چندشکلی جایگاه ژنی MHC-DAB II در ماهی فیتوفاگ (Hypophthalmicthys molitrix) تکثیرشده به روش نیمه طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، بخش زیست فناوری، تهران

2 استاد گروه شیلات دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس واحد نور

3 استاد گروه ژنتیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

ماهی فیتوفاگ (Hypophthalmichthys molitrix) با اختصاص بخش اعظم تولید ماهیان آب شیرین، جایگاه ویژه ای در صنعت آبزی پروری کشور دارد. روش رایج برای تکثیر این گونه در کشورمان، روش نیمه-طبیعی است که یکی از بارزترین ویژگیهای آن فراهم شدن فرصت انتخاب جفت برای مولدین می باشد. با توجه به اهمیت مجموعه ژنی MHC در بروز رفتارهای جنسی و نقش تاریخی آن در پروسه تکامل موجودات زنده به ویژه از لحاظ مسایل ایمنی، الگوهای تنوع این جایگاه ژنی بین دو نسل از ماهی فیتوفاگ پرورشی مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد 33 مولد نر و ماده فیتوفاگ در قالب دو گروه مستقل به روش نیمه طبیعی تکثیر شده و لاروهای حاصل از هر گروه نمونه برداری گردید. با استفاده از داده های ثبت شده در بانک ژن جهانی و طراحی پرایمر مناسب، جایگاه ژنی MHC-DAB در مولدین و لاروهای حاصله با روش SSCP مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز فراوانی شش الگوی ژنوتیپی متفاوت به دست آمده در بین گروه ها بیانگر افزایش سطح هتروزیگوسیتی مشاهده شده (1) در برابر مقدار قابل انتظار (660/0-709/0) بوده است. انحراف از تعادل هاردی-وینبرگ در غالب گروه های مورد بررسی مشاهده شد و بخش عمده واریانس ژنتیکی به اختلافات درون فردی اختصاص یافت. الگوی توزیع ژنتیکی و تنوع بالای جایگاه MHC-DAB همزمان با حفظ تعداد الل ها در میان لاروها در مقایسه با والدین بیانگر جریان انتخاب مثبت می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

MHC-DAB II gene polymorphism in silver carp (Hypophthalmicthys molitrix) propagated by semi-natural method

نویسندگان [English]

  • Elham Jorfi 1
  • MohammadReza Kalbassi 2
  • Majid Sadeghizadeh 3

1 Iranian Fisheries Science and Research Institute, Biotechnology Dept., Tehran

2 Professor in Fisheries group, Natural Resources Dept., Tarbiat Modares University, Noor.

3 Professor, Department of Genetics, Faculty of Biological Sciences, Tarbiat Modares University

چکیده [English]

Silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) as the major species in total production of freshwater fish, has a special place in the aquaculture industry of Iran. The common method for breeding of this species in our country is semi-natural which provides the brooders opportunities for mate selection that is one of the most striking features in this method. Given the importance of MHC gene complex to sexual behaviors and its historical role in the process of evolution of living organisms especially in terms of safety issues, various patterns of mentioned loci between two generations of Silver carp were studied. 33 males and female silver carp were reproduced in two independent groups by semi-natural method after that larvae in each group were sampled. Using data in NCBI and designing the appropriate primer, MHC-DAB loci of the parents and their F1 were studied by SSCP method. Analysis of six different genotypes between the samples indicated an increased level of observed heterozygosity (1) compare to the expected value (0.660 -0.709). Deviation from Hardy-Weinberg equilibrium was observed in most groups and the main share of genetic diversity assigned to individual differences. The pattern of genetic diversity distributed in larvae and high variation of MHC-DAB loci meanwhile retaining number of the alleles, represents a positive selection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silver carp
  • Semi-natural propagation
  • MHC gene complex
  • Genetic diversity

چندشکلی جایگاه ژنی MHC-DAB II در ماهی فیتوفاگ

(Hypophthalmicthys molitrix) تکثیرشده به روش نیمه طبیعی

الهام جرفی1،2*، محمدرضا کلباسی مسجدشاهی2* و مجید صادقی زاده3

1 ایران، تهران، آموزش و ترویج کشاورزی، سازمان تحقیقات، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور

2 ایران، نور، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم دریایی و منابع طبیعی، گروه شیلات

3 ایران، تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم زیستی، گروه ژنتیک

