تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,573 |
تعداد مقالات | 71,032 |
تعداد مشاهده مقاله | 125,502,435 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,766,529 |
درصد تشابه و روابط تبارشناختی گونه های ماهیان خاویاری دریای خزر بر اساس توالیهای ژنوم میتوکندریایی | ||
شیلات | ||
دوره 76، شماره 3، مهر 1402، صفحه 341-355 اصل مقاله (1.52 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfisheries.2023.358558.1384 | ||
نویسندگان | ||
شیرین جمشیدی1؛ رامین عبدلی* 2 | ||
1موسسه تحقیقات بینالمللی ماهیان خاویاری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گیلان، ایران | ||
2مرکز تحقیقات ابریشم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گیلان، ایران | ||
چکیده | ||
ژنوم میتوکندریایی یک مدل ایده آل برای مطالعة تکامل و روابط تبارشناختی است. در این مطالعه، ژنوم های کامل میتوکندریایی شش گونه از ماهیان خاویاری دریای خزر شامل تاسماهی ایرانی، تاسماهی روسی، تاسماهی شیپ، ازونبرون، استرلیاد و فیل ماهی همراه با توالی های نوکلئوتیدی و آمینواسیدی 13 ژن رمزگر پروتئین بهازای هر ژنوم شامل ND1، ND2، ND3، ND4، ND5، ND6، ATP6، ATP8، COX1، COX2، COX3، ND4L و CYTB از بانک اطلاعاتی NCBI استخراج و مقایسه شدند. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل فاصلة توالیها در نرمافزار DNAStar براساس ژنوم کامل میتوکندریایی نشاندهندة بیشترین شباهت ژنتیکی (99 درصد) بین گونههای تاسماهی ایرانی و تاسماهی روسی بود. همچنین کمترین شباهت ژنتیکی (95 درصد) بین گونههای تاسماهی روسی و فیل ماهی مشاهده شد. در تجزیه و تحلیل تبارشناختی حاصل از نرمافزار MEGA7، دو خوشة اصلی با دو زیر خوشة فرعی برای یکی از خوشههای اصلی شناسایی شدند. گونه های تاسماهی ایرانی و تاسماهی روسی در زیر خوشة اول، تاسماهی شیپ و استرلیاد در زیر خوشة دیگر و گونه های ازونبرون و فیل ماهی خوشة متمایز دیگری تشکیل دادند. نتایج حاصل از مقایسة توالیهای نوکلئوتیدی 13 ژن رمزگر پروتئین با نتایج حاصل از توالی های کامل ژنوم های میتوکندریایی مشابه بودند. بیشترین تفاوت در توالیهای نوکلئوتیدی ژنهای CYTB، ATP6، ND2، ND5 و ND6 و کمترین تفاوت در ژن ND4L مشاهده شد. نتایج حاصل از مقایسة توالیهای آمینواسیدی 13 ژن متفاوت بود، از آنجا که ترتیب گونهها در درخت تبارنما تغییر کرد، شباهت ژنتیکی 100 درصدی برای برخی ژنها همچون COX3 و ND4L شناسایی شد. براساس نتایج پژوهش حاضر، توالیهای ژنوم میتوکندریایی میتوانند برای مطالعات تبارشناسی و خوشهبندی گونههای متفاوت ماهیان خاویاری مورد استفاده قرار گیرند. اگرچه، صحت بررسی ها با استفاده از ژنوم های کامل میتوکندریایی بالاتر از توالی های نوکلئوتیدی ژن ها است و استفاده از توالی های آمینواسیدی بهدلیل ماهیت کدونی آنها پیشنهاد نمی شود. | ||
کلیدواژهها | ||
میتوژنوم؛ درخت تبارشناسی؛ شباهت ژنتیکی؛ ماهیان خاویاری؛ دریای خزر | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Percent identity and phylogenetic relationships of Caspian Sea sturgeon species based on mitochondrial genome sequences | ||
نویسندگان [English] | ||
Shirin Jamshidi1؛ Ramin Abdoli2 | ||
1International Sturgeon Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gilan, Iran | ||
2Iran Silk Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gilan, Iran | ||
چکیده [English] | ||
Mitochondrial genome is an ideal model to study evolution and phylogenetic relationships. In this study, complete mitochondrial genomes of six species of Caspian sea sturgeon including Persian sturgeon, Russian sturgeon, Ship sturgeon, Sterlet sturgeon, Starry sturgeon and Beluga sturgeon along with separate nucleotide and amino acid sequences of 13 PCGs per each genome including ND1, ND2, ND3, ND4, ND5, ND6, ATP6, ATP8, COX1, COX2, COX3, ND4L and CYTB were retrieved from NCBI database and compared. The results obtained from sequence distance analysis by DNAStar software based on