نقشه یابی فیزیکی مقایسه ای ژن های BMPR1B، BMP15 و GDF9 با - دانلود رایگان
دانلود رایگان هدف اصلی در پژوهش های ژنومی حیوانات اهلی تهیه نقشه های ژنومی جامعی است که بتواند شناسایی جایگاه های موثر بر صفات مهم اقتصادی را امکان پذیر سازد
دانلود رایگان
| نقشه یابی فیزیکی مقایسه ای ژن های BMPR1B، BMP15 و GDF9 با استفاده از تکنیک FISH روی کروموزوم های گاو، گاوميش رودخانه ای، گوسفند و بزهدف اصلی در پژوهش های ژنومی حیوانات اهلی تهیه نقشه های ژنومی جامعی است که بتواند شناسایی جایگاه های موثر بر صفات مهم اقتصادی را امکان پذیر سازد. انتظار می رود که شناسایی چنین جایگاههایی منجر به طراحی برنامه های کارآمد اصلاح نژادی، خصوصاً انتخاب به کمک نشانگر (MAS) و در نتیجه افزایش صحت و پیشرفت انتخاب در حیوانات مزرعهای شود. هدف مطالعه حاضر مكان يابي فيزيكي مقايسه اي كلون هاي BAC گاوي حاوي ژن هاي باروري فاکتور رشد تمایز یافته 9 (GDF9)، پروتئین ریخت زای استخوان 15 (BMP15) و گيرنده نوع يك آن (BMPR1B) با استفاده از تكنيك هيبريد سازي در محل فلورسنتي (FISH) براي اولين بار روي كروموزوم هاي R- باندينگ گاو (BTA, 2n=60)، گاو ميش رودخانه اي (BBU, 2n=50)، گوسفند (OAR, 2n=54) و بز (CHI, 2n=60) با توجه به استاندارد ISCNDB 2000 بوده است. براي تهيه كروموزوم هاي R- باند شده با وضوح زياد، نمونه هاي خون كامل از گونه هاي مورد مطالعه با وارد سازي دير هنگام BrdU و Hoechst33258 كشت شدند. كلون هاي BAC حاوي ژن هاي مورد نظر از روي آخرين سازه ژنوم گاوي با توجه به گردآوري هاي توالي ژنوم گاوي UMD_3.1 و Btau_4.6.1 شناسايي شده و سپس از كتابخانه BAC گاوي موسسه INRA تهيه شدند. پس از کشت کلون ها، استخراج DNA و نشاندار سازی آن با روش Nick translation، اسلایدهای متافازی در حضور COT-l DNA گاوي به مدت یک شب تحت تيمار FISH قرار گرفتند. مراحل رديابي سيگنال هاي FITC و تهيه متافازهاي RBPI- باندينگ به ترتيب با استفاده از سيستم آنتي بادي هاي FITC-avidin و anti-avidin و رنگ آميزي اسلايدها با پروپيديوم آيودايد انجام شد. تجزيه و تحليل FISH موقعيت دقيق فيزيكي و باندهاي كروموزومي مربوط به ژن هاي مورد مطالعه را روي متافازهاي گاو، گاوميش رودخانه اي، گوسفند و بز نشان داد. جايگاه دقيق فيزيكي ژن BMPR1B در گاو، گوسفند و بز يكسان بود (BTA/OAR/CHI6q15). در گاوميش رودخانه اي، ژن BMPR1B روي موقعيت BBU7q21 مكان يابي شد. ژن BMP15 در گاو و گاوميش رودخانه به ترتيب روي BTAXq31 و BBUXq36 و در موقعيت همولوگ (OAR/CHIXq24) در گوسفند و بز مكان يابي شد. براي جايگاه GDF9، موقعيت هاي كروموزومي BTA7q22.3، BBU9q24، OAR5q22.3 و CHI7q22.3 به ترتيب براي گاو، گاوميش رودخانه اي، گوسفند و بز شناسايي شدند. داده هاي حاصل شده از مطالعه حاضر علاوه بر توسعه نقشه هاي سيتوژنتيك گونه هاي مطالعه شده باعث توسعه اتصال نقشه هاي ژنتيكي روي باندهاي اختصاصي كروموزومي شده و همچنين مي تواند براي مطالعات ساختاري و عملكردي دقيق تر ژن هاي اخیر مخصوصاً در گاوسانان مورد استفاده قرار گيرد. انتظار می رود كه علاوه بر ردیابی دقیق موقعیت مکانی ژن ها روی کروموزوم ها، بتوان هر چه بیشتر از تکنیک های مبتنی بر سیتوژنتیک مولکولی در مطالعات مرتبط به شناسایی نواقص کروموزومی و امکان ارتباط آن ها با صفات اقتصادی، خصوصاً صفات تولید مثلی در دام های اهلی استفاده نمود. قابل ذکر است که شناسایی موقعیت مکانی ژن ها روی کروموزوم ها، منجر به این خواهد شد که ردیابی QTLها در حوالی این ژن ها هر چه سریع تر و با هزینه کمتر گیرد. كلمات كليدي: BMPR1B، BMP15، GDF9، نقشه يابي با FISH، كلون هاي BAC، گاو، گاوميش رودخانه، گوسفند، بز. فهرست مطالب فصل اول 1 مقدمه و کلیات 1 1-1 مقدمه 2 1-1-1 گاو 4 1-1-2 گاوميش رودخانه اي 4 1-1-3 گوسفند 5 1-1-4 بز 6 1-1-5 اهداف 7 1-2 كليات 7 1-2-1 تاريخچه مطالعات سيتوژنتيك در دامپروري 7 1-2-2 منطق نقشه يابي ژن ها روي كروموزوم 8 1-2-3 نقشه هاي لينكاژي 9 1-2-4 نقشه هاي فيزيكي 9 1-2-5 نقشه يابي مقايسه