تاریخ دریافت: 29/05/1398          تاریخ پذیرش: 24/02/1399

چکیده

ماهی فیتوفاگ (Hypophthalmichthys molitrix) بخش اعظم تولید ماهیان آب شیرین کشور را بخود اختصاص داده و جایگاه ویژه ای در صنعت آبزی پروری کشور دارد. روش رایج برای تکثیر این گونه در کشورمان، روش نیمه­طبیعی است که یکی از بارزترین ویژگی­های آن فراهم شدن فرصت انتخاب جفت برای مولدین است. با توجه به اهمیت مجموعه ژنی MHC در بروز رفتارهای جنسی و نقش تاریخی آن در روند تکامل موجودات زنده بویژه از لحاظ مسایل ایمنی، الگوهای تنوع این جایگاه ژنی بین دو نسل از ماهی فیتوفاگ پرورشی مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد 33 مولد نر و ماده فیتوفاگ در قالب دو گروه مستقل به روش نیمه طبیعی تکثیر شد و لاروهای حاصل از هر گروه نمونه برداری گردید. با استفاده از داده­های ثبت شده در بانک ژن جهانی و طراحی پرایمر مناسب، جایگاه ژنی MHC-DAB در مولدین و لاروهای حاصله با روش SSCP مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز فراوانی شش الگوی ژنوتیپی متفاوت بدست آمده در بین گروه­ها بیانگر افزایش سطح هتروزیگوسیتی مشاهده شده (1) در برابر مقدار قابل انتظار (660/0-709/0) بوده است. انحراف از تعادل هاردی-وینبرگ در غالب گروه­های مورد بررسی مشاهده شد و بخش عمده واریانس ژنتیکی به اختلافات درون فردی اختصاص یافت. الگوی توزیع ژنتیکی و تنوع بالای جایگاه MHC-DAB همزمان با حفظ تعداد آلل­ها در میان لاروها در مقایسه با والدین بیانگر جریان انتخاب مثبت است. آنالیز تلاقی­های صورت­گرفته میان مولدین بیانگر وجود گزینشی هدفمند و به احتمال زیاد با دخالت ژن­های شاخصی همچون MHC-DAB است که هدف نهایی آن برقراری توازن در تنوع ژنتیکی نتاج و افزایش شایستگی­های آن جهت افزایش بقا و پایداری است. نتایج این تحقیق نشان داد جایگاه ژنی MHC-DAB شاخصی مناسب برای ارزیابی ژنتیکی جمعیت­ها است.

واژگان کلیدی: فیتوفاگ، تکثیر نیمه­طبیعی ، مجموعه ژنی MHC، تنوع ژنتیکی

* نویسندگان مسئول، تلفن: 02188381078 ، پست الکترونیکی: e.jorfi@areeo.ac.ir و kalbassi_m@modares.ac.ir

مقدمه

 

بخش اعظم تولید آبزیان در سطح جهان به ویژه قاره آسیا به خانواده کپورماهیان پرورشی اختصاص دارد. براساس آخرین آمار ارائه شده از سوی فائو از میان حدود 8/47 میلیون تن تولید ماهیان آب شیرین در سال 2016 در آسیا، تقریبا 4/19 میلیون تن به خانواده کپورماهیان پرورشی تعلق داشته و فیتوفاگ (Hypophthalmichthys molitrix) با تولید 2/5 میلیون تن پس از کپور علفخوار، بیشترین حجم تولید را دارا بوده است. همزمان در کشور ما ماهی فیتوفاگ با تولیدی معادل110 هزار تن از تولید کل کپورماهیان پرورشی به میزان 201 هزار تن، بالاترین سهم تولید و پرورش را به خود اختصاص داده­است (6). خاستگاه اصلی کپورماهیان پرورشی مناطق جنوبی و مرکزی چین و رودخانه آمور در روسیه است که به بیش از 80 نقطه مختلف دنیا معرفی گردیدند (12). گله­های موجود در کارگاه­های متعدد تکثیر و پرورش کشورمان حاصل چند مرحله واردات و تکثیر مداوم آنها در طول دهه­های اخیر بوده­است. اجرای بهینه مدیریت مولدین در کارگاه­های تکثیر، نیازمند آگاهی از ویژگی­های زیستی بویژه شاخص­های تولیدمثلی و تاثیر بالقوه تغییرات ژنتیکی بر بازده تولیدمثلی مولدین است. تنوع ژنتیکی (Genetic diversity) شاخص مهمی از تنوع زیستی است که توانایی سازش (Adaptation) در برابر شرایط متغیر و نامساعد محیطی را برای یک جمعیت فراهم می­نماید (10). در رابطه با صنعت آبزی­پروری درک مکانیسم این تغییرات ژنتیکی، پایش آن و تعیین روش مدیریتی متناسب آن از مهم­ترین عناصر یک مدیریت موفق است (9). مسلماً فراهم­نمودن بچه­ماهی برای تامین نسل بعدی مولدین کارگاه و پایداری این فعالیت، یکی از اهداف اصلی پرورش آبزیان است. از طرفی روش­های مورد­استفاده در تکثیر آبزیان تقریباً همواره با ویژگی­های رفتار تولیدمثلی گونه موردنظر یا بعبارتی رقابت جنسی و فرصت برای انتخاب جفت تعامل دارند. یکی از مهم­ترین کارکردهای انتخاب جفت، فراهم­نمودن امکان گزینش فردی با صفات فنوتیپی مناسب و انتقال صفات مرتبط با شایستگی بقا به فرزندان حاصله است. در انتخاب جفت وابسته به جنسیت نظر بر این است که وجود تلاقی­های غیرتصادفی و جهت­دار منشأ اصلی پلی­مورفیسم در ژن­های MHC است. در واقع یکی از فرضیه­های مطرح در این­باره، انتخاب جفت وابسته به MHC به شکل غیرهمسان (Disassortative) است که با تولید فرزندانی با مجموعه متنوع از آلل­های MHC امکان پاسخ­های ایمنی بهتر در برابر پارازیت­ها را در مقایسه با افراد دارای تنوع کمتر ایجاد می­نمایند (15).  مطالعات فراوانی در این ارتباط از جمله در انسان و موش نشان داده­اند که مولدین بیشتر تمایل به تلاقی با افرادی دارند که واجد ژن­های MHC متفاوت از آنها هستند. این ترجیح از طریق پیام­های بویایی صورت می­گیرد ضمن آن که تحقیقات تاثیر ژن­های MHC را بر مولکول­های بویایی مختص هر فرد را اثبات نموده­است. همبستگی موجود بین تمایلات خاص انتخاب شریک جنسی وابسته به ژن­های MHC و تولید نتاجی با هتروزیگوسیتی بالاتر، می­تواند به افزایش مقاومت نسبت به بیماری­ها منجر شود. همچنین از آنجایی که افراد مشابه از نظر MHC احتمالاً باهم قرابت نزدیکی دارند، شناسایی خویشاوندان و پرهیز از تلاقی با آنها بمنظور کاهش پیشامد همخونی می­تواند یکی دیگر از عملکردهای این ژن باشد (16). مطالعه Landry و همکاران (13) درباره ارتباط ژن­های MHC با انتخاب جفت در آزادماهی (Salmo salar) با کمک دو نشانگر ریزماهواره و MHC نشان داد که ماهی مولد جفت خود را بر مبنای افزایش هتروزیگوسیتی از نظر MHC در نتاج برمی­گزیند. با بررسی تعداد آلل­های مشترک و فاصله ژنوتیپی بین والدین در جایگاه MHC، مشخص شد که آزادماهی اقیانوس اطلس جفت خود را به نحوی انتخاب می­نماید که هتروزیگوسیتی فرزندان در MHC بویژه در محل اتصال پپتید افزایش یابد که احتمالاً حاصل آن دفاع بهتر در برابر پارازیت­ها و پاتوژن­ها است (13). نتایج مشابهی در گونه­های دیگری همچون ماهیان سه­خاره (Gastreosteus aculeatus) (2)، قزل­آلای قهوه­ای (Salmo trutta L.) (7)، ماهی رز بیترلینگ (Rhodeus ocellatus) (3)، صخره­ماهیان گونه Sebastes spp. (11) و آزادماهی چینوک (Evans و همکاران، 2012) مشاهده شده­است.

مطالعات قبلی درباره ماهی فیتوفاگ نشان از وجود رفتارهای تولیدمثلی بین جنس­های نر و ماده قبل از تخم­ریزی داشته ضمن آن که تخم­ریزی به صورت چند مرحله­ای و در دفعات مکرر انجام شده­است (12). روش مرسوم در کارگاه­ها برای تکثیر ماهی فیتوفاگ، روش نیمه­طبیعی یا تکثیر در حوضچه­های گرد است که فرصت انتخاب جفت را برای مولدین ایجاد می­کند و این موضوع از جهت ژن­هایی همچون مجموعه ژنی MHC که در تشخیص میزان خویشاوندی نقش مهمی دارند، قابل تامل است. لذا هدف در مقاله فعلی مطالعه مولدین فیتوفاگ و نسل اول حاصل از آنها، ارزیابی وضعیت تنوع مجموعه ژنی MHC و نحوه توزیع فراوانی آن در میان مولدین و فرزندان است.