complete mitochondrion genome showed high genetic similarity (99 %) between Persian and Russian sturgeon. Also, the lowest similarity (95 %) was observed between Sterlet and Starry sturgeon. In phylogenetic analysis by MEGA7 software, two main clusters with two sub-clusters for one of the main clusters were identified. Persian and Russian sturgeon species were grouped in first sub-cluster, Ship and Sterlet species fall in the other sub-cluster and Starry sturgeon with Beluga formed a different distinct cluster. The results obtained from the comparison of the 13 PCGs sequences were similar to the sequences of the complete mitochondrial genomes. The most difference in nucleotide sequences were observed in CYTB, ATP6, ND2, ND5 and ND6 genes and the lowest difference for ND4L gene. The results obtained from the comparison of the 13 genes amino acid sequences were different as the order of the species was changed and 100 % genetic similarity were observed for some genes such as COX3 and ND4L genes. Based on the results of the present study, mitochondrial genome sequences could be used for phylogenetic analysis and clustering of different species of sturgeons. However, the accuracy of investigations by complete mitochondrial genomes is higher than the nucleotide sequences of the genes, and using the amino acid sequences is not suggested due to their codon nature. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Mitogenome, Phylogenetic tree, Genetic similarity, Sturgeons, Caspian Sea | ||
مراجع | ||
Abdoli, R., Mazumder, T.H., Nematollahian, S., Sourati Zanjani, R., Abdolahi Mesbah, R., Uddin, A., 2022. Gaining insights into the compositional constraints and molecular phylogeny of five silkworms mitochondrial genome. International Journal of Biological Macromolecules 206, 543-552. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.02.135 Abdoli, R., Zamani, P., Ghasemi, M., 2018. Genetic similarities and phylogenetic analysis of human and farm animal species based on mitogenomic nucleotide sequences. Meta Gene 15, 23-26. DOI: 10.1016/j.mgene.2017.10.004 Ariaeenejad, S., Kavousi, K., Elahi, E., Banaei-Moghaddam, A.M., Moosavi-Movahedi, A.A., 2022. Sturgeons: An Evolutionary Insight to The α-globin Protein Speciation and Diversification. bioRxiv 2022-06. DOI: 10.1101/2022.06.11.495750 Artyukhin, E.N., 2010. Morphological phylogeny of the order Acipenseriformes. Journal of Applied Ichthyology 22(1), 66-69. DOI: 10.1111/j.1439-0426.2007.00930.x Avise, J.C., Bowen, B.W., Lamb, T., Meylan, A.B., Bermingham, E. 1992. Mitochondrial DNA evolution at a turtle's pace: evidence for low genetic variability and reduced microevolutionary rate in the Testudines. Molecular Biology and Evolution 9(3), 457-473. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040735 Behura, S.K., 2015. Insect phylogenomics. Insect Molecular Biology 24(4), 403-411. DOI: 10.1111/imb.12174 Bemis, W.E., Kynard, B., 1997. Sturgeon rivers: An introduction to Acipenseriformes biogeography and life history. Environmental Biology of Fishes 48, 167-183. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1007312524792 Boore, J.L., 1999. Animal mitochondrial genomes. Nucleic Acids Research 27(8), 1767-1780. DOI: 10.1093/nar/27.8.1767 Brown, W.M., George, M., Wilson, A.C., 1979. Rapid evolution of animal mitochondrial DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 76(4), 1967-1971. DOI: 10.1073/pnas.76.4.1967 Choudhury, A., Dick, T.A., 1998: The historical biogeography of sturgeons (Osteichthyes: Acipenseridae): a synthesis of phylogenetics, palaeontology and palaeogeography. Journal of Biogeography 25(4), 623-640. DOI: 10.1046/j.1365-2699.1998.2540623.x Cieslak, M., Pruvost, M., Benecke, N., Hofreiter, M., Morales, A., Reissmann, M., Ludwig, A., 2010. Origin and history of mitochondrial DNA lineages in domestic horses. PLoS One 5(12), e15311. DOI: 10.1371/journal.pone.0015311 Comber, S.C.L., Smith, C., 2004. Polyploidy in fishes: patterns and processes. Biological Journal of the Linnean Society 82(4), 431-442. DOI: 10.1111/j.1095-8312.2004.00330.x da Silva, F.S., Cruz, A.C.R., de Almeida Medeiros, D.B., 2020. Mitochondrial genome sequencing and phylogeny of Haemagogus albomaculatus, Haemagogus leucocelaenus, Haemagogus spegazzinii, and Haemagogus tropicalis (Diptera: Culicidae). Scientific Reports 10(1), 16948. DOI: 10.1038/s41598-020-73790-x Dos Reis, M., Donoghue, P.C.J., Yang, Z., 2015. Bayesian molecular clock dating of species divergences in 529 the genomics era. Nature Reviews Genetics 17(2), 71-80. DOI: 10.1038/nrg.2015.8 Fontana, F., Tagliavini, J., Congiu, L., 2001. Sturgeon genetics and cytogenetics: Recent advancements and perspectives. Genetica 111, 359-373. DOI: 10.1023/A:1013711919443 Harrison, R.G., 1989. Animal mitochondrial DNA as a genetic marker in population and evolutionary biology. Trends in Ecology & Evolution 4(1), 6-11. DOI: 10.1016/0169-5347(89)90006-2 Khoshkholgh, M., Pourkazemi, M., Nazari, S., Azizzadeh Pormehr, L., 2011. Genetic diversity in the Persian sturgeon, Acipenser percicus, from the south Caspian Sea based on mitochondrial DNA sequences of the control region. Caspian Journal of Environmental Sciences 9(1), 17-25. Krieger, J., Fuerst, P.A., 2002. Evidence for a slowed rate of molecular evolution in the order Acipenseriformes. Molecular Biology Evolution 19(6), 891-897. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a004146 Luo, D., Li, Y., Zhao, Q., Zhao, L., Ludwig, A., Peng, Z., 2019. Highly resolved phylogenetic relationships within order Acipenseriformes according to novel nuclear markers. Genes 10(1), 38. DOI: 10.3390/genes10010038 Martin, A.P., 1999. Substitution rates of organelle and nuclear genes in sharks: implicating metabolic rate (again). Molecular Biology Evolution 16(7), 996-1002. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026189 Martin, A.P., Naylor, G.J., Palumbi, S.R., 1992. Rates of mitochondrial DNA evolution in sharks are slow compared with mammals. Nature 357(6374), 153-155. DOI: https://doi.org/10.1038/357153a0 Martin, A.P., Palumbi, S.R., 1993. Body size, metabolic rate, generation time, and the molecular clock. Proceedings of the National Academy of Sciences 90(9), 4087-4091. DOI: 10.1073/pnas.90.9.4087 Miuge, N.S., Barmintseva, A.E., Rastorguev, S.M., Miuge, V.N., Barmintsev, V.A., 2008. Polymorphism of the mitochondrial DNA control region in eight sturgeon species and development of a system for DNA-based species identification. Genetika 44(7), 913-919. DOI: 10.1134/S1022795408070065 Nazari, S., Pourkazemi, M., Khoshkholgh, M., 2020. Analysis of the genetic structure of the Persian sturgeon (Acipenser persicus) populations: Comparison of control region sequencing and PCR-RFLP analysis of mitochondrial DNA. Iranian Journal of Fisheries Sciences 19(6), 3201-3220. Peng, Z., Ludwig, A., Wang, D., Diogo, R., Wei, Q., He, S. 2007. Age and biogeography of major clades in sturgeons and paddlefishes (Pisces: Acipenseriformes). Molecular Phylogenetics and Evolution 42(3), 854-862. DOI: 10.1016/j.ympev.2006.09.008 Pourkazemi, M., 1996. Molecular and biochemical genetic analysis of sturgeon stocks from the South Caspian Sea. Ph.D. thesis. University of Wales, Swansea, UK. Pramod, R.K., Velayutham, D., Sajesh, P.K., Beena, P.S., Zachariah, A., Zachariah, A., Chandramohan, B., Sujith, S.S., Santhosh, S., Iype, S., Ganapathi, P., Kumar, B.D., Gupta, R., Thomas, G., 2018. The complete mitochondrial genome of Indian cattle (Bos indicus). Mitochondrial DNA B 3(1), 207-208. DOI: 10.1080/23802359.2018.1437836 Rabiei, F., Abdoli, R., Rafiee, F., Ghavi Hossein-Zadeh, N., 2022. Genetic similarities and phylogenetic analysis of wild and domesticated species of sheep based on mitochondrial genome. Animal Production Research 11(3), 1-13. DOI: 10.22124/ar.2022.22429.1709 Rahmani, H., Kazemi, B., Pourkazemi, M., 2012. Comparison of genetic diversity of cytochrome B gene of Shemaya (Alburnus Chalcoides) In Haraz, Shirud and Gazafrud rivers by PCR-RFLP method. Modern Genetics Journal 7(3), 227-232. (in Persian) Rastorguev, S., Mugue, N., Volkov, A., Barmintsev, V., 2008. Complete mitochondrial DNA sequence analysis of Ponto-Caspian sturgeon species. Journal of Applied Ichthyology, 24(1), 46- 49. DOI: 10.1111/j.1439-0426.2008.01089.x Rezvani Gilkolaei, S., 1997. Molecular population genetic studies of sturgeon species in the South Caspian Sea. Ph.D. thesis. University of Wales, Swansea, UK. Rothfels, C.J., Larsson, A., Li, F.W., Sigel, E.M., Huiet, L., Burge, D.O., Ruhsam, M., Graham, S.W., Stevenson, D.W., Wong, G.K., Korall, P., Pryer, K.M., 2013. Transcriptome-mining for single-copy nuclear markers in ferns. PLoS ONE 8(10), e76957. DOI: 10.1371/journal.pone.0076957 Shen, Y., Yang, N., Liu, Z., Chen, Q., Li, Y., 2020. Phylogenetic perspective on the relationships and evolutionary history of the Acipenseriformes. Genomics 112(5), 3511-3517. DOI: 10.1016/j.ygeno.2020.02.017 Simon, C., Frati, B.F., Stewart, J.B., Beckenbach, A.T., 2006. Incorporating molecular evolution into phylogenetic analysis, and a new compilation of conserved polymerase chain reaction primers for animal mitochondrial DNA. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 37, 545-579. DOI: 10.1146/annurev.ecolsys.37.091305.110018 Soltis, D.E., Soltis, P.S., 1999. Polyploidy: recurrent formation and genome evolution. Trends in Ecology & Evolution 14(9), 348-352. DOI: 10.1016/S0169-5347(99)01638-9 Tagliavini, J., Conterio, F., Gandolf, G., Fontana, F., 1999. Mitochondrial DNA sequences of six sturgeon species and phylogenetic relationships within Acipenseridae. Journal of Applied Ichthyology 15(4‐5), 17-22. DOI: 10.1111/j.1439-0426.1999.tb00198.x Tamura, k., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., Kumar, S., 2016. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular Biology Evolution 30(12), 2725-2729. DOI: 10.1093/molbev/mst197 Townsend, T., Alegre, R., Kelley, S., Wiens, J., Reeder, T.W., 2008. Rapid development of multiple nuclear loci for phylogenetic analysis using genomic resources: An example from squamate reptiles. Molecular Phylogenetics and Evolution 47(1), 129-142. DOI: 10.1016/j.ympev.2008.01.008 Zeng, L., Zhang, N., Zhang, Q., Endress, P.K., Huang, J., Ma, H., 2017. Resolution of deep eudicot phylogeny and their temporal diversification using nuclear genes from transcriptomic and genomic datasets. New Phytologist 214(3), 1338-1354. DOI: 10.1111/nph.14503 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), 21. DOI: 10.1186/1297-9686-45-21
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 296 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 217 |