مارس 2019

شاخص انتخاب

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 137 2

در ادامه مقاله قبلی و نیز تکمیل بحث در این مقاله در خصوص شاخص انتخاب یا Selection index صحبت خواهیم کرد.

همانطور که در مقاله قبلی گفته شد در اصلاح نژاد برای تمامی حیوانات، تمام صفات مهم اقتصادی و عملکردی، ارزش های اصلاحی یا EBVs برآورد می شود. این ارزش های اصلاحی برای اصلاح گران اطلاعات وسیعی از ارزش ژنتیکی حیوانات در اختیار قرار می دهد، اما این اطلاعات وسیع می تواند باعث سردرگمی اصلاح گر جهت انتخاب حیوانات برتر شود.

در حالت ایده آل حیواناتی انتخاب خواهند شد که در تمام صفات برتر هستند، اما در واقعیت این چنین نبوده و به ندرت حیوانی پیدا خواهد شد که در تمامی صفات مورد استفاده جهت انتخاب، برتر باشد. در اینجا سوال مهم این خواهد بود که برای کدام صفات باید بیشتر تاکید شود؟ و یا به عبارت دیگر برای هر صفت چه مقدار وزن داده شود؟

برای حل این چالش در اصلاح نژاد از شاخص انتخاب استفاده می شود. در شاخص های انتخاب اصلاح گر، ارزش های اصلاحی برای تمام صفات مهم را در هر حیوان با وزن های اقتصادی (یا عملکردی، که در اسب بیشتر مد نظر می باشد) ادغام کرده تا یک عدد واحد یا همان شاخص انتخاب ایجاد شود.

بر همین اساس شاخص های انتخاب متفاوت با توجه به سناریوهای مختلف اصلاحی و نیاز های بازار می توان ایجاد نمود. برای مثال شاخص های انتخاب مورد استفاده برای اسب های سرعت نسبت به شاخص انتخاب برای اسب های پرشی متفاوت خواهد بود. به عبارت دیگر برای اسب های نژاد پرشی صفات خاص با وزن های خاص استفاده خواد شد و این شاخص انتخاب برای اسب های مسابقات سرعت قابل استفاده نخواد بود و نتایج خوبی نخواهد داشت.

برای درک بهتر شاخص انتخاب، ارزش های شاخص انتخاب برای یک حیوان را میتوان EBV سودآوری حیوان برای سناریو تولید اقتصادی خاص در بازار هدف در نظر گرفت. در گاو شاخص انتخاب تحت عنوان سود خالص به ازا هر آمیزش با حیوان مورد مطالعه در نظر گرفته می شود. برای مثال اگر ما دو گاو داشته باشیم که یکی دارای ایندس $+60 و در گاو دیگر این مقدار $+30 باشد، ما میتوانیم تفاوت بین سود خالص در فرزندان آنها را با روش زیر محاسبه کنیم:

=  ½ x difference in Index

½ =   x  (60-30)

= $15 per cow mated

در اینجا ما باید تفاوت بین شاخص ها در دو حیوان را در ½ ضرب کنیم زیرا تنها نصف ژن های فرزندان از پدر (یا مادر) به ارث می رسد. با توجه به این تفاوت انتظار میرود فرزندان گاو نر با شاخص +60$ به طور میانگین 15$ بیشتر از میانگین جامعه برای دام دار نسبت به گاو نر با شاخص +30$ سود آوری داشته باشد. برای مثال اگر 200 فرزند از گاو نر با شاخص بیشتر تولید شود به میزان 3000$ (200 x $15) سود بیشتری برای دام دار ایجاد خواهد نمود.

در اسب با توجه به تفاوت در تعریف ارزش حیوان، تعریف شاخص نیز کمی متفاوت خواهد بود. در شاخص های انتخاب مورد استفاده در اسب از ارزش های پولی برای میزان برتری دام استفاده نمی شود.

برای مثال در مطالعه ای در اسب نژاد  Pura Raza Español (PRE) برای درساژ، یک شاخص انتخاب مورفولوژیکی در اسب های در سنین بسیار پایین مورد مطالعه قرار گرفت. در این شاخص انتخاب از 26 صفت موروفلوژیکی و 6 صفت درساژ (مانند نحوی راه رفتن، نحوی یورتمه رفتن و …) استفاده شد. برای وزن دهی به این صفات از واحد دلار استفاده نشد.

در این مطالعه نشان داده شد که حتی با استفاده از صفات مورفولوژیکی به تنهایی (بدون استفاده از صفات درساژ) می توان اسب ها را در ابتدای زندگی انتخاب نمود و نتایج خوبی گرفت (Sánchez-Guerrero et al., 2017). با توجه به اینکه مباحث آماری این بخش از حوصله دوستان خارج بود سعی شد تا تنها با تعاریف اصلی موضوعات دید کلی نسبت به این روش ایجاد شود.

محمود امیری

Sánchez-Guerrero, M., Cervantes, I., Molina, A., Gutiérrez, J., Valera, M., 2017. Designing an early selection morphological linear traits index for dressage in the Pura Raza Español horse. Animal : an international journal of animal bioscience 11, 948-957.