اي و اصلاح دام 10 1-2-6 همولوژي 11 1-2-7 کشت سلول های خونی 11 1-2-7-1 تاریخچه 11 1-2-7-2 اصول بنیادی 12 1-2-8 تکنیک های باندینگ (رنگ آمیزی) كروموزوم ها 12 1-2-8-1 تاریخچه 12 1-2-8-2 اصول پایه ای 13 1-2-9- هيبريداسيون در محل فلورسنتي (FISH) 15 1-2-9-1 تاریخچه 15 1-2-9-2 اصول بنیادی 15 1-2-9-3 استفاده از FISH در پژوهش های ستوژنتیک حیوانات اهلی 16 1-2-9-4 استفاده از مكان يابي فيزيكي ژن ها با تكنيك FISH براي تاييد صحت گردآوري هاي ژنوم موجودات 17 1-2-9-5 استفاده از مكان يابي فيزيكي ژن ها با تكنيك FISH براي اتصال نقشه هاي لينكاژي و RH روي كروموزوم ها 19 1-2-9-6 استفاده از مكان يابي فيزيكي ژن ها با تكنيك FISH در رهيافت كلونينگ موقعيتي ژن ها و QTLها 20 1-2-10 انواع پروب های کلون DNA ژنومی استفاده شده در FISH 21 1-2-11 ایمونوفلوروسنس 21 1-2-12 ويژگي هاي متافاز ها و نقشه هاي سيتوژنتيك خانواده گاو سانان 22 1-2-12-1 آتوزوم ها و نقشه هاي سيتوژنتيك 22 1-2-12-2 كروموزوم هاي جنسي 26 1-2-13 بررسی ژن های BMPR1B، BMP15 و GDF9 27 1-2-13-1 ژن برولا (FecB) 27 1-2-13-2 ژن GDF9 (FecGH) 28 1-2-13-3 ژن BMP15 (FecX) 29 1-2-13-4 اثر متقابل بین جهش های موثر بر باروری 30 فصل دوم 32 بررسي منابع 32 2-1 سابقه مطالعات سیتوژنتیک و نقشه يابي ژن ها با تكنيك FISH در حیوانات مزرعه ای 33 2-2 سابقه مطالعه ژن های BMPR1B، BMP15 و GDF9 در حيوانات مزرعه اي 37 فصل سوم 40 مواد و روش ها 40 3- مواد و روش ها 41 3 – 1 تهیه نمونه های خون و کشت سلول های خونی 41 3 – 1- 1 تهیه ی نمونه های خون 41 3 – 1- 2 کشت سلول های خونی با روش RB و انتخاب اسلاید های مناسب برای FISH 41 3-2 انتخاب و سفارش كلون هاي BAC 42 3-2-1 شناسايي كلون هاي BAC حاوي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 44 3-2-1-1 ژن BMPR1B 45 3-2-1-2 ژن BMP15 46 3-2-1-3 ژن GDF9 47 3-3 كشت باكتري هاي حاوي كلون هاي BAC و استخراج DNA 48 3-4 نشاندارسازي DNA استخراج شده از كلون هاي BAC 51 3-5 تهيه كاريوتايپ گاو، گاوميش رودخانه اي، گوسفند و بز 51 3-6 هيبريداسيون در محل فلورسنتي (FISH) 51 3-7 مراحل بعد از FISH 52 3-7-1 آشكار سازي سيگنال هاي FITC 53 3-7-2 RBPI- باندينگ 53 3-8 بررسي ميكروسكوپي اسلايدها و رديابي سيگنال هاي FITC 53 3-9 تعيين محل دقيق (باند كروموزومي) ژن هاي مورد مطالعه روي كروموزوم ها 54 فصل چهارم 55 نتايج 55 4- نتايج 56 4-1 كيفيت DNA استخراج شده از كلون هاي BAC 56 4-2 نتايج حاصل از كشت سلولي و كاريوتايپ هاي تهيه شده براي گاو، گاو ميش رودخانه اي، گوسفند و بز با روش RBA- باندينگ 56 4-2-1 كاريوتايپ RBA- باندينگ گاو (BTA) 56 4-2-2 كاريوتايپ RBA- باندينگ گاو ميش رودخانه اي (BBU) 56 4-2-3 كاريوتايپ RBA- باندينگ گوسفند (OAR) 56 4-2-4 كاريوتايپ RBA- باندينگ بز (CHI) 57 4-3 جايگاه فيزيكي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 با استفاده از تكنيك FISH روي كروموزوم هاي RBPI- باندينگ گونه هاي مورد مطالعه 57 4-3-1 جايگاه فيزيكي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 در گاو (BTA) 57 4-3-2 جايگاه فيزيكي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 در گاو ميش رودخانه اي (BBU) 57 4-3-3 جايگاه فيزيكي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 در گوسفند (OAR) 57 4-3-4 جايگاه فيزيكي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 در بز (CHI) 58 4-4 مقايسه جايگاه فيزيكي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 در گاو، گاو ميش رودخانه اي، گوسفند و بز با انسان 58 فصل پنجم 96 بحث و نتيجه گيري 96 5- بحث 97 5-1 نقشه های ژنتیکی 97 5-2 تفاوت هاي نقشه هاي فيزيكي و لينكاژي 98 5-3 ژنومیکس مقایسه ای 99 5-4 نتيجه گيري نهايي 103 5-5 پيشنهادات 103 واژه نامه 104 منابع و مآخذ 106 Abstract 121 فهرست جداول جدول 3-1. مواد استفاده شده در كشت سلول هاي لنفوسيت خون در پژوهش حاضر 43 جدول 3-2. مشخصات كتابخانه BAC ژنوم گاوي موسسه