مواد و روشها

تکثیر مولدین فیتوفاگ در طول فصل تکثیر (اواخر اردیبهشت تا اوایل تیرماه) به روش نیمه­طبیعی (استخر گرد) در کارگاه آبزی­گستران­امروز، واقع در شهرستان شوشتر، استان خوزستان (01/32 عرض شمالی و 86/48 طول غربی) انجام شد و و از لاروهای حاصله و مولدین شرکت­کننده در هر یک از تیمارها نمونه­برداری انجام­شد. برای این منظور مجموعاً تعداد 16 مولد ماده  و 18 مولد نر ماهی فیتوفاگ طی دو عملیات مستقل (در دو هفته متوالی) تکثیر شدند. در عملیات تکثیر نیمه­طبیعی1 (Semi-natural1 (Semi1))، 8 مولد ماده با میانگین وزنی (g16/438±5320) و 7 مولد نر با میانگین وزنی (g72/192±4150) و در عملیات تکثیر نیمه­طبیعی2 (Semi-natural2 (Semi2)) تعداد 8 مولد ماده (g 81/250±75/5313) و 10 مولد نر (g3/496±6220) مورداستفاده ­قرارگرفتند. پس از تزریق هورمون جهت القای مولدین و تامین شرایط مناسب در استخرهای گرد و بروز رفتارهای جفت­یابی در مولدین، تخم­ریزی آغاز گردید. پس از جمع آوری تخم­ها و انتقال آنها به انکوباتور مراحل بعدی تکاملی تا حصول لارو طی گردید. ضمن برداشت باله دمی از مولدین هر دو گروه از عملیات تکثیر نیمه طبیعی، لاروهای مربوط به هرکدام نیز نمونه برداری شدند. بمنظور بررسی جایگاه ژنی MHC-DAB از توالی مشابه در ماهی کپور معمولی (با شماره دسترسی Z47757 در بانک ژن) الگوبرداری گردید (19) و آغازگرهای مناسب از طریق سفارش به شرکت (Macrogene, Korea) تهیه شد.

 

جدول1- مشخصات جایگاه مورداستفاده در آنالیز مجموعه ژنی MHC

نام آغازگر

توالی آغازگر

Tm(ͦC)

منبع

ex2F

5′-tctgacataactgtaatgctgc-3′

59

Yu و همکاران، 2013

(شماره دسترسی NCBI:Z47757)

ex2R

5′-caggagagatcagagtcttg-3′

59

 

 

پس از بهینه­سازی شرایط PCR، واکنش پلی­مراز با استفاده از دستگاه ترموسایکلر BIO-RAD(T100) و در حجم 20 میکرولیتر از محلول پایه Ampliqon انجام شد که شامل MgCl2 با غلظت mM 5/1، بافر 1X، 2 واحد آنزیم Taq،400 میکرومولار dNTP، 2/0میکرومولار از هر جفت آغازگر رفت و برگشت (Macrogen, Korea) ، 100ng DNA و آب مقطر استریل (تزریقی) تا رسیدن به حجم نهایی بود. برای تکثیر اختصاصی این جایگاه ژنی شرایط واکنش بدین شرح تعیین شد: واسرشته سازی اولیه در دمای °C94 به­مدت 3 دقیقه پس از آن واسرشته سازی در °C94 به­مدت 30 ثانیه، اتصال آغازگر با دمای °C59 به­مدت 30 ثانیه و بسط در دمای °C72 به­مدت 50 ثانیه با تعداد 35 چرخه و نهایتا برای اتمام تکثیر، بسط پایانی با دمای °C72 بمدت 10 دقیقه انجام شد. بمنظور اجرای فرایند واسرشته­سازی محصول PCR (SSCP)، مقدار 5 میکرولیتر از فرآورده با 15 میکرولیتر محلول واسرشته­ساز SSCP (بافر بارگذاری فرمامید، NaOH (1/0مولار)، TBE (نیم مولار))در یک میکروتیوب بمدت ده دقیقه در دمای °C95 قرار داده­شد. سپس ضمن قرارگیری در معرض شوک سرما با استفاده از باکس حاوی یخ و حصول ساختار سه بعدی برای DNAهای تک­رشته­ای (15 دقیقه) برای راندن در ژل پلی­اکریلامید همراه با یک دستگاه مبرد (DESAGA) بارگذاری شدند و الکتروفورز با جریان الکتریسیته بمیزان 10 ولت بازای هر سانتی­متر از ژل و بمدت 18 ساعت برقرار گردید. رنگ­آمیزی ژل با استفاده از نیترات نقره طبق روش (4) انجام شد. پس از ارزیابی الگوی نواربندی در میان نمونه­های SSCP شده و مقایسه آنها با نتایج بدست­آمده در مطالعات پیشین (19)، انواع آلل­های به­دست­آمده شناسایی­گردید. بمنظور تایید الگوی بدست­آمده با روش تعیین­توالی، قطعه ژنی کلون شده در الگوهای متنوع ژنوتیپی جهت تعیین توالی به شرکتMacrogene  (کره جنوبی) ارسال گردید. از نرم­افزار Gel Scanner (Ver. 1.3) برای ارزیابی باندهای حاصل در ژل­های پلی‌آکریل‌آمید بهره برده شد. برای انجام آنالیزهای مربوط به ترکیب و تنوع نوکلئوتیدی از گزینه Blast در سایت بانک ژن جهانی (NCBI) و نرم­افزار DnaSp 5.10 (14) استفاده­شد. داده­های بدست­آمده از ژنوتیپ­های جمعیت­ها به برنامه صفحه گسترده Excel 2007 انتقال یافته، مرتب­سازی شدند. شاخص­های تنوع ژنتیکی در میان جمعیت­ها شامل فراوانی آللی، هتروزیگوسیتی مشاهده­شده و موردانتظار، وضعیت جمعیت با توجه به شاخص هاردی-وینبرگ و تمایز بین جمعیت­ها با کمک برنامه­های POPGENE (1.32)، GenAlEx (6.41) بررسی شدند. غنای آللی و تنوع ژنتیکی، شاخص­هایی همچون FST، فاصله Nei و آنالیز AMOVA با استفاده از نرم­افزار GenAlEx و FSTAT محاسبه شد.