ارزش اصلاحی برآورد شده چیست؟

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 91 0

در این مقاله در خصوص واژه بسیار پر کاربرد در بحث اصلاح نژاد، ارزش اصلاحی برآورد شده (estimated breeding value (EBV)) صحبت خواهیم کرد.

درک درست از این واژه و کاربرد آن در اصلاح نژاد کمک بسیار خوبی برای تمامی دوستانی خواهد بود که اصلاح نژاد اسب دغدغه آنها می باشد. همانطور که درمقالات قبلی گفته شد اصلاح دام بر اساس انتخاب بوده که این انتخاب نیز برپایه ژنتیک صورت میگیرد. با داشتن اطلاعات کامل و خوب از ژنتیک حیوان ما می توانیم انتخاب های درست تری داشته و بهبود در گله با سرعت بیشتری انجام شود.

به طور کلی EBVs ارزش یک فرد به عنوان والد برای نسل های بعد با صفات مهم اقتصادی می باشند. برای برآورد این ارزش ها با صفات مختلف از اطلاعاتی همچون عملکرد خود فرد، افراد موجود در شجره (یا نسل های قبل) و نیز فرزندان (یا نسل های بعد) آنها استفاده می شود.

در روش سنتی از شجره به عنوان اطلاعاتی که می توان با آن میزان شباهت ها در عملکرد یک صفت که به دلیل توارث (یا داشتن ژن های مشترک هستند) استفاده کرد تا بین افراد گله ارتباط ژنتیکی ایجاد نمود.

با پیشرفت علم از اطلاعات ژنوم (همان اطلاعات ژنوتایپینگ) به عنوان عامل ارتباط دهنده بین افراد استفاده گردید و به جای واژه EBV از واژه ارزش های اصلاحی برآورد شده ژنومی یا GEBV استفاده شد. در سال های اخیر از روش های آماری جدید استفاده می کنند که هم از اطلاعات شجره و هم ژنومی به صورت هم زمان در مدل های آماری بکار گرفته و ارزش های اصلاحی را برای حیوانات گزارش میکنند.

زمانی که EBVs برای افراد برآورد می شوند، باید در نظر داشت که والد نر و ماده نصف EBV خود را به فرزندان منتقل می کنند. برای فهم این جمله باید ابتدا مفهوم خود EBV درک شود.

برای مثال فرض میکنیم برای اسبی گفته می شود که EBV این اسب برای صفت قد +16 سانتیمتر است. مفهوم این خواهد بود که این اسب برای صفت قد به میزان 16 سانتیمتر نسبت به میانگین جامعه قد بلند تری از نظر ژنتیکی دارد. اگر این اسب نر باشد و با اسب ماده دیگر که برای مثال EBV آن برای صفت قد +8 باشد انتظار این است که فرزندان این دو اسب به صور متوسط +12 سانتیمتر بلند تر از میانگین جامعه باشند. از این 12 سانتیمتر، 8 سانتیمتر مربوط به پدر و 4 سانتیمتر مربوط به مادر می باشد. باید در نظر داشت که این 12 سانتیمتر به صورت میانگین می باشد و ممکن است کره های اینها کمتر یا بیشتر از این مقدار را نشان داده ولی یه صورت میانگین 12 سانتیمتر خواهد بود.

در برآورد های EBV اینطور گفته می شود که EBV صفر یعنی آن حیوان ارزش اصلاحی برای آن صفت ندارد و منفی یعنی آن حیوان نسبت به میانگین جامعه ارزش اصلاحی کمتری دارد. اما همیشه منفی به معنی بد نیست. برای مثال اگر صفتی در اهداف اصلاح نژادی باید در نسل های بعد کاهش پیدا کند (برای مثال کوتاه تر شدن در اسب پونی) EBV منفی برای قد بهتر می باشد.

اما نکته مهمتر از برآود خود EBV میزان دقت در برآورد این ارزش است. به عبارت دیگر مهم این است که شما با چه دقتی این EBVs را برآورد نموده اید. این دقت که به آن در لاتین Accuracy نیز گفته می شود به طورت درصد بیان شده و به عوامل بسیار زیادی بستگی دارند. این عوامل شامل: تعداد دام دارای رکورد که در مدل استفاده می شود، عمق شجره با یه عبارت دیگر تعداد نسل های ثبت شده، مدل آماری مورد استفاده، دقت مورد استفاده شده برای ثبت رکورد و شجره، و در صورت استفاده از ژنوتایپ تعداد جایگاه های مورد استفاده و ….است.

وقتی گفته می شود EBV برای قد اسب با دقت 100% برابر 12 ساتیمتر است (البته در عمل این میزان دقت تقریبا غیر ممکن است) یعنی ما 100 در 100 مطمعن هستیم که EBV این اسب برای قد 12 می باشد و حتما فرزندان این اسب 8 سانتیمتر از میانگین جامعه بیشتر هستند. این که چه میزان از دقت برای ما قابل قبول است را می توانید در جدول زیر ببینید:

به طور کلی گفته می شود که دقت زیر 40% بسیار پایین بوده و معمولا بین 40 تا 80% به عنوان دقت های مورد پذیرش بوده و بالای 80% دقت ایده آل می باشد.

