تخمين نرخ هم خوني با استفاده از رشته هاي هموزيگوت ژنومي و بررسي روند تكاملي اندازه مؤثر جمعيت در برخي از نژادهاي اسب آسيايي

Estimation of inbreeding values using genomic run of homozygosity and study of evolutionary trend for effective population size in some Asian horse breeds

هدف از اين تحقيق محاسبه هم­خوني با استفاده از رشته ­­هاي هموزيگوت ژنومي و بررسي روند تكاملي اندازه مؤثر جمعيت (Ne) در برخي از نژادهاي اسب آسيايي بود. به اين منظور از اطلاعات ژنومي مجموع 99 نمونه حيوان شامل 19، 24، 18، 19 و 19 نمونه به­ترتيب از نژادهاي آخال­ تكه، عرب، كاسپين، مغولي و تروبرد استفاده شد كه با به­ كارگيري آرايه­ هاي Illumina SNP50K Beadchip تعيين ژنوتيپ شده ­اند. اين تحقيق با همكاري كنسرسيوم تنوع ژنتيكي اسب (EGDC) انجام شد. ضريب هم­ خوني با استفاده از روش FROH بر پايه رشته­­ هاي هموزيگوت ژنومي (ROH) و اندازه مؤثر با به­ كارگيري اطلاعات عدم تعادل پيوستگي در طي 5 تا 1000 نسل قبل محاسبه شد. نتايج آناليز مؤلفه­ هاي اصلي (PCA) نشان داد كه تمام نژادها با استفاده از دو مؤلفه اول از همديگر مجزا مي ­شوند. ميانگين هتروزيگوسيتي مورد انتظار و مشاهده­ شده در نژادهاي مختلف به­ ترتيب در دامنه 0/294-0/278 و 0/308-0/278 بود. محاسبه ضريب همخوني بر پايه اطلاعات ژنومي نشان داد كه مقادير محاسبه شده بين 0/003 (نژاد مغولي) و 0/166 (نژاد تروبرد آمريكايي) در نوسان مي­باشد. نتايج حاصل از محاسبه اندازه مؤثر در نژادهاي مختلف، نشان ­دهنده روند كاهش تدريجي Ne در طي 1000 سال گذشته تاكنون با يك شيب كاهشي زياد در حدود 100 نسل قبل براي تمام نژادها بود. بيشترين Ne در نسل­ هاي حاضر (5 نسل قبل) در نژاد عرب (53 رأس) و كمترين در نژادهاي كاسپين و تروبرد (33-34 رأس) مشاهده شد. در مجموع، نتايج اين تحقيق نشان داد كه در بين نژادهاي آسيايي، نژاد اسب كاسپين با وجود تنوع ژنتيكي مناسب و ضريب همخوني پايين، اندازه مؤثر آن نسبت به ساير نژادهاي مورد مطالعه در اين تحقيق كمتر مي­باشد كه طراحي برنامه­ هاي مناسب براي حفاظت از حيوانات خالص باقيمانده اين نژاد بومي كشور ضروري است.

The objective of the present study was to estimate the inbreeding values using run of homozygosity and study the evolutionary trend of the effective population size (Ne) in some Asian horse breeds. A total of 99 animal samples consisting 19, 24, 18, 19 and 19 samples from AkhalTake, Arrabian, Caspian, Mongolian and Thoroughbred breeds, genotyped by Illumina SNP50K Beadchip assay were used in this study, respectively. This study has been performed in collaboration with the Equine Genetic Diversity Consortium (EGDC) project. The inbreeding values based on the run of homozygosity using FROH and next, Ne using linkage disequilibrium across 5 up to 1000 generations ago were estimated. The result of principal component analysis (PCA) indicated that all breeds will be separated from each other in the first two principal components. Average expected and observed heterozygosity for different breeds ranged 0.278-0.294 and 0.278-0.308 respectively. Estimation of inbreeding based on genomic information showed that the values are ranged between 0.003 in Mongolian up to 0.166 in Thoroughbreds. The Ne results showed a decreasing trend over the last 1000 generations for all breeds, with an increasing slope since about 100 generations ago. The highest historically effective population size in recent generations (5 generations ago) was found in the Arabian breed (53 heads) and the lowest for Caspian and Thoroughbred (33-34 heads) breeds. Generally, the results of this study indicated that despite a reasonable genetic variation and low inbreeding value, however, the Ne is the lowest in Caspian compared to other Asian horse breeds that designing of appropriate programs is necessary to conserve remaining purebred animals of this indigenous Iranian horse breed.