نتایج

محصول واکنش PCR مربوط به جایگاه DAB ژنوم MHC کلاسII ماهی فیتوفاگ با وزن حدود bp 350 بدون هیچ­گونه باند جانبی در نمونه­های مورد مطالعه بدست­آمد. نتایج SSCP محصول PCR مربوط به DNA بدست­آمده از مولدین و لاروهای هر گروه تکثیر یعنی Semi1 و Semi2 نشان داد که جایگاه MHC-DAB II در کل نمونه­ها، 6 ژنوتیپ متمایز ایجاد نموده است (شکل1) که فراوانی هر یک در دو گروه مورد مطالعه و مولدین هر گروه در شکل 2 مشاهده می­شود.

 

شکل1- الف- محصول PCR جایگاه MHC-DAB کلاسII در ماهی فیتوفاگ، در آگارز یک درصد (M: نشانگر وزنی استاندارد). ب- آنالیز SSCP ژن MHC-DAB در ماهی فیتوفاگ و شش ژنوتیپ مختلف حاصله.

شکل2- نمودار فراوانی ژنوتیپ­های مختلف جایگاه MHC در مولدین و دو گروه از لاروهای حاصل از تکثیر نیمه­طبیعی ماهی فیتوفاگ (الف و ب: فراوانی ژنوتیپی بین لاروهای گروه تکثیر نیمه­طبیعی 1 و 2؛ ج و د: فراوانی ژنوتیپی بین مولدین گروه تکثیر نیمه­طبیعی 1و 2).

 

پس از هم­ردیف­نمودن توالی­های بدست­آمده در آلل­های شناسایی شده جایگاه MHC-DAB و مقایسه آنها با توالی گونه مرجع (کپور معمولی)، صحت توالی­های مذکور مورد تایید قرار گرفت. بنا بر نتایج آنالیز با نرم­افزار DnaSp، میانگین اختلاف در جایگاه­های همسان (dS) و غیر همسان (dN) بین آلل­ها، بترتیب معادل 25/0 و 30/0 و نسبت این دو عامل برابر با 2/1 بدست آمد.

داده­های مربوط به آنالیز تنوع ژنتیکی در جایگاه MHC، از جمله میزان هتروزیگوسیتی، تعداد مؤثر آللی، شاخص تثبیت برای هریک از جمعیت­های مورد مطالعه درباره والدین مشارکت­کننده در دو گروه تکثیر نیمه­طبیعی و لاروهای هر یک، در جدول1 مشاهده می­شود. در همه گروه­ها تعداد آلل­ها بین گروه­های والدینی و لاروها ثابت و برابر با 4 بود و از این نظر اختلافی بین مولدین و لاروهای حاصله در هر گروه مشاهده نشد.

 

جدول2- آنالیز تنوع ژنتیکی در ژنوم MHC در مولدین و لاروهای حاصل از گروه­های تکثیرشده به­روش نیمه­طبیعی در ماهی فیتوفاگ

F

uHe

He

Ho

I

Ne

Na

N

جمعیت

شیوه تکثیر

516/0-

664/0

660/0

1

206/1

939/2

4

80

L1

تکثیر  نیمه­طبیعی Semi1

457/0-

714/0

686/0

1

271/1

189/3

4

13

P1

486/0-

689/0

673/0

1

239/1

064/3

4

میانگین

029/0

025/0

013/0

0

032/0

125/0

0

SE (انحراف معیار)

454/0-

692/0

688/0

1

259/1

201/3

4

80

L2

تکثیر  نیمه­طبیعی Semi2

410/0-

732/0

709/0

1

305/1

436/3

4

16

P2

432/0-

712/0

698/0

1

282/1

319/3

4

میانگین

022/0

020/0

011/0

0

023/0

118/0

0

SE (انحراف معیار)

(N: تعداد افراد بررسی­شده در هر گروه، Na: تعداد آلل مؤثر، Ne: اندازه مؤثر آلل­ها، Ho: هتروزیگوسیتی مشاهده­شده، He: هتروزیگوسیتی موردانتظار،uHe: هتروزیگوسیتی موردانتظار نااریب (اصلاح شده)، F: شاخص تثبیت، P1 و P2: مولدین مورداستفاده در تکثیر نیمه­طبیعی 1و 2، L1 و L2: لاروهای حاصله در تکثیر نیمه­طبیعی 1 و 2)

جدول3- آزمون مربع­کای جمعیت­های موردبررسی در میان والدین (P) و لاروهای (L) دو گروه 1 و 2 تکثیرشده به روش نیمه­طبیعی در ماهی فیتوفاگ

معنی­داری

احتمال

مربع کای

درجه آزادی

جمعیت

***

000/0

936/69

6

L1

ns

077/0

375/11

6

P1

***

000/0

470/51

6

L2

ns

029/0

055/14

6

P2

سطوح معنی­داری در سه سطح مختلف و عدم معنی­داری نیز با ns مشخص شده­اند

(ns =not significant, * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001)

 

تعداد مؤثر آلل (Ne) در این جایگاه ژنی دامنه­ای بین 93/2 در میان لاروهای Semi1 تا 43/3 در مولدین گروه Semi2 را نشان می­دهد که نسبت به تعداد آلل مشاهده­شده، در گروه دوم سطح بالاتری از Ne را شاهد هستیم. هتروزیگوسیتی مشاهده­شده در بین همه گروه­ها یکسان است. از مقایسه هتروزیگوسیتی موردانتظار بین دو گروه دامنه­ای بین 660/0 در لاروهای گروه اول تا 709/0 در مولدین Semi2 حاصل شده­ و از نظر هتروزیگوسیتی نااریب (UHe) نیز وضعیتی متقارن با He بدست­آمده ­است شاخص تثبیت (F) از 410/0- در مولدین گروه Semi2 تا 516/0- در میان لاروهای گروه دوم متغیر بوده که در همه گروه­ها مقادیری منفی از این پارامتر قابل مشاهده­است (جدول2). آزمون کای-اسکور بمنظور بررسی احتمال انحراف از تعادل هاردی-وینبرگ بیانگر وجود انحراف از تعادل مذکور در میان فرزندان هر دو گروه تکثیر نیمه طبیعی 1 و 2 بوده است (جدول3). شاخص Fst که بیانگر تغییرات هتروزیگوسیتی در سطح زیرجمعیت نسبت به کل جمعیت است، برابر با 005/0 و فاقد معنی­داری ارزیابی شد. آزمون واریانس مولکولی (AMOVA) بر روی داده­های حاصل از جایگاه MHC-DAB نشان­داد سهم عمده (تقریباً کل مقدار واریانس) به تفاوت­های درون­فردی مرتبط است و مقادیر تمایز درون­جمعیتی و بین­جمعیتی برای این جایگاه بسیار ناچیز است.

