MỞ ĐẦU Tài nguyên di truyền động vật là vốn sinh học căn bản để phát triển chăn nuôi và quan trọng đối với an ninh lương thực và sự phát triển nông thôn bền vững. Tuy nhiên, các nguồn lực này thường bị bỏ quên và được quản lý kém. Những năm gần đây đã chứng kiến sự giảm sút đáng kể về đa dạng di truyền - một xu hướng mà có thể bị đẩy nhanh bởi những thay đổi nhanh chóng của môi trường ảnh hưởng đến ngành chăn nuôi hiện nay. Sự phát triển chăn nuôi ở thế kỷ 20 tập trung vào một số lượng rất nhỏ các giống trên toàn thế giới, thường xuyên không xem xét cách ảnh hưởng của môi trường sản xuất đến khả năng tồn tại, sản xuất và sinh sản của động vật.
Nhiều giống bản địa, mà một số trong đó đang bị đe dọa tuyệt chủng, có các tính trạng như khả năng phục hồi trước áp lực khí hậu và khả năng kháng bệnh và ký sinh trùng, khiến chúng thích nghi tốt với điều kiện địa phương, và có tầm quan trọng tiềm năng rất lớn đối với sản xuất chăn nuôi trong tương lai1. Việc bảo tồn nguồn di truyền tự nhiên không chỉ phục vụ cho lý do đạo đức và mỹ thuật mà nó còn liên quan tới cuộc sống của con người trên toàn cầu thông qua việc sử dụng các sản phẩm từ nông nghiệp, trồng trọt và chăn nuôi. Ngoài việc tạo ra nguồn thực phẩm, thì nguồn tài nguyên động vật còn được ví như “kho lưu trữ” các tính trạng quý trong quá trình sản xuất nguồn thực phẩm. Các loài gia cầm bản địa là một trong những nguồn gen quý đã có sự thay đổi để phù hợp với các điều kiện môi trường.
Những giống gà bản địa có thể có những gen hoặc alen phù hợp với các điều kiện môi trường sinh ra nó [33]. Việc bảo tồn các giống bản địa đóng vai trò quan trong đối với công tác chọn và tạo giống hiện tại cũng như trong tương lai. Việc đánh giá các vốn gen sẽ đóng góp một phần vào công tác bảo tồn các giống gà địa phương, đặc biệt việc sử dụng các phương pháp sinh học phân tử làm công việc đánh giá sự đa dạng di truyền là rất quan trọng [32]. Hiện nay có nhiều loại chỉ thị 1 http://www.org/biodiversity/geneticresources/bio-domesticanimals/en/ -6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phân tử được sử dụng trong công tác đánh giá các đặc điểm và mối quan hệ di truyền của các giống gà, trong đó các microsatellite là một trong những loại chỉ thị được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Ở nước ta hiện nay tuy có nhiều nghiên cứu tập trung mô tả đặc điểm ngoại hình, sinh trưởng phát dục và khả năng sinh sản của các giống gà nội nhưng lại có ít nghiên cứu sử dụng các chỉ thị phân tử để xác định các đặc điểm di truyền từng giống, mối quan hệ di truyền giữa các giống, và nguồn gốc, phân loại các giống gà nội. Việc này làm giảm hiệu quả đầu tư vào công tác bảo tồn, khai thác và sử dụng hiệu quả nguồn gen của các giống gà nội ở nước ta. Từ năm 1990 Bộ Khoa học - Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) thay mặt Nhà nước Việt nam đã xây dựng một chương trình Bảo tồn nguồn gen động - thực và vi sinh vật Việt nam. “Đề án Bảo tồn nguồn gen vật nuôi Việt nam” là một hợp phần của chương trình này và được giao cho Viện Chăn Nuôi thực hiện.
