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 تولیدمثلی، یکی از مهم‌ترین صفات مؤثر بر عملکرد تولیدی گاو شیرده محسوب می‌شود. در پژوهش حاضر، ارتباط  چندشکلی نوکلئوتیدی موجود در ناحیه اگزون 6 ژن اینترلوکین 2 و ناحیه اگزون 5 ژن اینترلوکین 10، با صفات تولیدمثلی شامل روزهای باز، فاصله گوساله‌زایی، فاصله زایش تا اولین تلقیح، طول دوره آبستنی، مرده زایی، موفقیت تلقیح و بروز سخت‌زایی در گاو هلشتاین مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر، از روش تعیین ژنوتیپ انتخابی برای ارتباط سنجی، دو ژن کاندیدای اینترلوکین 2  و 10  با صفات تولیدمثلی در گاو‌های هلشتاین استفاده شد. بدین منظور، در گام اول، انتخاب حیوانات بر مبنای داده‌های فنوتیپی حد آستانه‌ای توزیع باقی‌مانده صفت روزهای باز مبتنی بر مدل‌های آماری مختلط انجام شد. در مدل مورداستفاده عواملی همچون، اثرات سال تولد، سال زایش، فصل زایش، شکم شیردهی به‌عنوان اثرات ثابت در نظر گرفته شدند و همچنین، اثر حیوان به‌عنوان اثر تصادفی و مقدار تولید شیر،  به‌عنوان کووریت در مدل وارد شدند. درمجموع، تعداد 194 گاو، متشکل از 97 گاو ماده با مقادیر باقیمانده کمتر از حد آستانه‌های میانه و تعداد 97 گاو ماده با مقادیر باقی‌مانده بزرگ‌تر از میانه انتخاب شدند. سپس، استخراج DNA از نمونه‌های خون بر اساس روش نمکی بهینه یافته انجام شد. متعاقباً، واکنش زنجیره‌ای پلیمراز  برای تکثیر قطعات 172 و 325 جفت بازی به ترتیب از نواحی کد شونده اگزون‌های 6 و 5 ژن‌های 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 جایگاه‌های ژنی با صفات روزهای باز، فاصله گوساله‌زایی، فاصله زایش تا اولین تلقیح و طول دوره آبستنی با  آزمون آماری کاکس و برای صفات مرده زایی، نتیجه تلقیح و سخت‌زایی آزمون لجستیک استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که در هر دو جایگاه نشانگری ژن‌های 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 نمونه‌های  گروه اول دارا بودند درحالی‌که، در گروه دوم بیشترین فراوانی به الگوی باندی 6 تعلق داشت. در این جایگاه الگوی باندی 6 بیشترین فراوانی را در کل نمونه‌های موردمطالعه 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 معنی‌داری روی صفت روزهای باز (05/0P<) و طول دوره آبستنی (01/0P<) داشت و جایگاه ژنی اینترلوکین 10 (01/0P<) اثر معنی‌داری بر صفت روزهای باز، داشت.
 
نتیجه‌گیری: با توجه به چندشکلی بالای نواحی موردمطالعه در جمعیت گاوهای هلشتاین و ارتباط این چند شکلی‌ها با صفات تولیدمثلی، می‌توان با تائید نتایج با کمک توالی یابی، این ژن‌ها در برنامه‌های اصلاح نژادی مدنظر 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 nucleotide polymorphisms in interleukin 2 (IL-2: exon 6) and interleukin 10 (IL-10: exon 5) genes with reproductive traits including days open, calving interval, days from calving to first service, gestation length, service success, stillbirth and calving difficulty were examined.
 
Materials and methods: In the present study, the selective genotyping method was used to investigate the relationship between interleukin 2 and 10 candidate genes with reproductive traits in Holstein cows.  Individuals were selected based on their days open residual distribution obtained from a mixed model analysis. In the used model, the effects of year of birth, year of calving, season of calving and lactation number 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 including 97 cows from each tail of the residual distribution, were selected. The DNA was extracted using a modified salting out procedure. Polymerase chain reactions (PCR) using specific primers were implemented to amplify 172 bp and 325 bp of IL-2 and IL-10, respectively. Banding patterns were identified using the PCR-SSCP technique. The Cox test in SAS was used to examine the association between banding patterns with days open, calving interval, days from calving to first service, gestation length. The logistics regression was implemented in SAS for service success, stillbirths and calving difficulty.
 
Results: The results showed the existence of polymorphism for both studied loci. Four different banding patterns in IL-2 and seven different banding patterns in IL-10 were observed. For IL-10 locus, banding patterns 5 and 6 had the highest frequency and pattern 3 showed the least frequency in the individuals with residual values ​​below the mean. Also, in this locus, for the second group with residual values ​​above the mean, the highest frequency of banding patterns was observed for pattern 6 which also had the highest frequency in the entire sample. For IL-2, in the individuals with residual values ​​below the mean, patterns 1 and 2 showed the most and the least frequency, respectively and pattern 4 had the least frequency in the entire sample. Statistical results showed that IL-2 gene had a significant effect on days open (P<0.05) and length of gestation (P<0.01). Also, IL-10 gene had a significant effect on days open (P<0.01).
 Conclusion: Considering the high polymorphism of the studied regions in the population of Holstein dairy cows and the relationship of these polymorphisms with reproductive traits, these genes can be considered in breeding programs by confirming the results with the aid of sequencing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Interleukin
  • Holstein cow
  • Reproductive traits
  • Selective genotyping

مراجع

  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.
نشریه پژوهش‌ در نشخوار کنندگان
دوره 10، شماره 2
شهریور 1401
صفحه 105-118

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار