ارزیابی ارتباط چند شکلی در ژن های اینترلوکین 2 و 10 با صفات تولید مثلی در گاو هلشتاین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استاد، گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سابقه و هدف: بازدهی تولید مثلی، یکی از مهمترین صفات موثر بر عملکرد تولیدی گاو شیرده محسوب می‌شود. در پژوهش حاضر، ارتباط چند شکلی نوکلئوتیدی موجود در ناحیه اگزون 6 ژن اینترلوکین 2 و ناحیه اگزون 5 ژن اینترلوکین 10، با صفات تولید مثلی شامل روزهای باز، فاصله گوساله زایی، فاصله زایش تا اولین تلقیح، طول دوره آبستنی، مرده زایی، موفقیت تلقیح و بروز سخت زایی در گاو هلشتاین مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش ها: در پژوهش حاضر، از روش تعیین ژنوتیپ انتخابی برای ارتباط سنجی، دو ژن کاندیدای اینترلوکین 2 و 10 با صفات تولید مثلی در گاو های هلشتاین استفاده شد. بدین منظور، در گام اول، انتخاب حیوانات بر مبنای داده‌های فنوتیپی حد آستانه ای توزیع باقی مانده صفت روزهای باز مبتنی بر مدل های آماری مختلط انجام شد. در مدل مورد استفاده عواملی همچون، اثرات سال تولد، سال زایش، فصل زایش، شکم شیردهی به عنوان اثرات ثابت در نظر گرفته شدند و همچنین، اثر حیوان به عنوان اثر تصادفی و مقدار تولید شیر، به عنوان کووریت در مدل وارد شدند. در مجموع، تعداد 194 گاو، متشکل از 97 گاو ماده با مقادیر باقیمانده کمتر از حد آستانه های میانه و تعداد 97 گاو ماده با مقادیر باقی مانده بزرگتر از میانه انتخاب شدند. سپس، استخراج DNA از نمونه‌های خون بر اساس روش نمکی بهینه یافته انجام شد. متعاقباً، واکنش زنجیره ای پلیمراز برای تکثیر قطعات 172 و 325 جفت بازی به ترتیب از نواحی کد شونده اگزون های 6 و 5 ژن ‌های اینترلوکین 2 و اینترلوکین 10 با استفاده از آغاز‌گر‌های اختصاصی و شناسایی الگوی باندی مختلف در هر دو ژن با استفاده از روش PCR-SSCP انجام شد. ارتباط الگوهای باندی هر یک از جایگاه های ژنی با صفات روزهای باز، فاصله گوساله زایی، فاصله زایش تا اولین تلقیح و طول دوره آبستنی با آزمون آماری کاکس و برای صفات مرده زایی، نتیجه تلقیح و سخت زایی آزمون لجستیک استفاده شد.
یافته ها: نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که در هر دو جایگاه نشانگری ژن های اینترلوکین 2 و اینترلوکین 10 چند شکلی مشاهده شد. در جایگاه اینترلوکین 2، چهار الگو و در جایگاه اینترلوکین 10 ، هفت الگوی مختلف باندی مشاهده شد. همچنین، در جایگاه اینترلوکین 10 الگوی باندی 5 و 6 بیشترین فراوانی و الگوی باندی 3 کمترین فراوانی را در بین نمونه های گروه اول دارا بودند در حالی‌که، در گروه دوم بیشترین فراوانی به الگوی باندی 6 تعلق داشت. در این جایگاه الگوی باندی 6 بیشترین فراوانی را در کل نمونه های مورد مطالعه داشت. در جایگاه اینترلوکین 2 در گروه اول، الگوی باندی 1 بیشترین فراوانی و الگوی 2 کمترین فراوانی را داشت و در کل جمعیت الگوی 4 کمترین فراوانی را داشت. نتایج نشان داد که جایگاه ژنی اینترلوکین 2 اثر معنی داری روی صفت روزهای باز (05/0P<) و طول دوره آبستنی (01/0P<) داشت و جایگاه ژنی اینترلوکین 10 (01/0P<) اثر معنی داری بر صفت روزهای باز، داشت.
نتیجه گیری: با توجه به چند شکلی بالای نواحی مورد مطالعه در جمعیت گاوهای هلشتاین و ارتباط این چند شکلی‌ها با صفات تولید مثلی، می توان با تایید نتایج با کمک توالی یابی، این ژن ها در برنامه های اصلاح نژادی مد نظر قرار داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the association between polymorphism in Interleukin 2 and Interleukin 10 genes with reproductive traits in Holstein cattle

نویسندگان [English]

  • Akram Taherian-Ghadi 1
  • Ghodrat Rahimi-Mianji 2
  • Mohsen Gholizadeh 3
1 Dep. of Animal Science, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 Dep. of Animal Science, Faculty of Animal Science and Fisheries, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
3 Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
چکیده [English]

Background and objectives: Reproductive efficiency is one of the most important factors influencing dairy cow performance. In the present study, relationship between the polymorphism in interleukin 2 (IL-2: exon 6) and interleukin 10 (IL-10: exon 5) genes with reproductive characteristics including days open, calving interval, days from calving to first duty, gestation period, Service result, stillbirth and calving ease was examined.