INRA فرانسه 44 جدول 3-3. مشخصات كامل كلون هاي BAC استفاده شده در پژوهش حاضر 44 59 جدول 3-4. تركيبات محلول هاي P1، P2 و P3 استفاده شده در استخراج DNA 50 جدول 4-1. جایگاه های ژنی نقشه یابی شده، کلون های BAC شناسایی شده00000000000000000000000000000 فهرست شکل ها شکل 2-1. مقايسه ایمونوفلوروسنس مستقيم و غير مستقيم 22 شکل 3-1. اطلاعات كلون BtINRA-152G11استفاده شده به عنوان پروب در مكان يابي ژن BMPR1B.. 45 شکل 3-2. اطلاعات كلون BtINRA-745D07 استفاده شده به عنوان پروب در مكان يابي ژن BMPR1B. 46 شکل 3-3. اطلاعات كلون BtINRA-320H10 استفاده شده به عنوان پروب در مكان يابي ژن BMP15. 47 شکل 3-4. اطلاعات كلون BtINRA-748C10 استفاده شده به عنوان پروب در مكان يابي ژن BMP15. 48 شکل 3-5. اطلاعات كلون BtINRA-544F11 استفاده شده به عنوان پروب در مكان يابي ژن GDF9. 49 شکل 3-6. اطلاعات كلون BtINRA-444D9 استفاده شده به عنوان پروب در مكان يابي ژن GDF9 50 شکل 3-7. مراحل نشاندار سازي DNA با روش Nick Translation 52 شکل 4-1. نتايج حاصل از استخراج DNA از كلون هاي BAC استفاده شده در پژوهش حاضر 60 شکل 4-2. كاريوتايپ RBA- باندینگ تهيه شده براي گاو (BTA) در پژوهش حاضر 61 شکل 4-3. آيديوگرام هاي G- باندينگ (چپ) و R- باندينگ (راست) گاو 62 شکل 4-4. كاريوتايپ RBA- باندینگ تهيه شده براي گاومیش رودخانه اي (BBU) در پژوهش حاضر 63 شکل 4-5. آيديوگرام هاي G- باندينگ (چپ) و R- باندينگ (راست) گاو ميش رودخانه اي 64 شکل 4-6. كاريوتايپ RBA- باندینگ تهيه شده براي گوسفند (OAR) در پژوهش حاضر 65 شکل 4-7. آيديوگرام هاي G- باندينگ (چپ) و R- باندينگ (راست) گوسفند 66 شکل 4-8. كاريوتايپ RBA- باندینگ تهيه شده براي بز (CHI) در پژوهش حاضر 67 شکل 4-9. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMPR1B با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاو (BTA). 68 شکل 4-10. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMPR1B روي كروموزوم شماره 6 گاو (BTA) 69 شکل 4-11. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMP15 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاو (BTA). 70 شکل 4-12. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMP15 روي كروموزوم X گاو (BTA) 71 شکل 4-13. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن GDF9 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاو (BTA). 72 شکل 4-14. موقعیت دقیق کروموزومی ژن GDF9 روي كروموزوم شماره 7 گاو (BTA) 73 شکل 4-15. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMPR1B با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاومیش رودخانه اي (BBU). 74 شکل 4-16. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMPR1B روي كروموزوم شماره 7 گاو ميش رودخانه اي (BBU) 75 شکل 4-17. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMP15 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاومیش (BBU). 76 شکل 4-18. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMP15 روي كروموزوم X گاو ميش رودخانه اي (BBU) 77 شکل 4-19. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن GDF9 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاومیش (BBU). 78 شکل 4-20. موقعیت دقیق کروموزومی ژن GDF9 روي كروموزوم شماره 9 گاو ميش رودخانه اي (BBU) 79 شکل 4-21. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMPR1B با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گوسفند (OAR). 80 شکل 4-22. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMPR1B روي كروموزوم شماره 6 گوسفند (OAR) 81 شکل 4-23. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMP15 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گوسفند (OAR). 82 شکل 4-24. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMP15 روي كروموزوم X گوسفند (OAR) 83 شکل 4-25. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن GDF9 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گوسفند (OAR). 84 شکل 4-26. موقعیت دقیق کروموزومی ژن GDF9 روي كروموزوم شماره 5 گوسفند (OAR) 85 شکل 4-27. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMPR1B با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در بز (CHI). 86 شکل 4-28. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMPR1B روي كروموزوم شماره 6 بز (CHI) 87 شکل 4-29. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن BMP15 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در بز (CHI). 88 شکل 4-30. موقعیت دقیق کروموزومی ژن BMP15 روي كروموزوم شماره X بز (CHI) 89 شکل 4-31. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن GDF9 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در بز (CHI). 90 شکل 4-32. موقعیت دقیق کروموزومی ژن GDF9 روي كروموزوم شماره 7 بز (CHI) 91 شکل 4-33. جزئیات سیگنال های مربوط به نقشه یابی فیزیکی ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 با استفاده از تکنیک FISH و کلون BAC روی کروموزوم های RBPI-باندینگ در گاو (BTA)، گاوميش رودخانه اي (BBU)، گوسفند (OAR) و بز (CHI). 92 شکل 4-34. جايگاه فیزیکی ژن BMPR1B روی کروموزوم های R-باندینگ در گاو (BTA)، گاوميش رودخانه اي (BBU)، گوسفند (OAR) و بز (CHI) و مقايسه آن با انسان (HSA). 93 شکل 4-35. جايگاه فیزیکی ژن BMP15 روی کروموزوم های R-باندینگ در گاو (BTA)، گاوميش رودخانه اي (BBU)، گوسفند (OAR) و بز (CHI) و مقايسه آن با انسان (HSA). 94 شکل 4-36. جايگاه فیزیکی ژن GDF9 روی کروموزوم های R-باندینگ در گاو (BTA)، گاوميش رودخانه اي (BBU)، گوسفند (OAR) و بز (CHI) و مقايسه آن با انسان (HSA). 95 فصل اول مقدمه و کلیات 1-1 مقدمه هدف اصلی در پژوهش های ژنومی حیوانات اهلی تهیه نقشه های ژنومی جامعی است که بتواند شناسایی جایگاه های موثر بر صفات مهم اقتصادی را امکان پذیر سازد. انتظار می رود که شناسایی چنین جایگاههایی منجر به طراحی برنامه های کارآمد اصلاح نژادی، خصوصاً انتخاب به کمک نشانگر (MAS) و در نتیجه افزایش صحت و پیشرفت انتخاب در حیوانات مزرعهای شود. اگر چه نقشه های ژنتیکی که تا کنون برای حیوانات اهلی تهیه شدهاند برای ردیابی ژن ها و جایگاه های صفات کمی در فواصل 10-5 سانتی مورگان (cM) و شروع برنامه های MAS کفایت می کنند، اما شناسایی دقیق جایگاه فیزیکی ژن ها و سپس كلونينگ و ردیابی واریانس های ژنتیکی آن ها و در گام بعدی مطالعه ارتباط این واریانس ها با صفات اقتصادی در اکثر موارد به ویژه در نژادهای موجود در کشورهای در حال توسعه از جمله ایران، به پژوهش های بیشتری نیاز دارند. به کارگیری داده های ژنوتیپی در ارزیابی های ژنتیکی تجاری و استراتژی های انتخاب بهینه، از جمله چالش های اصلاح نژادی می باشند که قطعاً نیازمند پیشرفت های بیشتری هستند. كاربرد سيتوژنتيك در دام هاي اهلي از تكنولوژهاي مفيد براي توسعه ژنتيكي دام هاي اهلي است. سيتوژنتيك مي تواند براي انتخاب حيوانات مولد فاقد نواقص كروموزومي مسئول نواقص فيزيكي (آنيوپلوئيدي)، باروري كمتر (نواقص بالانس كروموزومي) يا ناباروري (نواقص كروموزوم هاي جنسي) استفاده شود. همچنين سيتوژنتيك مي تواند براي بررسي آلودگي هاي محيطي با مطالعه حيوانات موجود در مناطق آلوده و استفاده از آن ها به عنوان شناساگرهاي بيولوژيكي استفاده شود (یانوزی، 2007). مك كوسيك (1980) پيشنهاد داد كه ژنوم را به عنوان بخشي از آناتومي بايد مورد توجه قرار داد. آناتومي ژنوم هم از نگاه ساختاري و هم از نگاه عملكردي براي موجودات بسيار مهم است. آناليز ژنوم گونه هاي اهلي ما را قادر به شناسايي و فهم مكانيسم كنترل ژنتيكي صفات مهم اقتصادي مي كند. نقشه يابي ژن ها قدم اول در آناليز ژنوم موجودات است. با در دسترس قرار گرفتن نقشه هاي دقيق كروموزومي و توالي هاي DNA، يك پژوهشگر مي تواند در اكثر موارد با جستجو در بانك داده هاي نقشه يابي، روي يك ناحيه كانديد در ژن