DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-79014-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39532956
تاريخ النشر: 2024-11-12
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث الطبي البيطري في الخيول
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تحديد العلامات الجينية الرئيسية المرتبطة بخصائص أداء السباق في خيول ييلي من خلال دراسة الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS). باستخدام نموذج حيواني، تم حساب قيم التربية لأداء السباق لعينة من 827 حصان ييلي، وتم إجراء GWAS على 236 حصان باستخدام نماذج Blink وFarmCPU في برنامج GAPIT. كشفت التحليلات عن 24 تعدد أشكال نوكليوتيد مفردة (SNPs) ذات دلالة و22 SNPs مقترحة، مع إجمالي 127 جين مرشح تم توضيحه، بما في ذلك 50 جينًا ذا دلالة. ومن الجدير بالذكر أن جينات مثل CNTN6 وNIPA1 وDCC كانت مرتبطة بخصائص السرعة، بينما كانت SHANK2 وISCA1 وKCNIP4 مرتبطة بخصائص درجة الترتيب. كان هناك موضع مشترك (ECA1: 22698579) مرتبط بشكل كبير بخصائص أداء السباق، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في تداعياته الوظيفية.
تؤكد النتائج على إمكانيات GWAS في تعزيز فهم الأساس الجيني لأداء السباق في الخيول، وخاصة في سياق خيول ييلي. إن تحديد هذه العلامات الجينية لا يساهم فقط في المعرفة الحالية المتعلقة بالجينات الخيول، ولكن أيضًا يقدم تطبيقات عملية لبرامج التربية التي تهدف إلى تحسين أداء السباق. البحث المستقبلي ضروري للتحقق من هذه الارتباطات واستكشاف الأدوار الوظيفية للجينات المحددة، مما قد يسهل في النهاية تعزيز الصفات الجينية لأداء السباق في خيول ييلي.
الطرق
في هذه الدراسة، قام الباحثون بالتحقيق في خصائص أداء السباق في خيول ييلي والخيول الأصيلة من منطقة شينجيانغ الويغورية ذاتية الحكم في شمال غرب الصين. شملت العينة 827 حصان ييلي و134 حصان أصيل، مع مجموعة بيانات شاملة تتضمن 2,576 سجل سباق مسطح و12,546 إدخال شجرة عائلية تم جمعها على مدى تسع سنوات (2015-2023). لتقدير قيم التربية لأداء السباق، ركزت الدراسة على 212 حصان ييلي (118 ذكر و94 أنثى) مع حد أدنى من ستة سجلات سباق، إلى جانب 41 حصان أصيل مع ما لا يقل عن 50 نسل. تم إجراء إعادة تسلسل الحمض النووي بعمق 5X و10X لهذه الخيول المختارة.
تم جمع بيانات أداء السباق بشكل منهجي من فبراير إلى نوفمبر من كل عام باستخدام مضمار رملي موحد بطول 2000 متر ونظام توقيت إلكتروني. كانت الخصائص الأساسية التي تم تحليلها تشمل متوسط السرعة (AS)، المحدد بأنه متوسط سرعة الحصان طوال السباق، ودرجة الترتيب (RS)، المحسوبة باستخدام المعادلة:
\[
RS = (K – K_X) \times 100 + (RT_X – RT_F)
\]
حيث يمثل \(K\) العدد الإجمالي للخيول في السباق، و\(K_X\) هو ترتيب الحصان المعني، و\(RT_X\) هو وقت السباق لذلك الحصان، و\(RT_F\) هو وقت السباق للحصان الفائز. يهدف هذا الإطار المنهجي إلى تقديم رؤى حول العوامل الجينية والظاهرة التي تؤثر على أداء السباق في هذه المجموعات الخيولية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يتم تسليط الضوء على النتائج الرئيسية، مما يظهر فعالية الطرق أو التدخلات المقترحة. يتم الإبلاغ عن التحليلات الإحصائية، بما في ذلك قيم p وفترات الثقة، لدعم دلالة النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول التي توضح اتجاهات البيانات والمقارنات بين ظروف تجريبية مختلفة. تشير النتائج إلى وجود ارتباط واضح بين المتغيرات المدروسة، مما يدعم الفرضيات الأولية ويقترح تداعيات محتملة للبحث المستقبلي أو التطبيقات العملية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في الأساس الجيني لخصائص أداء السباق في خيول ييلي من خلال دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) باستخدام نموذجين: BLINK وFarmCPU. كشفت التحليلات عن إجمالي 46 تعدد أشكال نوكليوتيد مفردة (SNPs) مرتبطة بأداء السباق، بما في ذلك 24 علامة ذات دلالة. ومن الجدير بالذكر أن الموضع ECA1: 22,698,579 تم تحديده على أنه مرتبط بشكل كبير بكل من خصائص السرعة ودرجة الترتيب، المرتبطة بالجيني LOC102148475 وLOC106782040، والتي تتطلب مزيدًا من التوصيف الوظيفي. كما أبرزت الدراسة العديد من الجينات المرشحة، مثل CNTN6 وNIPA1 وDCC وSHANK2 وISCA1 وKCNIP4، التي قد تلعب أدوارًا حاسمة في الآليات الجينية الكامنة وراء أداء السباق.
استخدمت الدراسة نهجًا شاملاً، يجمع بين تقدير المعلمات الجينية، وإعادة تسلسل الحمض النووي، وتصنيف المتغيرات لضمان نتائج قوية. أشارت النتائج إلى وراثة معتدلة للسرعة (0.347) ودرجة الترتيب (0.156)، إلى جانب ارتباطات جينية كبيرة. تسهم نتائج الدراسة في تقديم رؤى قيمة حول الهيكل الجيني لصفات السباق في خيول ييلي، مما يقترح مسارات محتملة لتعزيز أداء السباق من خلال التربية الانتقائية. ومع ذلك، فإن القيود مثل حجم العينة والوظائف غير المعروفة لبعض مواضع SNP تؤكد على الحاجة إلى مزيد من التحقيق للتحقق من هذه الارتباطات واستكشاف تداعياتها على ممارسات تربية الخيول.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-79014-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39532956
Publication Date: 2024-11-12
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Veterinary Equine Medical Research
Overview
This study aimed to identify key genetic markers associated with racing performance traits in Yili horses through a genome-wide association study (GWAS). Utilizing an animal model, breeding values for racing performance were calculated for a sample of 827 Yili horses, and a GWAS was conducted on 236 horses using the Blink and FarmCPU models in GAPIT software. The analysis revealed 24 significant single nucleotide polymorphisms (SNPs) and 22 suggestive SNPs, with a total of 127 candidate genes annotated, including 50 significant ones. Notably, genes such as CNTN6, NIPA1, and DCC were linked to speed traits, while SHANK2, ISCA1, and KCNIP4 were associated with ranking score traits. A common locus (ECA1: 22698579) was significantly correlated with racing performance traits, warranting further investigation into its functional implications.
The findings underscore the potential of GWAS in enhancing the understanding of the genetic basis of racing performance in horses, particularly in the context of Yili horses. The identification of these genetic markers not only contributes to the existing body of knowledge regarding equine genetics but also offers practical applications for breeding programs aimed at improving racing performance. Future research is essential to validate these associations and explore the functional roles of the identified genes, which could ultimately facilitate the genetic enhancement of racing traits in Yili horses.
Methods
In this study, the researchers investigated the racing performance traits of Yili horses and Thoroughbreds from the Xinjiang Uygur Autonomous Region in Northwest China. The sample included 827 Yili horses and 134 Thoroughbreds, with a comprehensive dataset comprising 2,576 flat racing records and 12,546 g-pedigree entries collected over a nine-year period (2015-2023). To estimate breeding values for racing performance, the study focused on 212 Yili horses (118 stallions and 94 mares) with a minimum of six race records, alongside 41 Thoroughbreds with at least 50 progeny. DNA re-sequencing was performed at depths of 5X and 10X for these selected horses.
Racing performance data were systematically collected from February to November each year using a standardized 2000 m sand track and an electronic timing system. The primary traits analyzed included Average Speed (AS), defined as the mean speed of a horse throughout the race, and Ranking Score (RS), calculated using the formula:
\[
RS = (K – K_X) \times 100 + (RT_X – RT_F)
\]
where \(K\) represents the total number of horses in the race, \(K_X\) is the ranking of the horse in question, \(RT_X\) is the race time of that horse, and \(RT_F\) is the race time of the winning horse. This methodological framework aims to provide insights into the genetic and phenotypic factors influencing racing performance in these equine populations.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. Key outcomes are highlighted, demonstrating the effectiveness of the proposed methods or interventions. Statistical analyses, including p-values and confidence intervals, are reported to substantiate the significance of the results.
Additionally, the section may include visual representations such as graphs or tables that illustrate the data trends and comparisons among different experimental conditions. The results indicate a clear correlation between the variables studied, supporting the initial hypotheses and suggesting potential implications for future research or practical applications.
Discussion
In this study, the genetic basis of racing performance traits in Yili horses was investigated through genome-wide association studies (GWAS) utilizing two models: BLINK and FarmCPU. The analysis revealed a total of 46 single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with racing performance, including 24 significant markers. Notably, the locus ECA1: 22,698,579 was identified as significantly linked to both speed and ranking score traits, associated with the genes LOC102148475 and LOC106782040, which require further functional characterization. The study also highlighted several candidate genes, such as CNTN6, NIPA1, DCC, SHANK2, ISCA1, and KCNIP4, which may play crucial roles in the genetic mechanisms underlying racing performance.
The research employed a comprehensive approach, integrating genetic parameter estimation, DNA resequencing, and variant filtering to ensure robust findings. The results indicated moderate heritability for speed (0.347) and ranking score (0.156), alongside significant genetic correlations. The study’s findings contribute valuable insights into the genetic architecture of racing traits in Yili horses, suggesting potential pathways for enhancing racing performance through selective breeding. However, limitations such as sample size and the unknown functions of certain SNP loci underscore the need for further investigation to validate these associations and explore their implications for horse breeding practices.