیاری از محدودیت‌های محیطی سازگاری پیدا کرده‌اند. این مسئله، لزوم حفظ تنوع ژنتیکی در دام‌های بومی را الزامی ساخته است، چرا که یک گونه بدون تنوع ژنتیکی کافی، قادر به سازگاری با تغییرات محیطی و مبارزه با عوامل بیماری‌زا نیست.

اسب جزو پستانداران است که به خانواده اکوییده تعلق دارد و از سرعت، قدرت و استقامت قابل‌توجهی برخوردار است. این حیوان یکی از مهم‌ترین حیوانات اهلی محسوب می‌شود که در زندگی آدمی نقش فراوانی داشته است. جمعیت‌های تشکیل‌دهنده اسب‌های بومی ایران شامل اسب‌های عرب (اصیل)، کاسپین، دره‌شوری، کرد و ترکمن می‌باشد. اسب‌های عرب ایران یکی از مشهورترین نژادهای اسب موجود در جهان بوده و به زیرخانواده‌های کهیلان، هادیان، حمدانی، سگلاوی و عبیان تقسیم می‌شوند. اسب کاسپین که به‌عنوان اسب مینیاتور نیز معروف است به‌عنوان یکی از کهن‌ترین اسب‌های موجود در خاورمیانه می‌باشند. اسب دره‌شوری به لحاظ ظاهری شبیه اسب‌های عرب بوده و منطقه “دره‌شور” پرورش می‌یابند. اسب‌های کرد با داشتن سُم‌ها و بدنی قدرتمند توانایی حرکت در جاده‌های سنگلاخی و کوهستانی را دارا بوده و شامل زیرخانواده‌های جاف، افشاری و سنجابی هستند. اسب‌های ترکمن شامل زیرخانواده‌های آخال‌تکه، یموت، چناران و گوگلان هستند و امروزه در اکثر نقاط کشور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استفاده از نشانگرهای مورفولوژیکی در شناخت نژادهای اسب دنیا از قدمت زیادی برخوردار است در رابطه با هر یک از نژادهای اسب ایرانی تا حدودی اطلاعات مورفولوژیکی و فنوتیپی وجود دارد که در منابع اطلاعات بین‌المللی ثبت شده‌اند. نشانگرهای ریزماهواره مربوط به اسب اولین بار در سوئد از ژنوم شناسایی و جداسازی شدند که نشان داده شد این جایگاه‌ها در اسب‌ها بسیار چندشکل می‌باشند.

تاکنون مطالعات متعددی جهت سنجش تنوع ژنتیکی در جمعیت اسب‌ها صورت گرفته است، در این مطالعه‌ها جمعیت نژادهای مختلف از جمله اسب‌های نژاد عرب، اسب‌های نژاد کاسپین، اسب‌های نژاد کرد، ترکمن و غیره انجام پذیرفته و نتایج متفاوتی برای این مطالعه‌ها گزارش شده است.

در پژوهش حاضر، با استفاده از ۱۱ نشان‌گر ریزماهواره تنوع، ساختار ژنتیکی و ارتباط ژنتیکی پنج جمعیت اسب بومی ایران را مورد بررسی قرار گرفت تا با آگاهی از نتایج شاخص‌های ژنتیکی جمعیت‌های مورد‌مطالعه، میزان قرابت ژنتیکی و ساختار جمعیتی روشن شده و بتوان برنامه‌های اصلاح نژادی مناسبی را در این جمعیت‌ها برای حفظ تنوع ژنتیکی به کار برد.