پس از بدست آوردن EBVs برای تمامی صفات مهم از نظر اقتصادی باید حیوانات برتر را با توجه به این ارزش های اصلاحی و نیز با توجه به اهداف اصلاح نژادی برای نسل های بعد انتخاب نمود.

چیزیکه بسیار مهم است و باید در انتخاب در نظر داشت این می باشد که هیچ اسبی در تمامی صفات مهم برترین نخواهد بود. در ساده ترین حالت، انتخاب های تک صفتی انجام می شود و حیوانات با توجه به صفت مورد نظر انتخاب می شوند. این گونه انتخاب کردن دارای معایب فراوانی همچون حذف حیوانات برتر برای صفات مهم دیگر می باشد.

در حال حاضر انتخاب اسب های برتر در اصلاح نژاد به صورت ترکیبی از صفات می باشد. در این روش که شاخص انتخاب معروف می باشد چندین صفت به صورت همزمان مورد توجه قرار گرفته می شود. تلاش خواهم کرد در مقاله بعدی کمی در خصوص شاخص انتخاب صحبت کنیم تا دوستان بزرگواری که با این اصلاح آشنایی ندارند درک درستی از این فرآیند داشته باشند.

محمود امیری

آزمایشگاه

اهمیت ژنوتایپینگ

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 93 0

در این مقاله به دلیل اهمیت ژنوتایپینگ،  در خصوص تکنولوژی های ژنوتایپینگ و روش انجام آنها صحبت خواهیم کرد.

در خصوص ژنوتایپینگ باید گفت که یکی از مهمترین تکنیک های ژنتیکی و پرکاربرد ترین آنها می باشد. به هر روشی که بتوان تفاوت های ژنوم بین افراد یک گونه یا افراد بین گونه ها را شناسایی نمود ژنوتابپینگ گفته میشود.

برای مثال در اسب با استفاده از میکروستلایت ها موجود در چند جایگاه تفاوت‌های ژنتیکی اسب‌ها مورد بررسی قرار میگیرد که جزو روش های ژنوتایپینگ قرار گرفته میشود. اما در این مقاله در خصوص تکنولوژی‌های ژنوتایپین مبتنی بر چیپ (Chip) صحیت خواهیم کرد. در این تکنولوژی به طور همزمان می توان از چندصد تا چندین میلیون جایگاه ژنوم را به صورت همزمان ژنوتایپ نمود تا در بحث های ژنتیکی از این اطلاعات استفاده گردد.

برای انجام این روش نیاز به شناسایی جایگاه های ژنومی که دارای پلیمورفیسم هستند می باشد. پس از شناسایی جایگاه ها، با تکنولوژی های پیچیده و پیشرفته تمامی این جایگاه ها بروی تراشه هایی که اصطلاحا چیپ گفته می شوند قرار گرفته می شوند. با استفاده از خوانش این چیپ ها اقدام به ژنوتایپینگ می نمایند.

برای کاربردی بودن این روش ها همین کافی است که بدانیم از شروع پروژه توالی یابی انسان با پیدایش این روش های میزان هزینه توالی یابی ژنوم انسان از حدود سال 2000 تا سال 2016 به میزان 50000 برابر ارزان تر گردید.

برای مثال در حال حاضر توالی یابی کل ژنوم انسان زیر 1000 دلار بوده و این قیمت هنوز در حال کم شدن است. ژنوم اسب برای اولین بار در سال 2009 توالی یابی شد. این پروژه توسط چندین کشور شامل آمریکا، آلمان، ژاپن، استرالیا، ایتالیا و .. صورت گرفت.

دانستن ژنوم اسب اولین قدم برای طراحی میکروچیپ های ژنوتایپینگ است. چون باید ابتدا ژنوم کامل توالی یابی شده تا نقشه ژنوم دردست بوده باشد و نیز جهش های کل ژنوم شناسایی شده تا براساس این اطلاعات چیپ ها طراحی شوند.

در این پروژه مشخص شد که ژنوم اسب بیش از 20000 ژن کد کننده پروتئین و نیزبیش از 23 میلیون جهش وجود دارد. اندکی بعد از این توالی یابی اولین چیپ ژنوتایپینگ برای اسب توسط شرکت Illumina تحت عنوان Illumina EquineSNP50 BeadChip طراحی گردید. در این چیپ که در سال 2012 طراحی شد، به طور همزمان 50000 جایگاه ژنوم را ژنوتایپ می گردید. در این چیپ تنها از اطلاعات 7 نژاد مختلف که شامل Akhal-Teke، Arabian، Andalusian، Icelandic، Standardbred، Thoroughbred  و Quarter Horse استفاده شد. این تعداد کم نژاد باعث می شد تا ژنوم به طور کامل پوشش داده نشده و دقت ژنوتایپینگ جهت پویش کل ژنومی کاهش یابد. مدت بسیار کوتاهی پس از آن چیپ دیگری تحت عنوان Illumina Equine SNP70 BeadChip وارد بازار شد که کمی بیش از 65000 جایگاه ژنوم را پوشش میداد. کمی بعد با معرفی چیپ 74k تعداد جایگاه ها به 74000 افزایش یافته و سعی گردید از نژاد های بیشتری برای طراحی آن استفاده شود. اما در سال 2017 با معرفی چیپ 670k که با استفاده از 24 نژاد مختلف طراحی شد قدرت پوشش ژنوم اسب توسط این تکنولوژی بسیار افزایش یافت.  برای طراحی این چیپها از تکنولوژی BeadChip استفاده گردید. به صورت خلاصه در شکل زیر به صورت شماتیک نحوه ژنوتایپینگ با استفاده از این تکنولوژی نشان داده شده است:

به صورت خلاصه این فرآیند طی 3 روز انجام می شود. در روز اول نمونه ژنوم مورد آزمایش به قطعات کوچکتر شکسته شده و تکثیر می شوند تا تعداد کافی از این قطعات داشته باشیم. در روز دوم نیز BeadChip ها آماده شده و فرآیند هیبرید شدن بین DNA نمونه و BeadChip ها انجام می شود. در روز سوم هم مراحل خوانش ژنوم با استفاده از فرایند تکثیر و مشاهده ژنوتایپ های مورد نظر در هر جایگاه ژنوم توسط لیزر انجام می گیرد. که در نهایت این خوانش ها توسط نرمافزار های مربوطه به ژنوتایپ ترجمه میگردند. در شکل زیر می توانید نحویه ساخته شدن یک BeadChip را مشاهده کنید:

برای فهم بهتر مطلب فیلم آموزشی که به زبان انگلیسی است را برای شما به اشتراک گذاشته ام. قیمت ژنوتایپ کردن با این روش برای مثال BeadChip 670k در حدود 200 تا 250 دلار می باشد. این قیمت ها در آینده همچنان سیر نزولی خواهند داشت و شاید در آینده ای نه چندان دور به جایی برسیم که هزینه این ژنوتایپ کردن آنقدر کاهش یابد که تمامی اسب ها دارای این اطلاعات باشند. با عرض پوزش اگر مطلب کمی برای برخی دوستان از نظر علمی مشکل بود.

محمود امیری

تنوع اسب ها

عوامل ایجاد‌کننده تنوع

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 87 0

با توجه به اهمیت تنوع صفات در اسب تلاش میکنیم در این مقاله توضیحات مختصر و ساده ای از نحوه ی تفکیک عوامل ایجاد کننده تنوع خدمت شما عزیزان ارائه بدهیم.

DNA مختصر واژه ی Deoxyribonucleic acid می باشد و عامل اصلی توارث صفات در نسل های متوالی می باشد. به عبارت دیگرعامل اصلی شباهت بین افراد (با در نظر نگرفتن محیط مشابه)، شباهت در توالی این ماده وراثتی می باشد. DNA طی سه مرحله در ایجاد موجود زنده نقش دارد:

1) همانند سازی DNA با استفاده از مکانیسم همانند سازی نیمه حفاظتی

2) رونویسی بصورت تک جهتی از الگوی DNA که باعث تولید RNA پیامر یا mRNA می شود

3) ترجمه mRNA به یک پلیمر خطی از اسیدها آمینه (پروتئین ها). که می توان به صورت زیر نشان داد:

DNA → RNA → protein

در عمل این پروتئین ها هستند که موجب بروز صفات در موجودات می شوند. تفاوت در الگوی بیان این پروتئین ها و نیز تفاوت در نوع پروتئین‌ها و نیز در محتوای سلولی آنها موجب تفاوت در افراد و تفاوت بین نژاد ها و حتی گونه ها می شود.

وقتی صحبت از حیوانات یک نژاد (مثلا اسب ترکمن) میشود ما به دنبال تفاوت در میزان بیان این پروتئین‌ها و نیز تفاوت‌های بسیار جزئی در ساختار پروتئین ها هستیم. این تفاوت ها در ساختار و الگوی پروتئین‌ها درون افراد یک نژاد با توجه به نوع صفت و میزان تاثیر پذیری از محیط میتواند موجب ایجاد تنوع در افراد شود.

برای مثال می بینیم اسبی نسبت به اسب دیگر دارای استقامت بیشتری است اما هردو از یک نژاد هستند. اما سوال اصلی اینجاست که نقش محیط و ژنتیک در بروز تفاوت بین صفات در کجای این فرآیند است؟

جواب ساده است اما تفکیک این دو بسیار دشوار می باشد. همانطور که گفتیم دو عامل موجب تفاوت در صفات بین افراد یک نژاد و گونه می شود:

1) میزان بیان پروتئین ها (الگوی بیانی آنها)

2) تفاوت های جزئی در ساختار پروتئین ها.

محیط از طریق عامل اول موجب تفاوت بین افراد می شود. برای مثال پروتئین میوستاتین نقش بسیار زیاد در عضلات دارد. میوستاتین با مهار کردن توانایی رشد سلول‌های عضله، رشد کلی عضله را محدود می‌کند. اگر فرض کنیم با کاهش بیان آن عملکرد عضلات بهبود میابد پس می توان گفت اگر عوامل محیطی مانند تغذیه موجب شوند تا این پروتئین کمتر بیان شوند (مثلا کاهش سطح چربی در جیره) پس حیوان عضلاتی نیرومند تر خواهد داشت و در مسابقات عملکرد بهتری نشان خواهد داد.

ژنتیک از هر دو طریق می تواند باعث ایجاد تفاوت در صفات شود (هم بیان و هم تفاوت در ساختار پروتئین). برای مثال فرض کنیم جهشی در نواحی تنظیمی این ژن وجود دارد که می تواند میزان بیان آن را بدون توجه به محیط کاهش دهد. پس ژنتیک (جهش در ناحیه تنظیمی) باعث کاهش بیان و بهبود عملکرد عضلات شده است.

دوباره فرض میکنیم جهشی در این پروتئین وجود دارد که باعث تغییر در ساختار این پروتئین شده و عملکرد آن را مختل کرده و در نتیجه با وجود بیان مشابه بین دو فرد ولی چون در یکی از آن دو فرد جهش در ساختار پروتئین وجود دارد پس عملکرد نداشته و این حیوان دارای عضلات بهتر می باشند.

در اسب به این ژن، ژن سرعت نیز گفته می شود. برای مثال اسب هایی که دارای آلل c هستند دارای سرعت بیشتری نسبت به اسب هایی که آلل t هستند. برای مثال در شکل زیر تفاوت دو نژاد مختلف که دارای تفاوت در این ژن هستن را می تواند مشاهده کنید:

در سمت چپ نژاد دارای این جهش و در سمت چپ نژاد فاقد این جهش می باشد. مطالعات نشان داده که به طور کلی فراوانی این جهش ژنی در نژاد های باری بیشتر می باشد.

اصلاح نژاد به دنبال تفکیک اثر محیط از اثر ژنتیک بوده تا با استفاده از این عوامل در انتخاب والدین نسل بعد موجب بهبود در عملکرد حیوانات شود. یکی از ابزار های بسیار موثر در شناسایی و تفکیک اثرات ژنتیکی استفاده از اطلاعات ژنومی با بکارگیری تکنولوژی های جدید جهت ژنوتایپینگ  (Genotyping) می باشد. در جلسه آینده تلاش میکنیم تا این تکنولوژی ها را معرفی و به صورت مختصر توضیح دهیم.

محمود امیری

متخصص اصلاح نژاد

تست خلوص نژادی در اسبها

تست خلوص نژادی

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 98 0

در این مقاله سعی میکنیم در خصوص تست خلوص نژادی در اسب صحبت بکنیم و توضیح بدهیم که اساسا در این تست مبنای آماری آن چه هست و چگونه انجام می شود.

اسبداران عزیز وقتی صحبت از خلوص نژادی می شود بیشتر از شجره به عنوان منبع اصلی برای خلوص نژادی استفاده میکنند. اما این کار دارای ایراد هایی است و خطاهای انسانی حتما می توانند در برخی موارد موجب برداشت نادرست از میزان خالص بودن اسب گردد.

البته گفتن این نکته خالی از لطف نیست که از نظر ما متخصصین اصلاح نژاد خالص بودن مساوی با همخونی بالاتر و در نتیجه بروز صفات نامناسب و نیز کاهش اثر هتروزیس می باشد و در کل حیوان خالص تر گزینه خوبی برای جمعیت اصلاحی نیست مگر در برنامه های تلاقی گری (که به عنوان مثال در صنعت مرغ بسیار مفید و کاربردی می باشد). اما با توجه به شرایط خاص اسب و نوع دید متفاوت این صفت را خوب در نظر میگیریم.

سوال اینجاست که چطور می توانیم نژاد خالص داشته باشیم ولی همچنان این مشکلات کمتر باشند؟ جواب سوال داشتن جعیت بسیار مناسبی از آن نژاد و انجام آمیزش های کنترل شده است تا بتوانیم تا حد ممکن این مشکل را کاهش دهیم.

برای دوستان اصلاح نژاد گر همه چیز با آمار و فورمول بررسی می شود. بحث خلوص نژادی هم از این قانون مستثنا نمی باشد. بهترین معیار برای سنجش خلوص نژادی اطلاعات ژنومی اسب ها می باشد چون ژن ها هیچ گاه دروغ نمی گویند.

مهمترین و شاید هم بهترین روش تست خلوص نژادی آزمون آنالیز اجزا اصلی (Principal component analysis (PCA)) می باشد. بحث آماری این روش کمی پیچیده است و از حوصله دوستان خارج ولی تلاش میکنم خیلی مختصر و غیر آماری این روش را توضیح دهیم.

در این روش ما برای هر فرد که قرار است تست خلوص نژادی انجام دهیم یک سری اطلاعات از ژنوم داریم. مثلا در اسب استفاده از اطلاعات میکروستلایت بسیار متداول هست. از این اطلاعات ژنومی در مدل PCA استفاده شده و میزان شباهت بین افراد با توجه به ژنوتایپ آنها مشخص می شوند. به عنوان مثال در شکل زیر یک آزمون فرضی بین اسب های ترکمن، عرب و کاسپین را می توانید مشاهده کنید:

این شکل کاملا فرضی می باشد و برای توضیح مطلب گذاشته شده است. همانطور که مشاهده میکنید در شکل به صورت فرضی به خوبی نژاد های اسب از هم جدا شده اند و هر نژاد تقریبا در دسته خودش قرار گرفته است.

برای مثال فرض میکنیم نژاد کاسپین که با رنگ قرمز مشخص شده از دو دسته ترکمن و عرب به خوبی جدا شده و نشان می دهد این نژاد از این دو نژاد از نظر ژنتیکی تفاوت بسیار زیادی دارد. ولی تفاوت مثلا بین ترکمن و عرب کمتر است.

حالا چطور این آنالیز به ما کمک میکند که خلوص نژادی را بررسی کنیم؟

شما فرض کنید ما با همین داده ها دوباره PCA انجام دادیم و فرد خاصی برای تست خلوص نژادی مدنظر است که قبلا در این مجموعه نبود. فرض می شود که به ما گفته شده فرد مورد نظر نژاد کاسپین می باشد. در این حالت ما به عنوان مثال یکی از نتایج زیر را خواهیم داشت:

در شکل سمت چپ مشاهده میکنید که فرد مورد آزمون دقیقا در محدوده کاسپین ها قرار گرفته است پس می توان گفت که این اسب واقعا نژاد خالص اسب کاسپین می باشد. اما در شکل راست ما مشاهده میکنیم که این اسب در محدوده اسب عرب قرار گرفته پس میتوان نتیجه گرفت که این اسب به احتمال زیاد اسب کاسپین نیست ویا مخلوطی از کاسپین و عرب می باشد.

به طور کلی دو عامل اصلی در میزان دقت تست خلوص نژادی اهمیت بسیار زیادی دارد که شامل: 1) جمعیت مرجع و 2) روش ژنوتایپینگ، می باشد. اینکه جمعیت مرجع چرا اینقدر مهم است با ذکر مثال سعی میکنم توضیح دهم:

حال فرض کنیم ما همان آزمون را برای کاسپین انجام دهیم (فقط برای نژاد کاسپین) ولی با تعداد کمتر اسب مرجع در مقایسه با تعداد بیشتر اسب مرجع که دو شکل زیر حاصل می شود:

همانطور که در شکل می بینید یک اسب کاسپین با دو جمعیت مرجع مختلف تست شده است. در سمت چپ به دلیل کامل نبودن جمعیت مرجع اسب مورد نظر با وجود خالص بودن به عنوان نژاد خالص معرفی نمیشود ولی در سمت راست به دلیل جمعیت مرجع مناسب به عنوان اسب خالص شناسایی می شود. دومین عامل هم روش ژونتایپینگ می باشد. همانطور که در مقالات قبل گفته شد هرچه ما اطلاعات بیشتری از ژنوم را استفاده کنیم دقت تعیین خلوص نژادی بیشتر خواهد شد.

Racial Purity Test
با تشکر فراوان

امیری

تست والدی

تست والدی | Parentage testing

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 79 0

این مقاله در خصوص تست والدی یا همان Parentage testing صحبت خواهد کرد. گاهی به این تست ها paternity testing یا maternity testing هم گفته می شود.

در ابتدا برای تست والدی از گروه های خونی استفاده میشد که دارای خطای بسیار بالایی بود. با کشف DNA و توانایی انسان برای توالی یابی این ماده وراثتی اساس تمامی تست ها برمبنای این ماده وراثتی شد.

در این تست ها با استفاده از الگوها و توالی DNA نمونه های مورد بررسی سعی میکنند پدر و مادر نمونه مورد تست را تایید یا شناسایی بکنند. در انسان برای انجام این تست و اهمیتی که دارد گفته می شود باید دقت این تست ها حداقل بالای 99% باشد تا مورد قبول باشد. بنابراین حتی در انسان هم ما حدود 1% و یا در برخی تست ها بسیار دقیق 0.01% خطا در نظر میگیرم.

این مسئله خیلی مهم هست چون دوستان باید توجه داشته باشند که خطا همیشه جزئی از آزمایشات هست و همیشه در ذهنشان خطایی برای آزمایشات، هرچند کوچک، در نظر بگیرند.

برای حیوانات به دلیل حساسیت کمتر معمولا خطاهای بیشتر از 1 در صد و مثلا تا 5% قابل قبول هست. اساس انجام این تست ها هم برپایه قانون وراثت میباشد.

همانطور که در مقاله قبلی خدمتتان گفتیم، در انسان یا اسب یا تمام حیوانات دیپلوئیدی از هر ژن دو کپی وجود دارد که یکی از مادر و دیگری از پدر به ارث می رسد. از الگوی توارث این آللها یا پلی مورفیسم ها به فرزندان می توان والدین را ردیابی کرد. به عبارت دیگر با مقایسه توالی DNA در یک فرد با فرد دیگر می توان تشخیص داد که آیا فرد مورد نظر ماده وراثتی خود را از فرد دیگر گرفته است یا خیر. برای این منظور توالی های خاصی از ژنوم خوانش شده تا بررسی شود که آیا این توالی به صورت افقی (منظور توارث از نسلی به نسل دیگر) به فرد مورد نظر منتقل شده است یا خیر. در ابتدا گفتن دو مطلب خالی از لطف نیست که مرتبط با این بحث ما هم هست:

  1. ماده ژنتیکی Mitochondrion: این ماده ژنتیکی از مادر به فرزند به ارث میرسد. می توان از بررسی توالی این نواحی از ژنوم برای شناسایی مادر ها استفاده کرد.
  2. کروموزوم Y: این کروموزوم تنها از پدر به فرزند نر منتقل می شود. بنابراین می توان در نرها با بررسی توالی این بخش از ژنوم پدرها را شناسی کرد.

این دو مورد بدلیل ناقص بودن در شناسایی تمامی حالات مانند مادرها در نرها و غیره چندان استفاده زیادی ندارد.

برمیگردیم به خود اسب و سعی میکنیم به صورت اختصاصی بر روی اسب صحبت کنیم. در حال حاضر متداول ترین روش تست والدی در اسب که تقریبا در تمامی آزمایشگاه ها استفاده می شود استفاده از میکروستلایت ها (microsatellites) است.

قبل از توضیح آن باید کوتاه درباره خود میکروستلایت ها صحبت کنیم تا بهتر متوجه شویم. میکروستلایت یا ریزماهواره ها، یا توالی های تکرار شونده کوتاه (short tandem repeats (STRs))  به دسته ای از توالی های DNA گفته می شوند که دارای توارث مندلی هستند. این توالی ها از تکرارهای موتیف هایی (motifs)  به طول 1 تا 6 نوکلوتیدی می باشند که حدود 5 تا 50 بار تکرار شده اند. یکی از خصوصیات بسیار مهم این مارکرها این می باشد که بسیار پلی مورفیسم یا چند شکلی بوده و بنابراین دارای آلل های زیادی می باشند که برای شناسایی والدین بسیار مناسب می باشد. یکی دیگر از مزایای استفاده از این چندشکلی، کوچک بودن اندازه آنها می باشد که موجب شده به راحتی با تکنیک PCR تکثیر شوند. در شکل زیر تصویری از میکرو ستلایت نشان داده شده است:

در این شکل می توانید مشاهده کنید که برای این جایگاه میکروستلایت 3 آلل وجود دارد که هر آلل را می توان بر اساس اندازه میروستلایت ها شناسایی کرد. اما چطور؟ چگونه می توان این تفاوت را که بسیار کوچک بوده و در حد مولکولی است شناسایی کرد؟

این کار با کمک تکنیک الکتروفرز انجام می شود. در این تکنیک ماده DNA را درون ژل های خاصی که به کمک آگاروز یا پلی اکریل آمید تهیه شده اند قرار داده و با قرار گرفتن این ژن درون محیط  دارای شارژ الکتریکی موجب شده تا مولکول ها براساس اندازه و بار الکتریکی جدا شوند. در اینجا چون بار الکتریکی DNA در تمام آلل ها ثابت می باشد آلل ها براساس اندازه از هم جدا می شوند. البته روش های دیگر هم وجود دارند که از حوصله دوستان خارج می باشد.

این روش معمول ترین روش شناسایی آلل های میکروستلایت می باشد. در جدول زیر 14 نمونه واقعی از میکروستلایت های استفاده شده برای تست والدی در اسب آورده شده.

در این شکل مشاهده میکنید که 14 جایگاه با اندازه های مختلف برای تست والدی در اسب استفاده می شود. پس از شناسایی آلل افراد تست والدی انجام می شود. در این حالت با استفاده از الگوی وراثت مندلی آلل های افراد را برای شناسایی والدین بررسی میکنند. در شکل زیر یک مثال ساده از نحوه ی شناسایی والد فرد تست نشان داده شده است:

برای مثال در اینجا M مادر، Ch فرزند و 1،2 و 3 نیز پدرهای پیشنهادی برای فرزند می باشد. همانطور که تصویر نشان میدهد فرد شماره یک محتمل ترین پدر برای فرزند بوده و می توان گفت که الگوی آللی فرزند در اثر وراثت از فرد شماره یک تشکیل شده است. چون در واقعیت تعداد افراد زیاد بوده و الگوها پیچیده تر می شوند معمولا از بالای 10 جایگاه میکروستلایتی استفاده می شود.

اصلاح نژاد اسبها

مفاهیم اصلاح نژاد اسب

ارسال شده توسط: vurudedashboard/ 111 0

در این مقاله، در خصوص مفاهیم اصلاح نژاد صحبت خواهیم کرد تا بتوانیم با آشنایی بیشتر و ارتقا دانش پرورش دهندگان و فعالین بزرگواردر این عرصه، قدمهایی بزرگ و موثر در جهت افزایش عملکرد اسبهای سرزمین برداریم. امیدوارم مطالب آماده شده برای دوستان مفید باشد و بتوانیم بحث های خوبی در این زمینه داشته باشیم.

قبل از آغاز بحث در خصوص اصلاح نژاد باید برخی از مفاهیم برای دوستان توضیح داده شوند تا درک بهتری از اصلاح نژاد داشته باشیم. در این مطلب نخست سعی میکنم این مفاهیم را تا جایی که امکان دارد ساده و مختصر برای شما بازگو کنم.

سوال اینجاست که چطور در نسل های بعد حیوانات برتر و با عملکرد بهتر داشته باشیم؟
برای پاسخ به این سوال باید گفت که اصلاحگران برای رسیدن به این هدف مهم 2 ابزار بسیار مهم و کارآمدی دارند:
1) انتخاب
2) آمیزش
این دو ابزار جهت ارتقا عملکرد حیوانات در نسل های بعد استفاده میشود. این کار با انتخاب حیوانات برتر و نیز آمیزش های کنترل شده جهت بهبود صفات در نسل های بعد انجام میشود. مهمترین بخش اصلاح نژاد انتخاب حیواناتی با ارزش های ژنتیکی بالا است.

منظور از ارزش های ژنتیکی بالا داشتن آللهای خوب از ژن های مرتبط با صفات است که می توانند به نسل های بعد انتقال یابند. قطعا همه دوستان واژه ژن را شنیده اند. اما تعریف ژن با پیشرفت علم تغییر یافته و در حال حاضر تعریفی دقیق و کاملی نمیتوان از ژن داشت. اما به طور ساده و قابل فهم برای عموم به بخشی از ژنوم اطلاق می شود که از آن پروتئین های عملکردی برای سلول ایجاد می شوند. این پروتین های در تمام افراد یک گونه و حتی در گونه های مختلف عملکرد های یکسانی دارند. در شکل زیر می توانید ساختار ژنوم، کروکوزوم و ژن های قرار گرفته برروی کرموزوم ها را مشاهده کنید:


در شکل زیر نیز چگونگی خوانش ژن ها و تبدیل آنها به پروتئین های عملکردی نشان داده شده است:

حتما سوالی که دوستان خواهند پرسید این هست که اگر این پروتئین ها عملکرد یکسانی در تمام افراد دارند پس چرا ما به دنبال انتخاب و یافتن ژن های خوب هستیم تا به نسل های بعد منتقل شوند؟

جواب این خواهد بود که این ژن ها به دلایل مختلفی مانند اشتباه در همانند سازی DNA (ماده وراثتی موجودات که تمام ژن ها در آن قرار دارد) عوامل محیطی مانند پرتوهای فرابنفش و … دچار تغییر در توالی آنها می شوند. این تغییرات موجب به وجود آمدن جهش در ژن ها شده که می توانند تغییراتی در عملکرد این پروتئیین ها ایجاد کنند و این تغییرات می توانند خوب یا بد باشند.

در شکل زیر یک نمونه از جهش های بد نشان داده شده که باعث ایجاد آللی در ژن globin شده که موجب کم خونی در افراد می شود:

واژه آلل ها نیز بیانگر این جهش ها می باشند. برای مثال گفته می شود ژن خاصی دارای 2 یا 3 یا … آلل می باشد. اصلاحگران به دنبال شناسایی این آلل های خوب هستند. برای مثال در انسان یا اسب از هر ژن دو کپی وجود دارد که یکی از مادر و دیگری از پدر به ارث می رسد.

اگر فرض کنیم پدر برای هر دو کپی از ژن دارای آلل 1 باشد و مادر برای هر دو کپی از همان ژن دارای آلل 2 باشد با آمیزش آنها فرزندانشان همگی دارای آلل های 1 و 2 از آن ژن خواهند بود. به عبارت دیگر والدین افراد اصطلاحا هموزایگوت هستن و فرزندان آنها هتروزایگوت.

اینها از اصول و مبانی اصلاح نژاد هستند که در سطوح بالاتر استفاده میشوند. نکته بسیار مهم این هست که حیواناتی مانند اسب هزاران ژن دارند که تقریبا تمامی آنها دارای دو یا چند آلل هستند. محتویات آلل های موجود در ژنوم افراد باعث ایجاد تفاوت در عملکرد حیوانات شده و این آلل ها نیز قادر به انتقال به نسل بعد هستند. پس یک اصلاح گر با تمامی این ژن ها سر و کار داشته و باید در انتخاب حیوان برتر این الگوی آللی ژن ها را در نظر بگیرد.

در نظر گرفتن تمامی این آلل ها برای انتخاب بسیار پیچیده بوده و برای حل این مشکل نیاز به استفاده از آمار و احتمالات جهت حل این پازل می باشد. برای درک بهتر پیچیدگی اصلاح نژاد درنظر بگیرید که علاوه بر آللهای ژن ها نواحی بین ژنی نیز که در تنظیم میزان بیان ژن ها نقش دارند و باعث ایجاد تفاوت بین افراد می شوند نیز باید در نظر گرفته شوند. همچینین با پیدایش علم اپیژنتیک این پیچیدگی چند برابر شده به طوری که زمان های زیادی نیاز خواهد بود تا بتوانیم بر این پیچیدگیها غلبه کرده و به حد نهایی اصلاح نژاد برسیم.

در خصوص اپیژنتیک که از موضوعات مورد علاقه بنده هست و تحقیقاتی در این زمینه داشته ام را دوست دارم در فرصتی دیگر مفصل صحبت کنیم. امیدوارم مطلب فراهم شده مفید بوده باشد. بسیار تلاش کردم که تا حد امکان ساده و مفید باشد تا تمامی دوستان بتوانند استفاده نمایند. در مقالات بعدی سعی میکنیم با جنبه های دیگر آشنا شویم که برای مثال چطور این آللها با تکنولوژی های روز دنیا شناسایی می شوند.

دکتر محمود امیری