پويش كل ژنوم بر پايه روش آماري غني‌سازي شبكه ژني( آناليز مسير) مرتبط با تعداد بره متولد شده در هر زايش متعلق به گوسفند زندي

Genome-wide association study based on gene set enrichment method (pathway analysis) associated with litter size at birth in Zandi sheep

هدف: صفات توليدمثل (مخصوصاً تعداد بره متولد شده در هر زايش) يكي از مهم­ترين صفات مهم اقتصادي در سيستم ­هاي پرورش گوسفند مي­ باشد. پژوهش حاضر با هدف شناسايي مناطق ژني، ژن­ هاي كانديدا و مسيرهاي زيستي مؤثر بر تعداد بره متولد شده ميش نژاد زندي بر اساس آناليز غني ­سازي مجموعه‌­هاي ژني بوده است. مواد و روش‌ها: بدين منظور، ميش ­هاي با باروري بالا با حداقل يك ركورد دوقلوزايي و ميش­ هاي ديگر با تنها ركورد­هاي تك قلوزا با استفاده از آرايه­ هاي 50K گوسفندي تعيين ژنوتيپ شدند. آناليز پويش كل ژنومي بر پايه آناليز مسير در سه مرحله تعيين مكان SNPهاي معني­‌دار با ژن، ارتباط ژن‌­ها به طبقات عملكردي و مسيرهاي بيوشيميايي و پويش كل ژنومي بر پايه آناليز مسير انجام مي‌­شود. بر اين اساس، ارزيابي پويش ژنومي با استفاده از روش مورد-شاهدي در برنامه PLINK انجام شد. سپس با استفاده از بسته نرم افزاري biomaRt2 ژن­ هاي معني­ داري شناسايي گرديد. در نهايت، تفسير مجموعه ژني با بسته نرم افزاري goseq برنامه R با هدف شناسايي عملكرد بيولوژيكي ژن­‌هاي نزديك به مناطق انتخابي و ژن‌­هاي كانديدا از طريق پايگاه‌­هاي GO، KEGG، DAVID و PANTHER انجام شد. نتايج: در اين پژوهش، ژن­هاي AFP، FOXO3، ESR1، ESR2، RBP4، AURKA،DLG1 و ZGLP1 با تعداد بره متولد شده در هر زايش مرتبط بودند (P <0/05). در تحليل غني ­سازي مجموعه ­هاي ژني، تعداد 11 مسير با صفت تعداد نتاج در هر زايش مرتبط بودند. از بين مسيرهاي زيستي شناسايي شده، مسيرهاي Oocyte differentiation،Ovulation from ovarian follicle ، Estrogen signaling pathway و Positive regulation of peptide hormone secretion نقش مهمي در نرخ تخمك­ريزي و استروئيدوژنز تخمداني داشتند. نتيجه‌گيري: با توجه به تأييد مناطق قبلي پويش ژنومي صفت تعداد نتاج متولد شده در هر زايش، همچنين شناسايي مناطق ژنومي جديد، آناليز غني ­سازي مجموعه­ ي ژني درك بهتري از كنترل ژنتيكي صفت تعداد نتاج متولد شده را نشان مي دهد. استفاده از نتايج اين تحقيق مي­ تواند سبب تسريع در پيشرفت ژنتيكي برنامه­ هاي اصلاح نژادي گوسفند شود.

Objective Reproductive traits (especially litter size at birth) is one of the most important economic traits in sheep breeding systems. The present study aimed to conduct a genome wide association studies based on Gene-set enrichment analysis for identifying the genomic region, candidate genes and biological pathways associated with Litter size in Zandi sheep breed. Materials and Methods Prolific ewes with at least one twining record and others with only singleton records were genotyped using the medium-density Illumina Ovine SNP50 array. The gene set analysis consists basically in three different steps: the assignment of SNPs to genes, the assignment of genes to functional categories, and finally the association analysis between each functional category and the phenotype of interest. Genome-wide association study for litter size evaluated using Plink software method case-control. Using the biomaRt2 R package the SNP were assigned to genes. Subsequently, gene enrichment analysis was performed with the goseq R package and bioinformatics analysis was implemented to identify the biological pathways performed in GO, KEEG, DAVID and PANTHER databases. Results We identified different sets of candidate genes related to litter size: AFP, FOXO3, ESR1, ESR2, RBP4, AURKA, DLG1 and ZGLP1 in Zandi sheep. According to pathway analysis, 11 pathways were associated with the litter size trait. Among biological pathways, the Oocyte differentiation, Ovulation from ovarian follicle, Estrogen signaling pathway and Positive regulation of peptide hormone secretion pathways have significant association with ovulation rate and ovarian steroidogenesis traits. Conclusions Considering, this study supported previous results from GWAS of litter size, also revealed additional regions in the sheep genome associated with these economically important traits, presented here should be contribute to a better understanding of the genetic control of litter size in sheep and using these findings can accelerate the genetic progress in sheep breeding programs.