مورد نظر خود تمركز كند تا اينكه ساعت ها تا ماه ها زمان را صرف فعاليت هاي آزمايشگاهي وقت گير كند. با توجه به اشتباهات موجود در نقشه هاي لينكاژي و همچنين گردآوري هاي توالي ژنومی حيوانات، بهترين روش براي كاهش اشتباهات نقشه يابي ژنها استفاده همزمان از اطلاعات نقشه ها و توالي يابي براي تاييد ترتيب ژني در جايگاه هاي مورد نظر است (ویلسون و همکاران، 2001). نقشه يابي مقايسه اي امكان دست يابي به حجم زيادي از اطلاعات را در نتيجه برنامه هاي ژنومي انسان فراهم آورده است. نقشه يابي ژن هاي انسان پايه و اساس كلونينگ موقعيتي- مقايسه اي ژن هاي كانديد براي جايگاه هاي صفات است. نقشه هاي مقايسه اي بر اساس نقشه يابي لوكوس هاي حفظ شده در حيوانات مختلف قرار دارد. نقشه يابي لينكاژي نمي تواند كمك زيادي به نقشه يابي مقايسه اي بكند زيرا جايگاه هاي حفظ شده اغلب به دليل فقدان تنوع آللي تابع نقشه يابي ژنتيكي نيستند. بنابراين نقشه يابي مقايسه اي عمدتاً بر پايه مكان يابي فيزيكي ژن ها و نشانگرها استوار است (فرایز و رووینسکی، 1999). پژوهش هاي سيتوژنتيك و تجزيه و تحليل هاي كروموزومي در حيوانات مزرعه از نظر اقتصادي بسيار حائز اهميت است. بنابراين تمامي حيوانات مزرعه خصوصاً آن دسته از حيواناتي كه از تلقيح مصنوعي استفاده مي كنند به دليل امكان پخش سريع نواقص كروموزومي در گله، بايد تحت كنترل هاي سيتوژنتيك نگهداري شوند. به عنوان مثال در كشور ايتاليا حدود 25 درصد از مشكلات توليد مثلي جمعيت گاوميش هاي ماده در اثر نواقص كروموزومي است كه به هيچ عنوان در فنوتيپ نمود پيدا نمي كنند و به طور مخفي باعث زيان اقتصادي مي شوند. اين نقايص تنها از طريق بررسي هاي سيتوژنتيك و تهيه كاريوتايپ حيوانات قابل شناسايي هستند (یانوزی و همکاران، 2003). شناسايي زود هنگام نواقص كروموزومي از طريق بررسي كاريوتايپ حيوانات مولد مي تواند منجر به حذف زود هنگام آن ها از گله و در نتيجه صرفه جويي در وقت و هزينه هاي صرف شده شود. از نواقص كروموزومي كه منجر به بروز مشكلات توليد مثلي و آسيب رساندن به صنعت دامپروري خواهند شد مي توان به نواقص كروموزوم جنسي از قبيل مونوسومي كروموزوم X، تريسومي كروموزوم X، سندرم جنسيت معكوس و فري مارتينيسم اشاره نمود كه در همه موارد حيوانات حامل اين نواقص به دليل آسيب هاي موجود در اندام هاي داخلي جنسي نابارور هستند (یانوزی، 2007). اهمیت جهانی تولیدات دامی زمینه ساز تلاش های قابل توجهی برای رد یابی ژن های کنترل کننده واریانس های صفات مهم اقتصادی شده است. ردیابی این گونه واریانس ها به طور عمده ای با در دسترس بودن نشانگرهای مولکولی مرتب شده در طول کروموزوم ها آسان خواهد شد. در دهه های اخیر چندین نقشه ژنومی برای حیوانات اهلی تهیه شدهاند که اکثراً بر اساس نقشه های لینکاژی هستند که در تهیه آن ها فقط نشانگرهای چند شکل را می توان در نظر گرفت. در حالیکه نقشه های فیزیکی تهیه شده با روش های FISH و RH را می توان با استفاده از توالی های مونومورف نیز تهیه نمود. بنابراین نقشه های FISH و RH نسبت به نقشه های لینکاژی حاوی ژن های کد شونده بیشتری هستند که باعث تسهیل نقشه یابی مقایسه ای بین گونه ها و همچنین کمک به شناسایی بهتر و دقیق تر QTLهای موجود در اطراف این ژن ها می شوند (جان و همکاران، 2006). اقتصاد غذايي جهان به طور فزاينده اي به توليدات دامي وابسته است. طي دهه هاي اخير در كشورهاي در حال توسعه آسيايي كه در آن ها غالباً انفجار جمعيت رخ داده است ميزان مصرف گوشت، 4 درصد در هر سال و شير و لبنيات، 3-2 درصد در هر سال افزايش يافته است (فائو، 2012). در سال 2050 جمعيت جهان حدود 15/9 ميليارد نفر تخمين زده شده است. همچنين تخمين زده مي شود كه مقدار مصرف مرغ و ساير توليدات دامي به ترتيب 3/2 و 8/1-4/1 برابر سال 2010 خواهد شد. البته سهم بيشتر اين افزايش مصرف شامل كشورهاي در حال توسعه خواهد بود (فائو، 2011). بنابراين چالش 50 سال آينده افزايش محصولات دامي براي رفع نيازهاي جهان است. حيوانات اهلي طيف وسيعي از نژادهاي اهلي شده پستانداران و پرندگان را شامل مي شوند كه سهم عمده اي را در تامين معيشت جوامع انساني و همچنين اقتصاد كشاورزي اكثر كشورهاي جهان بر عهده دارند. دام ها غذا، سوخت و جابجايي را فراهم مي آورند، در امنيت غذايي نقش دارند، توليد محصولات زراعي را افزايش مي دهند، سبب توليد نقدينگي براي روستائيان شده و اشتغال ايجاد مي كنند (فائو، 2007). به جرات مي توان گفت كه در توليد حيوانات مزرعه اي مهم ترين فاكتور توانايي توليد مثل آن هاست. گاوي كه به ندرت يك گوساله زنده يا سالم توليد مي كند ارزش نگهداري را ندارد. 1-1-1 گاو در ميان حيوانات اهلي گاو و گاوميش به دليل جثه درشت و تنوع و ارزش زياد محصولات توليد شده توسط آن ها داراي اهميت زيادي هستند، به طوريكه در بيشتر فرهنگ ها به عنوان دارايي هاي عمده به حساب مي آيند (فائو، 2007). به نظر می رسد که همه نژادهای حال حاضر گاو از نژاد منقرض شده ی Aurochs (Bos primigenins) اهلی شده اند. شواهد DNA میتوکندریایی نشان می دهند که دو طبقه بندي گاو اهلي یعنی Bos Indicus (زبو) و Bos taurus (گاو اروپايي) حدود صد هزار سال پیش انشقاق یافته اند (لوفتوس و همکاران، 1994 و بیلی، 1996) و حدود ده هزار سال پیش به صورت مجزا اهلی شده اند (گریگسون، 1980 و لوفتوس و همکاران، 1994). منطقه مهرگراره (Mehrgrarh) در پاکستان امروزی کاندیدای قوی اهلی شدن گاو Bos indicus است و منطقه کاتال هیوک (Catal Huyuk) در آناتولی یا همان ترکیه امروزی نیز احتمالاً محل اهلی شدن گاو Bos Taurus می باشد. گاو از قدیم الایام نقش مرکزی در سیر تکاملی فرهنگ انسان در همه قاره ها به جز نواحی قطبی داشته است. از دیدگاه اقتصادی گاو مهمترین گونه حیواني است كه تاكنون اهلی شده است (کانینگهام، 1992). در نقاط مختلف دنیا، گاو نیروی کار، شیر و گوشت تولید می کند. تولید جهانی گوشت قرمز، گوشت سفید گوساله، شیر خشک بدون چربی، کره و پنیر در سال 2004 به ترتیب 51، 191، 3486، 96676، 13373 هزار تن تخمین زده شده است (یو اس دی ای، 2005). 1-1-2 گاوميش رودخانه اي اين حيوان حدود 5000 سال پيش در هندوستان اهلي شده است (کیرستین و همکاران، 2005). گاو ميش رودخانه اي اهلي (Babalus Babalis) متعلق به باويده، زير خانواده بوينه، جنس بوباليس، و گونه آرني يا گاوميش وحشي هندي است (http://www.buffalopedia.cirb.res.in). حدود 168 ميليون راس گاوميش آبي در جهان وجود دارد كه 161 ميليون راس آن در آسيا قرار گرفته اند (داهانا، 2004 و بورقس و مازی، 2005). اگر چه تعداد جهاني گاوميش نسبت به گاو 9/1 است اما تعداد انسان هاي بيشتري در جهان (عمدتاً ساكنين آسياي جنوب شرقي) به گاوميش بيشتر از ساير دام هاي اهلي وابسته اند (فائو، 2000). بنابراين گاوميش داراي اهميت اقتصادي بسيار زيادي در جهان است. علاوه بر اين بر خلاف ساير گاوسانان اهلي، تعداد گاوميش رودخانه اي در 20 سال گذشته (قبل از 2009) با نرخ متوسط 2+ درصد در هر سال در جهان افزايش يافته است. بيشترين نرخ افزايش در اروپا (5/4+ درصد)، هندوستان (3/5+ درصد) و پاكستان (8/4+ درصد) اتفاق افتاده است (51). رشد زیاد سالانه گاومیش در مقایسه با سایر گونه های اهلی سبب افزایش علاقه دانشمندان و پرورش دهندگان به این حیوان شده است. نژاد مديترانه اي گاو ميش رودخانه اي را مي توان عمدتاً در ايتاليا، مصر، ايران، تركيه، روماني، عراق، بلغارستان، سوريه و يونان مشاهده نمود. گاو ميش رودخانه اي با اهداف توليد گوشت و شير پرورش داده مي شود. در اكثر كشورها 50 درصد شير توليدي اين حيوان صرف نوشيدن مي شود و در برخي كشورها از جمله ايتاليا عمدتاً از شير گاوميش رودخانه اي براي تهيه پنير ماسرلا (Mozzerella) استفاده مي شود. درصد پروتئين و چربي شير گاوميش رودخانه اي بين نژادهاي مختلف به ترتيب حدود 6/4-2/4 و 5/8-0/6 درصد مي باشد. بيشترين مقدار توليد شير نژاد مديترانه گاوميش رودخانه اي اي 2800-1500 كيلوگرم در هر دوره شيردهي ثبت شده است (مویلی و بورقس، 2005). كلسترول گوشت گاوميش كمتر از (3/1) گوشت گاو بوده و لذا براي جيره هاي كم كلسترول توصيه مي شود (کوکت و کل، 2009). گاوميش آبي (Water Buffalo) به دو زير گونه گاوميش رودخانه اي و گاو ميش باتلاق تقسيم بندي مي شود. از نظر ظاهري گاوميش رودخانه اي نسبت به گاوميش باتلاق بزرگتر، داراي شاخ تاب خورده تر و متمايل به غلتيدن در آب هاي تميز و رودخانه ها است (http://www.buffalopedia.cirb.res.in). 1-1-3 گوسفند نشخوار كنندگان كوچك (گوسفند و بز) به دليل جثه كوچكتر و قيمت كمتر شايد نسبت به گاو و گاوميش كم اهميت تر به نظر برسند. اما به دليل تعداد و پراكندگي زياد و توليد مثل بيشتر و سريعتر از توجه عمومي بيشتري برخوردار هستند (فائو، 2007). نشخوار كنندگان كوچك داراي نيازمندي هاي غذايي و سرمايه كمتري نسبت به گونه هاي بزرگتر هستند كه اين ويژگي آن ها را براي توليد كنندگان در مقياس كوچك مطلوب ساخته است (کسگی و اکیو، 2007). آن ها همچنين داراي فاصله نسلي كوتاه تر، باروري بيشتر، توانايي بهتر براي استفاده از طيف وسيعي از غذاهاي دامي از جمله باقي مانده هاي محصولات كشاورزي كم ارزش هستند (هولست، 1999). اولین بار گوسفند در فسیل های 5/2 میلیون سال پيش مشاهده شد (مایجالا، 1997) که در ظاهر بزرگ تر از گوسفندان امروزی بود است. احتمالا گوسفند اهلی امروزین وگوسفندان موفلون اروپایی از یک جد مشترک مشتق شده اند (هیندلدر و همکاران، 1998). اهلی شدن گوسفند نه هزار سال قبل از میلاد مسیح در جنوب غربی آسیا شروع شده و چهار هزار سال پيش با مهاجرت به سمت غرب از میان آسیا و اروپا به سمت اقیانوس اطلس خاتمه یافت است (هیندلدر و همکاران، 1998). در ابتدا گوسفند برای گوشت، پوست و استخوان ها مورد جستجو قرار می گرفت ولی بعد از اهلی شدن، تولیدات دیگری نظیر پشم و شیر نیز اهمیت پیدا کردند. تعداد گوسفندان اهلی شده (Ovis aries, 2n=54) در دنیا به طور پیوسته در حال افزایش است. در سال 2009 حدود 3/1 میلیارد راس گوسفند در جهان به وسيله فائو گزارش شد. تعداد زیاد گوسفندان را می توان در چین، استرالیا، هند، ایران، سودان و نیوزیلند مشاهده نمود (فائو، 2007). محصولات گوسفندی (گوشت، شیر، پشم، چرم و کود) نقش مهمی را در اقتصاد کشاورزی کشورهای جهان بازی می کنند. در کشورهای کمتر توسعه یافته و فقیر، گوسفند تنها منبع اقتصادی بسیاری از ساکنان روستاهاست. وجود بیش از 1400 نژاد شناخته شده، گوسفند را به یک مدل ایده آل برای مطالعات تنوع زیستی و ژنومی تبدیل کرده است. در حال حاضر 60 نژاد گوسفند در حال انقراض و 120 نژاد دیگر نیز در معرض خطر انقراض قرار دارند (90). به دلیل ارتباط فیلوژنیک نزدیک بین انسان و گوسفند، از این حیوان به عنوان مدل های زیست درمانی استفاده می شود. گوسفند يكي از مهمترین گونه های حیوان اهلی اصطلاحاً همه کاره برای بشر است كه براي تولید گوشت، شیر و پشم استفاده میشود و در کشورهای فقیر البته پوست خام و کود هم باید به تولیدات این حیوان اضافه شود (گلدامر و همکاران، a2009). 1-1-4 بز فائو جمعيت بزهاي جهان را در سال 2000 حدود 719 ميليون راس تخمين زده بود که نود و چهار درصد آن ها در کشورهای در حال توسعه قرار دارند. بز منبع قابل اطميناني از پروتئين (گوشت و شير) و الياف را در كشورهاي در حال توسعه تامين ميكند و همچنين مهارت آن در خوردن طيف وسيعي از سبزيجات اين حيوان را در جايگاه مهمي در اقتصاد كشاورزي قرار داده است. از آنجایی که عموماً بز در سیستم های تولیدی کم بازده با سطوح معیشتی پایین نگهداری می شود، به کارگیری برنامه های تجاری اصلاح نژادی در چنین سیستم هایی با محدودیت های زیادی مواجه است مگر اینکه از تکنولوژی های نوین اصلاحی مانند تکنولوژی های استفاده شده در MAS برای بهبود اصلاحی این حیوان استفاده شود. نقشه یابی های ژنی در بز صرف نظر از برخی فعالیت ها در زمینه بزهای شیری، از پیشرفت کمتري نسبت به ساير حيوانات مزرعه اي برخوردار هستند. مقاومت در برابر شرایط نامساعد محیطی نظیر کم آبی، گرما، گرسنگی، مقاومت بیشتر به امراض و آفات نسبت به سایر دام ها، عدم نیاز به مراتع مرغوب و با کیفیت خوب، مدیریت آسان نسبت به گوسفند و گاو و مهم تر از همه زیاد بودن نرخ دوقلوزایی و چند قلوزایی در بز