Luận văn này là kết quả của một đề tài nhánh thuộc hợp phần trên, được thực hiện trên 5 giống gà nội Việt nam là gà Trới, gà Móng, gà Tè, gà Tiên Yên và gà Tò tại các cơ sở nuôi dưỡng chúng và tại Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Tế bào Động vật thuộc Viện Chăn nuôi Quốc gia. Đề tài chúng tôi thực hiện có tên là Đa dạng di truyền 5 quần thể gà nội, có mục đích góp phần làm sáng tỏ tính đa dạng di truyền, cấu trúc sinh sản và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể gà nội kể trên, qua đó cung cấp các thông tin khoa học tin cậy cần thiết cho quá trình bảo tồn nguồn gen gà nội Việt nam. -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc và phân loại gà nhà Các giống gà đã được con người thuần hóa từ gà rừng hơn 2000 năm trước [11]. Gà rừng thân hình nhỏ, trứng bé, đẻ rộng theo mùa, có thể bay xa.
Nhìn chung gà Châu Á thuộc chủng Gallus gallus, nhưng cũng có thể từ gà có dái tai đỏ Gallus gallus murghi vùng ven Ấn Độ, từ Gallus gallus của Mianma, từ Gallus gallus bankiva rải rác khắp vùng Đông Nam Á; cũng có thể là sự phối hợp của cả 3 loại đó. Chính nguồn gốc đa dạng ấy tạo nên cho gà bản địa một tiềm năng di truyền phong phú biểu hiện qua kiểu hình: hình dạng, màu sắc lông, dạng mào, dái tai, dạng đuôi, kết cấu giữa cổ-ngực [2]. Trong lịch sử sinh học, có một điều khá thú vị là chính những giống gà Á Đông, Đông Nam Á như gà Brahman, gà Cochinchine, gà chọi… đã tham gia vào việc hình thành các giống gà công nghiệp hiện nay [2].2 Các kỹ thuật sinh học phân tử đƣợc sử dụng trong nghiên cứu 1.1 PCR PCR là một phương pháp mang tính cách mạng được phát triển bởi Kary Mullis trong những năm 80. PCR dựa trên việc sử dụng khả năng tổng hợp sợi ADN mới bổ sung với sợi khuôn sẵn có.
Do ADN polymerase chỉ có thể thêm một nucleotide vào nhóm 3’-OH có trước, nên nó cần mồi để gắn nucleotide đầu tiên. Yêu cầu này khiến cho nhà nghiên cứu có thể khuếch đại một vùng trình tự cụ thể mong muốn. Kết thúc phản ứng PCR, trình tự cụ thể sẽ được tích lũy trong hàng tỉ bản sao 2. Phản ứng PCR chỉ đòi hỏi một lượng ADN làm khuôn ban đầu rất nhỏ.
Trong trường hợp ADN genome động vật có vú, 1.0 μg ADN là tối ưu cho mỗi phản ứng, có chứa xấp xỉ 3x105 bản sao của một gen trên NST. Đối với nấm men, vi khuẩn và plasmid, lượng ADN tối ưu được sử dụng cho mỗi phản ứng tương ứng là 10 ng, 1 ng và 1 pg [35].2 Kỹ thuật microsatellite 2 http://www.gov/projects/genome/probe/doc/TechPCR.shtml -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Microsatellite là loại ADN lặp đi lặp lại được tạo thành từ các đoạn lặp dài từ 2 đến 8 nucleotide3. Chúng có thể có độ đa hình cao và thường là các chỉ thị phân tử trong nghiên cứu di truyền quần thể. Các microsatellite có thể tìm thấy mọi nơi trong hệ gen, cả vùng mã hoá và không mã hoá [41].
Các microsatellite được sử dụng để lập bản đồ và nghiên cứu đa dạng di truyền trên gà ngay từ thời điểm nó được ứng dụng là do trình tự của chúng có độ đa hình cao, phân bố rải rác toàn bộ hệ gen [37], và rất nhiều locus microsatellite nghiên cứu trên gà đã được công bố và lập bản đồ [12], [21]. Thông tin về các microsatellite gà có thể dễ dàng nhận được qua các trang web như http://www.org/arkdb/, http://aviandiv.de/primer_table.3 Một số nghiên cứu sử dụng kỹ thuật microsatellite Microsatellite được Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc - FAO dùng làm công cụ phân tử đầu tiên cho dự án MoDAD (Measurement of Domestic Animal Diversity) nhằm đánh giá sự đa dạng di truyền của động vật bản địa. Hiện nay các microsatellite là công cụ tốt nhất cho việc nghiên cứu các locus liên quan đến tính trạng số lượng và cho việc đánh giá sự đa dạng di truyền của các quần thể vật nuôi. Kết quả nghiên cứu các giống gà nội địa Trung Quốc cho thấy khi phân tích bằng microsatellite thì tần số dị hợp tử quan sát được là cao nhất (75.91%), tiếp theo là phương pháp RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) (26.32%), cuối cùng là phương pháp phân tích allozyme (22.
Dùng microsatellite khi nghiên cứu trên quần thể gà có thể thu được hơn 12 alen trên một locus và tần số dị hợp tử có thể lên đến 90% [40]. Khi sử dụng 14 locus microsatellite để phân tích mối quan hệ di truyền giữa các quần thể gà bản địa khác nhau (chủ yếu từ Đức và Ucraina với tổng số 224 cá thể của 20 quần thể) và với gà rừng, việc lập cây quan hệ di truyền đã được tiến hành và thu được 3 nhóm chính [32]. 42 chỉ thị microsatellite đã được sử dụng để phân tích 23 dòng gà cao sản của các giống gà Leghorn, gà rừng, gà Fayoumi và gà Tây Ban Nha, qua đó tính được được khoảng cách di truyền giữa gà rừng với các 3 http://www.com/nrg/journal/v5/n1/glossary/nrg1247_glossary.html -9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dòng gà khác [45]. 22 chỉ thị microsatellite đã được sử dụng để xác định tần số dị hợp tử và khoảng cách di truyền của các giống gà: Châu Phi, Châu Á và Nam Mỹ.
Kết quả cho thấy các giống gà có sự đặc trưng theo từng khu vực. 29 locus microsatellite đã được dùng để đánh giá sự đa dạng di truyền của gà H’mông ở Sơn La, với 36 cá thể thu từ 3 làng [13]. Nghiên cứu đã chỉ ra có sự khác biệt di truyền giữa 3 nhóm gà theo khoảng cách địa lý, các quần thể gà đều ở trạng thái cân bằng Hardy - Weinberg và không bị ảnh hưởng bởi giao phối cận huyết. Việc nghiên cứu quần thể gà Hà Giang đã kết luận rằng, trong sự vắng mặt của bất cứ cấu trúc quần thể gà nào trong phạm vi tỉnh, thì gà H’mong lại chia sẻ vốn gen chung với các giống gà khác [8].
Số lượng lớn alen chung giữa gà Hà Giang và gà rừng, cũng như các kết quả phân tích cụm Bayes đã đề xuất rằng dòng chảy gen đã diễn ra từ gà rừng tới gà Hà Giang [8]. Việc sử dụng 29 microsatellite khi nghiên cứu 9 giống gà nội và 2 giống gà Trung Quốc đã xác định rằng các giống gà Việt nam tạo nên vốn gen khác với các giống gà Trung Quốc, các giống gà miền Bắc tạo nên một vốn gen không có cấu trúc [14]. Sự khác biệt của các giống gà Việt nam quan sát được giữa miền Bắc và Duyên hải miền Trung cũng như đồng bằng Cửu Long chỉ ra rằng sự phân nhóm các giống gà Việt nam có quan hệ tới sự phân cách về địa lý của chúng [14].3 Các đặc điểm di truyền quần thể 1.1 Các đại lƣợng di truyền đặc trƣng cho các quần thể gà Độ phong phú alen ở mỗi locus và mẫu, kí hiệu là Rs, và tổng thể các mẫu kí hiệu là Rt là một thước đo số lượng các alen độc lập cỡ mẫu, do vậy cho phép so sánh giữa các mẫu có cỡ khác nhau.