تاثیر استفاده از سطوح مختلف نشانگرهای خنثی به همراه جایگاه‌های علی و معماری های ژنتیکی مختلف بر صحت پیش بینی ارزش‌های اصلاحی ژنومی در دام های اهلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 متخصص ژنتیک آماری در شرکت آویاژن

4 دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده علوم دامی و شیلات

5 گروه علوم دامی- مرکز تحقیق و توسعه کشاورزی و منابع طبیعی صفی‌آباد دزفول

10.22069/ejrr.2026.23949.2021

چکیده

سابقه و هدف: مهمترین سازه‌هایی که بر صحت پیش‌بینی ژنومی تاثیر می‌گذارند شامل تعداد نشانگرها، روش آماری، فراوانی آلل نادر، وراثت‌پذیری و معماری ژنتیکی می‌باشند که هر یک تحت شرایط ویژه‌ای اثراتشان متفاوت است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر اضافه کردن چندشکلی‌های تک نوکلئوتیدی خنثی (غیرسببی) به مدل آماری بر صحت ارزیابی ارزش اصلاحی با درنظر گرفتن سازه‌های مختلف جمعیت و معماری‌های ژنتیکی مختلف بوده است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش تعداد 10 کروموزوم به طول 100 سانتی‌مورگان شبیه‌سازی شده و روی هر کروموزوم 1000 نشانگر چند‌شکلی تک نوکلئوتیدی دو آللی در نظر گرفته شده که به صورت تصادفی در طول ژنوم پراکنده شدند. در این پژوهش، واریانس فنوتیپی یک و وراثت‌پذیری‌ها بر طبق صفات با وراثت‌پذیری کم، متوسط و بالا به ترتیب 1/0، 2/0 و 5/0 در نظر گرفته شدند. در این شبیه‌سازی، جمعیت‌های با اندازه 1000، 2000 و 4000 فرد مورد استفاده قرار گرفت و تعداد 100 جایگاه صفت کمی روی 10 کروموزوم پراکنده شد. پیش‌بینی‌ها با دو روش کرنل بازتولید فضای هیلبرت و بیز B و مقایسات میانگین با استفاده از روش توکی انجام شد.
یافته‌ها: در همه‌ی سناریوها و با هر دو روش اختلاف معنی‌داری بین در نظر گرفتن جایگاه‌های صفات کمی به تنهایی و همراه با درصدهای مختلف چندشکلی‌های تک نوکلئوتیدی غیرسببی در مدل مشاهده شد. البته در هر دو روش اختلافات معنی‌داری نیز بین درصدهای پایین نشانگرهای خنثی و درصدهای بالا مشاهده شد. در بیشتر سناریوها مثلا زمانی که 10 درصد نشانگرهای خنثی در مدل وجود دارند، پیش‌بینی‌ها صحت بالاتری دارند نسبت به زمانی که 20 درصد، 40 درصد، 60 درصد و 100 درصد از نشانگرهای خنثی وارد مدل می‌شوند. با افزایش وراثت‌پذیری و تعداد افراد جمعیت مرجع صحت پیش‌بینی‌های ژنومی افزایش یافت. در وراثت‌پذیری‌های پایین، درصد افزایش صحت پیش‌بینی با افزایش جمعیت مرجع بیشتر بود. میانگین صحت ارزیابی با استفاده از روش بیز B به جز چند مورد، در زمان قرار دادن جایگاه‌های صفات کمی در مدل و نسبت‌های مختلف نشانگرهای خنثی به طور معنی‌داری دربیشتر سناریوها از روش کرنل بازتولید فضای هیلبرت بیشتر بود. به طور کلی در هر دو روش، بهترین پیش‌بینی‌ها در زمان استفاده از بالاترین وراثت-پذیری و اندازه جمعیت و فقط وارد کردن جایگاه‌های صفات کمی در مدل‌ها رخ داد.
نتیجه گیری: با توجه به این یافته‌ها، شناسایی جایگاه‌های سببی و وارد کردن آنها در ارزیابی‌های ژنومی باعث افزایش سرعت آنالیز و کاهش هزینه‌های تعیین ژنوتیپ می‌گردد و همچنین می‌تواند در ارزیابی‌های ژنومیکی بازده ژنتیکی صفات مهم اقتصادی را از طریق تقویت صحت پیش‌بینی افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of using different levels of noncausal markers along with causal loci and different genetic architectures on the accuracy of predicting genomic values in livestock

نویسندگان [English]

  • masoumeh saleh 1
  • Ayoub Farhadi 2
  • Rostam Abdollahi-Arpanahi 3
  • Mohsen Gholizadeh 4
  • Mahmoud Amiri Roodbar 5
1 breeding Sari Agriculture Sciences & Natural Resources University, Faculty of Animal Science and Fisheries, Department of Animal Science
2 SANRU
3 Statistical Geneticist at Aviagen Inc
4 Sari Agriculture Sciences & Natural Resources University, Faculty of Animal Science and Fisheries, Department of Animal Science
5 Department of Animal Science, Safiabad-Dezful Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education & Extension Organization (AREEO),Dezful
چکیده [English]

Background and objective: The most important factors affecting the accuracy of genomic prediction include the number of markers, statistical method, minor allele frequency (MAF), heritability, and genetic architecture, that each of their effects differs under the specific conditions. The aim of this study was to investigate the effect of adding noncausal SNPs to the statistical model on the accuracy of breeding values by considering different population factors and different genetic architectures.
Materials and methods: In the present study, 10 chromosomes with a length of 100 cM were simulated and on each chromosome 1000 SNP markers of two alleles were considered which were randomly distributed along the genome. In this study, phenotypic variance was assumed 1.0 and heritability was considered as 0.1, 0.2 and 0.5 according to traits with low, medium and high heritability respectively. The population numbers for this simulation were 1,000, 2,000 and 4,000 people and 100 QTLs was distributed on 10 chromosomes. Predictions were done by RKHS and BayesB models and mean comparisons were also made using the Tukey method.
Results: In all scenarios and with both methods, there was a significant difference between considering QTLs alone and with different percentages of noncausal SNPs in the model. However, in both methods, significant differences were observed between low percentages of noncausal markers and high percentages.
In most scenarios, for example, when there were 10% noncausal markers in the model, the predictions were more accurate than when 20%, 40%, 60% and 100%.
The accuracy of genomic predictions increased with the increasing of heritability and the number of individuals in the reference population. In the case of low heritability scenarios, the percentage of increment of predictive accuracy was more than higher heritability with increasing of reference population. The mean of accuracy of evaluations using BayesB method compared RKHS, was significantly different in fitting QTLs in the model and different ratios of noncausal markers in most scenarios except for a few cases. In general, in both methods, the best predictions were made when using the highest heritability and population size and only entering QTLs in the models.
Conclusion: According to these findings, identifying causal sites and incorporating them into genomic assessments increases the rate of analysis and reduces the cost of genotyping. It can also enhance the genetic gain of important economic traits in genomic evaluations by enhancing predictive accuracy.
Conclusion: According to these findings, identifying causal sites and incorporating them into genomic assessments increases the rate of analysis and reduces the cost of genotyping. It can also enhance the genetic gain of important economic traits in genomic evaluations by enhancing predictive accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SNP
  • QTL
  • RKHS
  • BayesB models