Materials and methods: In the present study, the relationship between interleukin 2 and interleukin-10 as two candidate genes with some important reproductive traits in Holstein dairy cows was investigated by means of selective genotyping. Individuals were selected based on their open door residuals obtained from mixed models. In the model used, the effects of year of birth, year of calving, time of calving and lactation were taken into account as fixed effects, and the random effects of the animal and the covariate effect of milk yield were also included in the model. A total of 194 cows, 97 of which were individual cows, were selected from both tails of the residual value distribution. The DNA was extracted using a modified salting out procedure. Polymerase chain reactions (PCR) using specific primers were implemented to amplify fragments of 172 bp and 325 bp of IL-2 and IL-10, respectively. Different banding patterns were identified using the PCR-SSCP technique. The Cox test in SAS was used to examine the association between banding patterns with open days, calving interval, days from calving to first service, gestation duration. The logistics regression was implemented in SAS for service results, stillbirths and calving ease.
Results: The results showed the existence of polymorphism for both loci studied. Four different band patterns in IL-2 and seven different band patterns in IL-10 were observed. At the IL-10 locus, striped patterns 5 and 6 had the highest frequency and pattern 3 showed the lower frequency in the individuals with residual values below the mean. In the second group with residual values above the mean, the highest frequency was observed for pattern 6, which also had the highest frequency in the total samples. For IL-2, patterns 1 and 2 showed the greatest and lesser frequency, respectively, in the individuals with residual values below the mean. Pattern 4 had the lower frequency in this locus. Statistical results showed the significant association of IL-2 on open days and length of gestation. In addition, IL-10 had the significant effect on open days.
Conclusion: Taking into account the polymorphisms in the studied regions for the population of Holstein dairy cows and the association of these polymorphisms with reproductive traits, following confirmation of the results using sequencing approach, these regions could be considered in animal breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Interleukin
  • Holstein cow
  • Reproductive traits
  • Selective genotyping
  1. Alluwaimi, A.M., Rossito, P. , Leutenegger, C.M., Farver, T. B., Smith, W.L. and Cullor, JS. 2003. The cytokines marker in the Staphylococcus aureus mastitis of bovine mammary gland. Journal of Veterinary Medicine. 50: 105–111
  2. Amills, M., Ramiya, V., Norimine, J., Colleen, O. and Lewin, H.A. 2002. Reduced IL-2 and IL-4 mRNA Expression in CD4+ T Cells from Bovine Leukemia Virus-Infected Cows with Persistent Lymphocytosis. Virology. 304, 1-9
  3. Babbage, S.J., Arkwright, P. , Vince, G. S., Perrey, C., Pravica, V., Quenby, S., Bates, M. and Hutchinson, I.V. 2001. Cytokine promoter gene polymorphisms and idiopathic recurrent pregnancy loss. Journal of Reproductive Immunology. 1: 21-27.
  4. Bhattacharya, T , Badola, S., Kumar, P., Shukla, A. and Sharma, A. 2002. PCR-RSP study of IL-2 gene in cattle and buffalo. In: Proceedings of the 7th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production (August 19–23, 2002), Montpellier, France
  5. Bovenhuis, H. and Spelman, R.J. 1998. Selective genotyping to detect QTL for multiple traits in outbred populations. Proceedings of the 6th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, Armidale, Australia 26: 241-244.
  6. Daher, S., Shulzhenko, N., Morgun, A., Mattar, R., Rampim, G. , Camano, L. and DeLima, M. G. 2003 Associations between cytokine gene polymorphisms and recurrent pregnancy loss. Journal of Reproductive Immunology. 58: 69-77.
  7. Del, M., Schneider, P., Strandberg, E., Ducrocq, V. and Roth, A. 2005. Survival analysis applied to genetic evaluation for female fertility in dairy cattle. J. Dairy Sci. 88: 2253-2259.
  8. Dematawewa, C.M.B. and Berger, P.J. 1998. Genetic and phenotypic parameters for 305-day yield, fertility and survival in Holsteins. Journal of Dairy Science. 81: 2700-2709.