نسبت به سایر نشخوار کنندگان، برخی از مزایای پرورش این حیوان هستند. در بز چهار قلوزایی، پنج قلوزایی و شش قلوزایی نیز مشاهده شده است. بز را می توان حیوان خانواده های فقیر نام گذاری کرد، زیرا علی رغم هزینه های نگهداری کم، دارای توانایی تولید شیر کافی بوده (خالداری، 1387) و همچنین بزهای ماده از دوران تولیدی طولانی برخوردارند که در صورت سالم بودن توانایی زایش خود را تا اواخر سن هفت تا هشت سالگی حفظ می کنند (گوپتا، 2008). از نظر رده بندی جانوری، بزها به جنس کاپرا، خانواده تهی شاخان، دسته نشخوارکنندگان، راسته سم داران، زیر راسته زوج سمان، رده پستانداران، زیر رده جفت داران و شاخه مهره داران تعلق دارند. شواهد فسیلی نشان داده اند که سویه های گوسفند و بز حدود پنج تا هشت میلیون سال پیش تفرق یافته اند. سویه کاپرین (Caprine) حدود هفده تا بیست میلیون سال پیش از گاوسانان (Bovidae) تفرق یافته است (مدوکس، 2005). به نظر می رسد که این حیوان تقریباً ده هزار سال پیش در کوه های زاگرس ایران اهلی شده است و تاکنون حدود دویست نژاد مختلف برای این حیوان شناسایی شده اند. بیشتر بزها به صورت گله های مختلف اکثراً در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان پراکنده اند. مهم ترین تولیدات بز عبارتند از شیر، گوشت، کره، پنیر، موهر و چرم. پنیر مخصوص بز و چرم حاصل از پوست بزغاله های جوان، از جمله محصولات دامی گران قیمت به شمار می روند. گوشت بز به دلیل چربی و کلسترول کم با گوشت مرغ قابل مقایسه است. همچنین گوشت بز نسبت به گوشت مرغ از مواد معدنی بیشتر و چربی کل و اشباع شده کمتری برخوردار است. شیر بز را می توان به راحتی با شیر گاو جایگزین نمود (گوپتا، 2008). شناخت بز در سطح ژنومي نسبت به ساير دام هاي اهلي مثل گاو، گوسفند و خوك با تاخير انجام شده است. جديدترين نقشه هاي ژنتيك و سيتوژنتيك در بز بيش از يك دهه پيش منتشر شدند (ویمن و همکاران، 1996 و شیبلر و همکاران، 1998). فائو در سال 2005 جمعيت گاو و گاوميش ايران را به ترتيب 8/8 و 55/0 ميليون راس اعلام كرد. همچنين بنا به آمار فائو در سال 2008 ايران از نظر جمعيت گوسفند و بز به ترتيب در جهان داراي رتبه هاي چهارم (54 ميليون راس) و هفتم (5/26 ميليون راس) بوده است (فائو، 2011). با وجود اهمیت های یاد شده، جای خالی پژوهش های سیتوژنتیک به ویژه مکان یابی فیزیکی ژن ها در حيوانات مزرعه اي در ایران به وضوح احساس می شود. بنابراین ما با ارائه این پژوهش می کوشیم تا گام جدیدی را در راه پیشرفت برنامه های اصلاح نژادی حیوانات مزرعه ای به خصوص گاو، گاوميش رودخانه ای، گوسفند و بز برداشته و دریچه جدیدی از مطالعات ژنتیکی حیوانات مزرعه اي را برای پژوهشگران اصلاح نژادی کشورمان بگشائیم. 1-1-5 اهداف اهداف پژوهش حاضر شامل موارد زير بوده است: مكان يابي ژن هاي BMPR1B، BMP15 و GDF9 روي كروموزوم هاي گاو، گاوميش رودخانه اي، گوسفند و بز براي اولين بار در دنيا. آماده سازي ساز وكارهاي لازم در زمينه نقشه يابي فيزيكي ژن ها به منظور تقويت برنامه هاي اصلاح نژادي در كشور. آماده سازي بستر لاز برای استفاده از غربالگري مبتني بر تكنيك هاي سيتوژنتيك در برنامه هاي اصلاح نژادي در كشور. 1-2 كليات 1-2-1 تاريخچه مطالعات سيتوژنتيك در دامپروري كاربرد سيتوژنتيك در حيوانات اهلي با كشف ترانسلوكاسيون روبرتسوني بين BTA1 و BTA29 (rob1;29) در جمعیت گاوهای سوئدی قرمز و سفید در سال 1964 آغاز شد (گوستاوسون و راکمن، 1964). مطالعات بعدی وقوع 14-13 درصد ترانسلوکاسیون را در جمعیت مورد مطالعه نشان داد (گوستاوسون، 1969). بررسی ایشان روی داده های اصلاحی، ارتباط صریح هتروزایگوسیتی برای ترانسلوکاسیون 29/1 و 5-4 درصد کاهش در باروری این نژاد را آشکار ساخت (گوستاوسون، 1980). نتایج اين پژوهش به وضوح نشان داد که نه تنها نواقص کروموزومی در حیوانات اهلی اتفاق می افتد بلکه دارای اثرات فیزیولوژیک در حیوانات حامل و بنابراین دارای عواقب اقتصادی در صنعت دامپروری هستند. دریافت فایل جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |