مجله علوم آبزی پروری

مجله علوم آبزی پروری

ارزیابی ژنومی مولدین جنس نر تاسماهی ایرانی (Acipenser persicus Borodin, 1897) در حوضه جنوبی دریای کاسپین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 انستیتو تحقیقات بین‌المللی ماهیان خاویاری، مؤسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.
2 سازمان شیلات ایران، تهران، ایران.
3 پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
4 مؤسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
چکیده
تغییر نسبت جنسی و کوچک شدن جمعیت مؤثر از مهم‌ترین نشانه­ ها در گونه‌های در معرض خطر انقراض می‌باشد. در مطالعه حاضر برای اولین بار توالی کل ژنوم 10 نمونه مولد نر وحشی تاسماهی ایرانی برای ارزیابی تنوع ژنتیکی این گونه در حوضه جنوبی دریای کاسپین مورد بررسی قرار گرفت. بافت باله از مولدین تاسماهی ایرانی در دو مرکز بازسازی ذخایر بهشتی (گیلان) و رجایی ( مازندران) نمونه ­برداری گردید. توالی‌یابی منجر به تولید 115241304 خوانش با عمق x7/2 شد. ارزیابی‌های ژنومی مبتنی بر 1397 نشانگر SNP نشان داد که میزان تنوع ژنتیکی مشاهده شده و درون‌آمیزی در گیلان و مازندران به‌ترتیب 0/21، 0/2، 0/19 و 0/21 می‌باشد. ذخیره ژنتیکی موجود در منطقه گیلان دارای تعداد بیشتری آلل اختصاصی (412) نسبت به مرکز بازسازی ذخایر رجایی (360) بود که می‌تواند بیانگر خزانه ژنی غنی‌تر تاسماهی نر ایرانی در منطقه جنوب غربی دریای کاسپین است. شاخص Fst بین دو منطقه 09/0 بود که بیانگر تمایز ژنتیکی متوسط تاسماهی نر ایرانی بین گیلان و مازندران می‌باشد. به‌نظر می­رسد علی‌رغم کمبود و یا عدم تکثیر طبیعی در تاسماهی ایرانی در حوضه جنوبی دریای کاسپین طی یک دهه گذشته، همچنان دو ذخیره ژنتیکی از جنس نر تاسماهی ایرانی در حوضه جنوبی پراکنش داشته ولی از تنوع ژنتیکی پایینی به‌دلیل جمعیت مؤثر کوچک برخوردارند. از این‌رو افزایش جمعیت مؤثر در برنامه‌های بازسازی ذخایر و استفاده از برنامه‌هایی مانند تکثیر فاکتوریل می‌تواند در حفظ غنای آللی و بهبود میزان تنوع ژنتیکی مؤثر باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Male-related genomic investigation of Persian sturgeon (Acipenser persicus Borodin, 1897) in the south of the Caspian Sea basin

نویسندگان English

Omid Jafari 1
Naser Karamirad 2
Maryam Nasrolahpourmoghadam 2
Esmail Abdollahzadeh 1
Mehrshad Zeinalabedini 3
Mohammad Hassanzadeh-Saber 1
Mohammad Reza Ghaffari 3
Mehdi Golshan 4
1 International Sturgeon Research Institute, Iranian Fisheries Science Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Rasht, Iran.
2 Iran Fisheries Organization (IFO), Tehran, Iran.
3 Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
4 Iranian Fisheries Science Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran.
چکیده English

Sexual ratio skew and effective population size reduction are well-known phenomena in species under the threat of extinction. In the present study and for the first time, using whole genome sequencing of 10 wild males of Acipenser persicus the genetic diversity of this species was investigated. Fin tissues of males A. persicus were sampled from Beheshti (Guilan) and Rajaei (Mazandaran) restocking centers. WGS resulted in 115,241,304 reads with average depth of 2.7X. Genomic-based investigation using 1397 SNPs obtained Ho and Fis of 0.21, 0.20. 0.19 and 0.21 in Guilan and Mazandaran, respectively. Among the two investigated broodstocks, it was unveiled that the Beheshti center harbors more private alleles (412) compared to the Rajaei which had 360 private alleles, indicating better genepool enrichment of male A. persicus in the south-west of the Caspian Sea. Fst as an index of population segregation obtained 0.09 between Guilan and Mazandaran, which can be an implication for the moderate level of population divergence in males of A. persicus between Guilan and Mazandaran provinces. On the basis of current results, it seems that despite the limited or lack of natural breeding of A. persicus since one decade ago in the south of the Caspian Sea, still two genetic groups of this species inhabit southern Caspian Sea with a shallow genetic diversity due to small effective population size. Hence, increase the nucleus size in restocking programs and using breeding programs such as factorial can be effective in allelic enrichment and genetic diversity improvement.

کلیدواژه‌ها English

;">Effective population size, Functional genomics, ;">Genetic diversity, ;">Molecular marker, ;">Restocking
Anderson E.C., Ng T.C., Crandall E.D., Garza J.C. 2017. Genetic and individual assignment of tetraploid green sturgeon with SNP assay data. Conservation Genetics 18(5), 1119-1130. DOI: 10.1007/s10592-017-0963-5
Beridze T., Boscari E., Scheele F., Edisherashvili T., Anderson C., Congiu L. 2022. Interspecific Hybridization in Natural Sturgeon Populations of the Eastern Black Sea: The Consequence of Drastic Population Decline?. Conservation Genetics 23, 211-216. DOI: 10.1007/s10592-021-01413-7.
Bronzi P., Chebanov M., Michaels J.T., Wei Q., Rosenthal H., Gessner J. 2019. Sturgeon meat and caviar production: global update 2017. Journal of Applied Ichthyology 35, 257-266. DOI: 10.1111/jai.13870
Catchen J., Hohenlohe P.A., Bassham S., Amores A., Cresko W. A. 2013. Stacks: an analysis tool set for population genomics. Molecular Ecology 22(11), 3124-3140. DOI: doi: 10.1111/mec.12354
Chakmehdouz Ghasemi F., Pourkazemi M., Yarmohammadi M., Hasanzadeh Saber M., Ghoroghi A., Azizzadeh Pormehr L. 2014. Population genetic structure of Persian sturgeon (Acipenser persicus) between South Caspian Sea and Sefidrud River using DNA sequencing method. Iranian Scientific Fisheries Journal 23(2), 11-20. DOI: 10.22092/ISFJ.2014.103686
Chen Y., Liu Y., Du J., Song M., Lai J., Gong Q. 2020. Isolation and characterization of 47 SNP markers in the critically endangered Acipenser dabryanus. Conservation Genetic Resources 12, 9-12. DOI: 10.1007/s12686-018-1052-x
Gessner J., Freyhof J., Kottelat M. 2022. The IUCN Red List of Threatened Species 2022: e.T235A135063465. https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2022-1.RLTS.T235A135063465.en. Accessed on 19 December 2025.
Hu G., Chen F., Zhang Y., Luan P., Luo Z., Niu J., Zheng P., Wang S., Zhang T., Shu Y., Ji F. 2023. Estimates of the Effective Population Size and Genetic Structure of the Critically Endangered Ship Sturgeon (Acipenser nudiventris) in the Chinese Section of the Ili River. Fishes 8, 354. DOI: 10.3390/ fishes807035
Jafari O., Zeinalabedini M., Robledo D., Fernandes J.M., Hedayati A.A., Arefnezhad B. 2022. Genotyping-by-Sequencing reveals the impact of restocking on wild common carp populations of the Southern Caspian Basin. Frontiers in Ecology and Evolution 10, p.872176. DOI: 10.3389/fevo.2022.872176
Li H., Durbin R. 2009. Fast and accurate short read alignment with Burrows-Wheeler transform. Bioinformatics 25(14), 1754-1760. DOI: 10.1093/bioinformatics/btp324
Malinsky M., Trucchi E., Lawson D.J., Falush D. 2018. RADPAINTER and Fineradstructure: population inference from Radseq data. Molecular Biology and Evolution 35(5), 1284-1290. DOI:  10.1093/molbev/msy023
Moghim M., Tan S.G., Javanmard A., Pourkazemi M., Panandam J. 2012. Inheritance of Microsatellite Loci and Their Application for Pedigree Analysis of the Polyploid Persian Sturgeon Acipenser persicus (Acipenseridae). Zoological Studies 51(8), 1507-1514.
Moghim M., Javanmard A., Pourkazemi M., Tan S.G., Panandam J.M., Kor D., Laloei F. 2013. Application of microsatellite markers for genetic conservation and management of Persian sturgeon (Acipenser persicus Borodin, 1897) in the Caspian Sea. Journal of Applied Ichthyology 29(4), 696-703. DOI: 10.1111/jai.12195
Moody M. E., Mueller, L.D., Soltis, D.E. 1993. Genetic variation and random drift in autotetraploid populations. Genetics 134(2), 649-657. DOI: 10.1093/genetics/134.2.649
Neff B.D., Garner S.R., Pitcher T.E.D. 2011. Conservation and enhancement of wild fish populations: preserving genetic quality versus genetic diversity. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 68(6), 1139-1154. DOI: 10.1139/F2011-029
Pourmoghadam M.N., Poorbagher H., Fernandes J.M.O., Jafari O. 2019. Diazinon negatively affects the integrity of environmental DNA stability: a case study with common carp (Cyprinus carpio). Environmental monitoring and assessment 191(11), 672. DOI: 10.1007/s10661-019-7816-2
Prescott L.A., Scholtens M.R., Walker S.P., Clarke S.M., Dodds K.G., Miller M.R., Semmens J.M., Carter C.G., Symonds J.E. 2024. Genetic parameters and genotype-by-environment interaction estimates for growth and feed efficiency related traits in Chinook salmon, Oncorhynchus tshawytscha, reared under low and moderate flow regimes. Genetics Selection Evolution 56, 1-12. DOI: 10.1186/s12711-024-00929-z
Rousset F. 2008. genepop’007: a complete re-implementation of the genepop software for Windows and Linux. Molecular Ecology Resources 8(1), 103-106. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2007.01931.x
Soltis D.E., Visger C.J., Marchant D. B., Soltis P.S. 2016. Polyploidy: Pitfalls and paths to a paradigm. American Journal of Botany 103(7), 1146-1166. DOI: 10.3732/ajb.1500501
Team R.C. 2019. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing.
Williot P., Rochard E., Desse-Berset N., Kirschbaum F., Gessner J. 2011. Biology and Conservation of the European Sturgeon Acipenser sturio L. 1758: The Reunion of the European and Atlantic Sturgeons. First ed. Springer Science & Business Media, Heidelberg. 668p. DOI: 10.1007/978-3-642-20611-5
Willis S.C., Parker B., Schreier A.D., Beamesderfer R., Miller D., Young S., Narum S.R. 2022. Population Structure of White Sturgeon (Acipenser transmontanus) in the Columbia River Inferred from Single-Nucleotide Polymorphisms. Diversity 14 (12), 1045. DOI: 10.3390/d14121045
Zhang X., Wu W., Li L., Ma X., Chen J. 2013. Genetic variation and relationships of seven sturgeon species and ten interspecific hybrids. Genetics Selection Evolution 45(1), 1-10. DOI: 10.1186/1297-9686-45-21.
دوره 14، شماره 1
خرداد 1405
صفحه 20-33