  9. Diez, B., Nicolar, R., Goldeano, A., Cisterna, R. and Canavate, M. 1991. Kinetics and regulation of NK activity by IL-2 and interferon in acute toxoplasmosis. Journal of Immunology. 34: 673-677.
  10. Farin, P., Slenninq, B., Correa, M. and Britt, J. 1994. Effects of calving season and milk yield on pregnancy risk and income in North Carolina Holstein cows. Journal of Dairy Science. 77: 1848-1855.
  11. Fisher, S.R., Beever, J. and Lewin, H.A. 1997. Genetic mapping of five human chromosome 4 orthologous to bovine chromosome 6 and 17. Animal Genetics. 28: 253–257.
  12. Fu, W.Q. and Sill, B. 2007. Correlation of T lymphocyte subsets and serum IL-2, IL-10 with spontaneous abortion. Jiangsu Medical Journal. 33: 328-329.
  13. Henshall, J. and Goddard, M.E. 1999. Multiple-trait mapping of quantitative trait loci after selective genotyping using logistic regression. Genetics. 151: 885–894.
  14. Kamali-Sarvestani, E., Zolghadri, J., Gharesi-Fard, B. and Sarvari, J. 2005. Cytokine gene polymorphisms and susceptibility to recurrent pregnancy loss in Iranian women. Journal of Reproductive Immunology. 65: 171-178.
  15. Lander, E.S. and Botstein, D. 1989. Mapping mendelian factors underlying quantitative traits using RFLP linkage maps. Genetics. 121: 185–199.
  16. Lee, L., Ferguson, J. and Galligan, D. 1989. Effect of disease on days open assessed by survival analysis. Journal of Dairy Science. 72: 1020-1026.
  17. Madrid, S., Lopez, A. and Echeverri, J. 2015. INHA A 192G polymorphism and its association with dairy traits in Antioquia Holstein cattle. Archive Zootecnia. 64: 147-154.
  18. Miller, S.A., Dykes, D.D. and Polesky, H.F. 1988. A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells. Nucleic Acids Research. 16: 1215.
  19. Moore, K.W., de Waal, M.R., Coffman, R.L. and O'Garra A. 2001. Interleukin-10 and the interleukin-10 receptor. Annual Review Immunology. 19: 683-765.
  20. Muhaghegh-Dolatabady, M. 2014. Single Nucleotide Polymorphism in the Promoter Region of Bovine Interleukin 8 Gene and its Association with Milk Production Traits and Somatic Cell Score of Holstein Cattle in Iran. Iranian Journal of Biotechnology. 1: e1016
  21. Prakash, V., Bhattacharya, T. , JyotsanaN, B. and Pandey, O.P. 2011. Molecular Cloning, Characterization, Polymorphism, and Association Study of the Interleukin-2 Gene in Indian Crossbred Cattle. Biochemical genetics. 49(9): 638-644
  22. Raghupathy, R., Makhseed, M., Azizieh, F., Omu, A., Gupta, M. and Farhat, R. 2000. Cytokine production by maternal lymphocytes during normal human pregnancy and in unexplained recurrent spontaneous abortion. Human Reprodion.15: 713–8.
  23. Saito, S., Tsukaguchi, N., Hasegawa, T., Michimata, T., Tsuda, H. and Narita, N. 1999. Distribution of Th1, Th2 and Th0 and Th1/Th2 cell ratios in human peripheral and endometrial T cells. American journal Reproductive Immunology. 42: 240–5.
  24. Samir, M., Glister, C., Mattar, D., Laird, M. and Knight, P.G. 2017. Follicular expression of pro-inflammatory cytokines tumour necrosis factor-alpha (TNFalpha), interleukin 6 (IL6) and their receptors in cattle: TNF alpha, IL6 and macrophages suppress thecal androgen production in vitro. Reproduction. 154: 35-49
  25. Shang, D.K., Zheng, X.Q. and Yan, W.H. 2008. The significance of the serum Th1/Th2 cytokine leves in the recurrent spontaneous abortions. Chinese Journal of Birth Health and Heredity. 16: 25-26.
  26. Stassi, A.F., Baravalle, M. , Belotti, E.M.  Amweg, A.N., Angeli, E., Velazquez, M.M.L., Re, F., Salvetti, N.R. and Ortega, H.H.  2018. Altered expression of IL-1beta, IL-1RI, IL-1RII, IL-1RA and IL-4 could contribute to anovulation and follicular persistence in cattle. Theriogenology. 110: 61-73
  27. Verschoor, C.P., Pant, S.D., You, Q., Schenkel, F.S., Kelton, D and Karrow, N.A. 2010. Polymorphisms in the gene encoding bovine interleukin-10 receptor alpha are associated with Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis infection status. BMC genetics. 11: 23.