بحث و نتیجه­گیری

آنالیزهای جمعیتی با استفاده از داده­های حاصل از تنوع جایگاه MHC-DAB در نمونه­های مختلف والدین و لاروها در گروه­های تکثیر نیمه­طبیعی، نشان داد که اولا تعداد آلل­های منتقل شده از والدین به فرزندان برابر بوده، اندازه مؤثر آللی در گروه Semi2 نسبت بهSemi1 فاصله کمتری بین والدین و فرزندان نشان می­دهد. در رابطه با هتروزیگوسیتی مشاهده­شده همه گروه­ها بطور نسبی سطح بالایی از این شاخص را نشان دادند و اختلاف معنی­دار مشاهده نشد (05/0P>). از نظر انطباق با تعادل هاردی –وینبرگ نیز با وجود مشاهده وضعیت متعادل در گروه­های والدینی، خروج از تعادل در لاروهای هر دو گروه کاملاً مشهود است که با توجه به افزایش سطح هتروزیگوسیتی در این جایگاه ژنی در فرزندان، چنین نتیجه ای دور از انتظار نیست (18). از نظر شاخص­های مرتبط با تمایز جمعیتی مشخص گردید با وجود مقادیر بسیار جزئی Fst برای مقایسه­های بین­جمعیتی، بخش عمده واریانس اختلاف در MHC-DAB به تفاوت­های درون­فردی تعلق دارد. همچنین در مطالعه مشابهی که Rakus و همکاران (17) با استفاده از جایگاه MHC-DAB بر روی لاین­های مختلف ماهی کپور انجام دادند، نتیجه مشابهی بدست آمد بطوری که 2/80 درصد از تنوع این جایگاه به سطوح درون فردی اختصاص یافت. در مجموع با توجه به نتایج حاصله در رابطه با تکثیر نیمه­طبیعی فیتوفاگ و الگوی توزیع آللی در جایگاه MHC-DAB از والدین به فرزندان در مقایسه با تنوع بالای مورد انتظار در MHC II بطور کلی (در مقایسه با سایر گونه­ها و نه تنها کپور معمولی)، با وجود تعداد محدود آلل­ها در این جایگاه شواهدی از وجود انتخاب مثبت در میان همین تعداد آلل بدست آمد ضمن آن که تنوع آللی بین دو نسل حفظ شد. Hedrick و همکاران (8) چنین بیان نموده­اند که در برخی گونه­ها، جمعیتی که تنوع نسبتاً کمی از MHC را نشان می­دهد، همان آلل­های موجود بقدری حالت انشعاب و واگرایی را از خود نشان می­دهند تا بتوانند هدف غایی این ژن را که همانا شناسایی دامنه وسیع­تری از انواع پاتوژن­هاست، بدست­آورند. با توجه به این که اساساً ماهی فیتوفاگ بومی کشور ما نیست و در ارتباط با تنوع واقعی این جایگاه در این گونه نیز اطلاعاتی وجود ندارد لذا قضاوت درباره تنوع این جایگاه به شکل اصلی و مبدئی میسر نبوده و تنها به آنچه موجود است، محدود می­شود. طبق گزارش­های شفاهی و رسمی محققین کشورمان (1) و مشاهدات نگارنده، در دهه اخیر، تلفاتی در میان فیتوفاگ بخصوص در کارگاه­های پرورشی خوزستان رخ داده­است. با شناختی که پیش از این از حساسیت جایگاه MHCII در مطالعات متعدد بدست­آمده بروز واکنش نسبت به عامل ایجادکننده تلفات را می توان انتظار داشت که حاصل آن افزایش تنوع آللی در این جایگاه بوده است. بر این اساس ارائه پاسخ­های مبتنی بر انتخاب مثبت در این جایگاه با توجه به محدودیت­های پیش آمده در جمعیت (وجود تلفات) یک فرایند منطبق بر اصل تکامل موجودات جهت بقای بیشتر بازماندگان بوده و کاملاً بدیهی است. ضمن آن که طی این تلفات احتمال از میان رفتن بخشی از تنوع آللی در اثر بروز تنگنای ژنتیکی نیز وجود دارد و نیاز به بررسی­های بیشتر دارد. با توجه به شواهد فراوان دال بر دخالت این جایگاه ژنی در مباحث تکاملی و رفتاری مثل نقش آن در افزایش مقاومت در برابر بیماری­ها که بواسطه رفتارهای جنسی بین مولدین نر و ماده و به شکل مدیریت هدف­دار تلاقی­ها جهت افزایش شایستگی­های نتاج برای مقابله با طیف وسیعی از عوامل بیماری­زا صورت می­گیرد، اجرای مطالعات پایشی درباره وضعیت پراکنش تنوع جایگاه ژنی MHC در کارگاه­های مادر کشور می­تواند اطلاعات مفیدی را در راستای استفاده مؤثرتر از این سرمایه حیاتی بدست­دهد. ضمن آن که در مطالعه کنونی و در بخش تکثیر نیمه­طبیعی مشاهده شد با وجود اختلافات معنی­دار در مشارکت مولدین در روند تکثیر، حاصل نهایی تلاقی­های انجام شده به شکلی بوده که تنوع ژنتیکی در میان والدین و نتاج تفاوت معنی­داری نشان نداده است. علاوه بر این بررسی توالی­های این جایگاه ژنی بیانگر وجود جریان انتخاب مثبت (dN/dS>1) در آن­ها است. بعبارتی دیگر به نظر می­رسد نوعی از تلاقی­های هدفمند در میان مولدین در جریان است تا این توازن را برقرار سازد و این موضوع نه تنها در این مطالعه بلکه در تحقیقات سایرین نیز مشاهده شده و بیانگر نقش و اهمیت این جایگاه در استراتژی­های تکاملی اتخاذشده در موجودات از جمله ماهی فیتوفاگ است. در مجموع با توجه به ماهیت سازشی جایگاه ژنی MHC-DAB class II که بیشترین میزان تنوع را در بین جایگاه­های مختلف این ژن دارا است و قرارداشتن در منطقه کدکننده که مستقیماً بازگوکننده توانایی و انعطاف­پذیری جمعیت در برابر پدیده­هایی اثرگذار همچون همخونی و مقاومت در مقابل بیماری­هاست، مطالعات صورت­گرفته در ماهی فیتوفاگ بر روی این جایگاه نیز نمایان­گر قدرت این جایگاه ژنی در ارائه اطلاعات درباره وضعیت ژنتیکی گروه­های مطالعاتی بوده­است.

تقدیر و تشکر

نویسندگان مراتب تشکر و قدردانی خود را نسبت به کلیه افرادی که در تامین نمونه­های این تحقیق ما را یاری­کردند، بویژه مسؤولین و پرسنل محترم کارگاه آبزی­گستران­امروز، واقع در استان خوزستان (شهرستان شوشتر ) ابراز می­­دارد.

  • سیدمرتضایی، س.ر.، هوشمند، ح.، آهنگرزاده، م.، جُرفی، ا.، دهقان­مدیسه، س.، کیان­ارثی، ف.، توسلی، م.، سلیمانی، ج.، محسنی­نژاد، ل. و سنجری، م.، 1391. طرح مطالعاتی پایش مزارع گرم­آبی بمنظور تشخیص علل تلفات ماهی کپور­نقره­ای، اداره کل شیلات استان­خوزستان، 162ص.

 

2- Aeschlimann P.B., Haberli M.A., Reusch T.B.H., Boehm T. and Milinski M., 2003. Female sticklebacks Gasterosteus aculeatus use self-reference to optimize MHC allele number during mate selection. Behavioral Ecology and Sociobiology, 54:119–126.

3-Agbali M., Reichard M., Bryjova A., Bryja J. and Smith C., 2009. Mate selection for nonadditive genetic benefits correlate with MHC dissimilarity in the Rose Bitterling (Rhodeus Ocellatus). Evolution, 64(6):1683–1696.

4- Benbouza H., Jacquemin J.M., Baudoin J.P. and Meergeai G., 2006. Optimization of the reliable, fast, cheap and sensitive silver staining method to detect SSR markers in polyacrylamide gels. Biotechnology, Agronomy, Society and Environment, 10:77-81.

5- Evans M., Neff B.D. and Heath D.D., 2012. Behavioural and genetic analyses of mate choice and reproductive success in two Chinook salmon populations. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 70:263–270.

6- FAO, 2016. Fisheries and aquaculture software. FishStatJ – software for fishery statistical time series. In FAO Fisheries and Aquaculture Department [Online], Rome. Updated June 2016. http://www.fao.org/fishery/statistics/software/fishstatj/en.

7- Forsberg L.A., Dannewitz J., Petersson E. and Grahn M., 2007. Influence of genetic dissimilarity in the reproductive success and mate choice of brown trout –females fishing for optimal MHC dissimilarity, Journal of Evolutionary Biology, 20:1859-1869.

8- Hedrick P.W., 1999. Balancing selection and MHC. Genetica, 104:207–214.

9- Hedrick P.W., 2004. Recent developments in conservation genetics. Journal of Forest Ecology and Management, 197:3-19.

10-Horreo J.L., Machado-Schiaff-ino G., Griffiths A., Bright D., Stevens J. and Garcia-Vazquez E., 2008. Identification of differential broodstock contribution affecting genetic variability in hatchery stocks of Atlantic salmon (Salmo salar). Journal of Aquaculture, 280:89-93.

11- Johansson M.L., Clifford K., Fodness B., Vazquez N.A. and Banks M.A., 2012. Mate selection in captive-breeding rockfishes Sebastes spp.: inference from parentage analysis and the major histocompatibility complex (MHC). Marine ecology progress series, 460:195-206.

12- Kolar C.S., Chapman D.C., Courenay W.R., Housel C.M., Williams J.D. and Jennings D.P., 2005. Asian carps of the Genus Hypophtalmichthys (Pisces Cyprinidae) – A biological synopsis and environmental Risk assessment, Report to U.S. Fish and Wildlife Service per Interagency Agreement. 94400-3-0128. p. 173.

13- Landry C. and Bernatchez L., 2001. Comparative analysis of population structure across environments and geographical scales at major histocompatibility complex and microsatellite loci in Atlantic salmon (Salmo salar). Molecular Ecology, 10:2525-2539.

14- Librado P. and Rozas J. 2009. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics, 25:1451-1452.

15- Penn D. and Potts, W., 1998. MHC-disassortative mating preferences reversed by cross-fostering. Journal of the Royal society, 265:1299-1306.

16- Penn D.J., 2002. The Scent of Genetic Compatibility: Sexual Selection and the Major Histocompatibility Complex. Ethology, 108:1-21.

17- Rakus K.L., Wiegertjes G.F. and Adamek M., 2008. Application of PCR-RF-SSCP to study major histocompatibility class II B polymorphism in common carp (Cyprinus carpio L.). Fish Shellfish Immunology, 24:734–744.

18- Tregenza T. and Wedell N., 2000. Genetic compatibility, mate choice and patterns of parentage: Invited Review. Molecular ecology, 9:1013-1027.

19- Yu H., Tan S., Zhao H. and Li H., 2013. MH-DAB gene polymorphism and disease resistance to Flavobacterium columnare in grass carp (Ctenopharyngodon idellus). Gene, 526:217–222.

دوره 35، شماره 1
اردیبهشت 1401
صفحه 122-136
  • تاریخ دریافت: 17 دی 1397
  • تاریخ بازنگری: 29 مرداد 1398
  • تاریخ پذیرش: 24 اردیبهشت 1399