نتایج و بحث

تعداد آلل‌ها، تعداد آلل مؤثر، هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار، شاخص شانون و شاخص تثبیت رایت در ۱۱ جایگاه مورد بررسی در جمعیت اسب‌های مورد‌مطالعه و به تفکیک هر نشان‌گر ژنتیکی در جدول‌های (۲) و (۳) گزارش شده است. در این پژوهش، بیش‌ترین تعداد آلل در جایگاه ASB17 (۱۹ آلل) و کم‌ترین تعداد آلل در جایگاه HTG4 (هفت آلل) مشاهده شد. تعداد کل آلل‌های مشاهده‌شده برابر ۱۱۹ آلل و میانگین تعداد آلل مشاهده‌شده ۱۱ جایگاه، 81/10 آلل بود که بیانگر تنوع آللی بالا در جمعیت‌های مورد‌بررسی بود دو جایگاه ASB17  و HTG4 نیز به ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین مقدار هتروزیگوسینی مشاهده‌شده و مورد انتظار، پلی‌مورفیسم و تعداد آلل مؤثر را داشتند. براساس نتایج به‌دست آمده جایگاه‌های ASB23 و HMS3 از تعادل هاردی – واینبرگ انحراف داشتند (۰/۰۱>P). با توجه به این که منطقه‌ای پرورش اکثریت نژادهای بومی مورد‌مطالعه در این پژوهش، محدود به خاستگاه آن‌ها بوده و با توجه به انتخاب تصادفی نمونه‌های موردمطالعه در این پژوهش، هیچ یک از جمعیت‌ها از تعادل هاردی – واینبرگ انحراف نداشتند.

در مطالعه‌ای که با استفاده از ۲۷ نشان‌گر ریزماهواره انجام گرفت، میانگین تعداد آللی 2/12 برآورد شد، بیش‌ترین و کم‌ترین تعداد آلل نیز به ترتیب مربوط به جایگاه 17ASB (۱۹ آلل) و HTG4 (۸ آلل) بود. نتایج به‌دست آمده در این پژوهش با گزراش‌های قبلی در این خصوص هم‌خوانی دارد. در مطالعه‌ای با بررسی چهار جایگاه ریزماهواره، دامنه آللی مشاهده‌شده از هشت تا ۱۳ آلل با میانگین 5/9 آلل گزارش شد. در آن جمعیت میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده‌شده و مورد‌انتظار به ترتیب برابر با 75/0 و 78/0 بود. در این بررسی میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده‌شده و مورد انتظار به ترتیب برابر با 76/0 و 78/0 بود که تقریبا برابر با نتایج و بالاتر از نتایج با میانگین 71/0 و 75/0 بود. در این تحقیق بالاترین میزان پلی‌مورفیسم ((PIC مربوط به جایگاه ASB17  (83/0) و کم‌ترین میزان آن مربوط به جایگاه HTG4 (67/0) بود. هم‌چنین میانگین PIC جمعیت‌های موردبررسی 76/0 برآورد شد. این میزان پلی‌مورفیسم بالا در بین نشان‌گرهای ریزماهواره نشان‌دهنده تنوع ژنتیکی به نسبت مطلوب جمعیت اسب‌های بومی کشور به شمار می‌آید. با بررسی دقیق نتایج حاصل از تعیین ژنوتایپ داده‌ها می‌توان این‌گونه استنباط کرد که هر جایگاه ژنی که دارای بیش‌ترین مقدار هتروزیگوسیتی مورد‌انتظار باشد، می‌تواند دارای بیش‌ترین مقدار PIC نیز باشد، که در این پژوهش نیز به همین صورت بود.

پژوهش‌گران دیگری با بررسی جمعیت اسب‌های کشور کره جنوبی با استفاده از 14 نشان‌گر ریزماهواره، دامنهPIC به‌دست آمده در جمعیت را 6۵۲/0 اعلام شد. در واقع هرچه آلل‌های قابل شناسایی در جمعیت موردبررسی بیش‌تر باشد، میزان PIC بالاتر خواهد بود. در مطالعه‌ای که با اسب‌های نژاد کاسپین انجام شد آلل‌ها از شش تا ۱۲ متغیر بود و به‌طور میانگین 69/8 آلل به ازای هر جایگاه مشاهده شد. در پژوهش مذکور میانگین آلل مؤثر، هتروزیگوسیتی مشاهده‌شده و مورد انتظار، PIC  و Fis به‌ترتیب برابر با 86/5، 52/0، 82/0، 80/0 و 36/0گزارش شد که در مقایسه با پژوهش حاضر از تنوع ژنتیکی بالایی برخوردار بودند. در مطالعه‌ای دیگر که روی اسب‌های عرب سوریه انجام گرفت، جایگاه 17 ASBبرای شاخص‌های تعداد آلل مؤثر، هتروزیگوسیتی مشاهده‌شده و موردانتظار و PIC دارای بیش‌ترین مقادیر بود که با پژوهش حاضر برای جایگاه مذکور مطابقت دارد. در پژوهش مذکور و با استفاده از ۱6 نشان‌گر ریزماهواره، میانگین تعداد آلل مشاهده‌شده، آلل مؤثر، هتروزیگوسینی مشاهده‌شده و موردانتظار و PIC دارای بیش‌ترین مقادیر بود که با پژوهش حاضر برای جایگاه مذکور مطابقت دارد. میانگین تعداد آلل مشاهده‌شده، آلل مؤثر، هتروزیگوسیتی مشاهده‌شده و موردانتظار و PIC به‌ترتیب برابر با 5/6، 7/3، 69/0، 71/0 و 65/0 گزارش شد که نشان می‌دهد تنوع ژنتیکی اسب‌های عرب ایران در پژوهش حاضر و اسب‌های عرب سوریه از تنوع ژنتیکی متفاوتی برخوردار هستند.

برنامه Structure جهت بررسی ساختار ژنتیکی و آمیختگی در مجموعه داده‌های اسب‌های بومی به‌کار گرفته شد. با توجه به این‌که به‌طور دقیق تعداد نژادها و همین‌طور زیرجمعیت‌ها برای نمونه‌های مورد بررسی معین نیست، لذا دو پیمایش با افزودن تعداد از  تا  جهت بررسی ساختار جمعیتی در اسب‌های بومی ایران مورد استفاده قرار گرفت. در  نژادهای عرب و دره‌شوری با یکدیگر و از طرفی نژادهای کاسپین و ترکمن با هم در خوشه‌های متمایز اما مشابه قرار گرفتند . نژاد کرد نیز از لحاظ ساختاری حد واسط جمعیت‌های مذکور قرار گرفت. در ۳=K تشابه دو جمعیت کاسپین و کرد بیش‌تر شد و نژاد ترکمن نزدیک به دو جمعیت ذکر شده است اما با تشابه کمتر در گروهی جداگانه قرار گرفت.

نتایج به‌دست آمده از تفکیک لایه‌بندی جمعیت و آنالیز مؤلفه‌های اصلی حاکی از آن است که نژادهای عرب و دره‌شوری را می‌توان در یک گروه ژنتیکی در نظر گرفت و نژادهای کاسپین، کرد و ترکمن را در گروه‌های مجزا تصور کرد. نتایج حاصل از اولین سطح خوشه‌بندی  منعکس‌کننده تقسیم‌بندی نژادها به دو گروه بود. در  هر یک از نژادها در یک گروه متمایز قرار گرفتند.

در پژوهش حاضر، فواصل ژنتیکی جمعیت‌های موردمطالعه با استفاده از روش نااُریب Nei برآورد شد و در جدول (4) ارایه شده است. بیش‌ترین شباهت ژنتیکی بین جمعیت کاسپین و کرد (95/0) و کم‌ترین شباهت ژنتیکی بین جمعیت ترکمن و عرب (75/0) برآورد شد. احتمالاً وجود جد مشترک، اختلاط مواد ژنتیکی در طول زمان، کاهش انتخاب و تعادل هاردی – واینبرگ و هم‌چنین وجود شباهت‌های مورفولوژیکی، تناسب اندام و سازگاری این دو نژاد در محیط‌های صعب‌العبور از دلایل شباهت ژنتیکی زیاد بین دو جمعیت کاسپین و کرد می‌باشد و تفاوت‌های موفولوژیکی و هم‌چنین فاصله جغرافیایی دو جمعیت ترکمن و عرب نیز ممکن است باعث وجود تفاوت‌های ساختاری این جمعیت‌ها باشد.

درخت فیلوژنی برای نشان‌دادن ارتباط میان جمعیت‌های به‌دست آمده در شکل (۲) نشان داده شده است.

در این پژوهش با استفاده از روش جفت گروهی غیروزنی با کمک میانگین حسابی ( UPGMA) و پیوند هم‌جواری (NJ) فواصل ژنتیکی بین نژادی برآورد شد که جمعیت‌های کاسپین و کرد در یک گروه، جمعیت‌های عرب و دره‌شوری در یک گروه مجزا و جمعیت ترکمن در گروه متمایزی قرار گرفتند. با توجه به فرضیات پیشین و نتایج حاصل از این پژوهش شاید بتوان این موضوع را تأیید کرد که اسب‌های کاسپین و کرد شباهت زیادی به اسب‌های نسایی، که جد اسب‌های مذکور است دارند. اگر بتوان بین جمعیت کرد که در آن آمیختگی‌های ناخواسته صورت گرفته استثنا قایل شد، در بین سایر جمعیت‌های موردبررسی اسب ایرانی می‌توان نوعی تقسیم‌بندی جغرافیایی مشاهده کرد. در یک مطالعه گسترده که با استفاده از ۱۲ نشان‌گر ریزماهواره انجام شد، جمعیت اسب‌های نژاد کرد و عرب در یک گروه، ترکمن و کاسپین نیز هر کدام در یک گروه جداگانه جای گرفتند. اما فاصله ژنتیکی نژاد ترکمن با کرد و عرب کمتر از فاصله نژاد کاسپین با نژادهای مذکور بود. در مطالعه مذکور نژاد آخال‌تکه که یکی از زیرجمعیت‌های اسب ترکمن است نیز با اختلاف زیادی نسبت به نژادهای بومی ایران در گروه جداگانه‌ای قرار گرفت.

در این مطالعه، ساختار ژنتیکی اسب‌های بومی ایران تجزیه و تحلیل شد و تصویری را از روابط بین نژادهای ایرانی فراهم نمود. نتایج این پژوهش نشان داد که در بین تمام نژادهای موردبررسی، جمعیت اسب کاسپین با وجود خطرات ناشی از انقراض نژادی، دارای تنوع ژنتیکی مناسبی نسبت به دیگر نژادهای موردمطالعه داشت. با استفاده از نتایج به دست آمده مشخص شد که جمعیت اسب‌های کاسپین و کرد بیش‌ترین شباهت را به یکدیگر و احتمال این که جد مشترک آن‌ها، اسب نسایی باشد را بیش‌تر نمایان کرد. با توجه به آنالیزهای آماری و تفسیر نتایج به‌دست آمده مشخص شد که جمعیت‌های اسب بومی ایران از تنوع ژنتیکی بالایی برخوردار هستند. این پژوهش، روشی ساده برای آزمون صحت تعلق نژادی و تنوع درون‌نژادی ثبت‌شده را ارائه داد که لازم است از نتایج این پژوهش در برنامه‌های اصلاح نژادی و حفاظت ژنتیکی به‌منظور جلوگیری از اثرات منفی اطلاعات نادرست ثبت هویت و تشکیل پایه ژنتیکی برای هر یک از نژادها در کتاب تبارنامه گنجانده شود تا در آینده ذخایر ژنتیکی با درصد خلوص نژادی بالا در کشور باشیم.

برای مطالعه قسمت مواد و روش فایل مقاله را دانلود کنید:

دانلود PDF مقاله

منبع: https://jap.ut.ac.ir/article_80875.html