Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Và Các Thông Số Di Truyền Theo Tính Trạng Tăng Trưởng Tôm Sú

Nghiên cứu đa dạng di truyền và các thông số di truyền liên quan đến tính trạng tăng trưởng nhằm cải thiện chọn giống tôm sú hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Hữu Hùng
• Người hướng dẫn: PGS. Lại Văn Hùng
• Trường học: Nha Trang University
• Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tôm Sú Để Chọn Giống Hiệu Quả
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Khánh Hòa

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Thành tựu chương trình chọn giống các đối tượng thủy sản trong nước và trên thế giới
• 1.2. Các chương trình chọn giống trên đối tượng thủy sản
• 1.3. Tính đa dạng về mặt địa lý của thu thập vật liệu ban đầu để hình thành quần thể chọn giống
• 1.4. Đánh giá vật liệu ban đầu cho chương trình chọn giống
• 1.5. Đảm bảo an toàn sinh học và sạch bệnh trong chọn giống tôm
• 1.6. Kỹ thuật đánh dấu trong chọn giống thủy sản
• 1.7. Các đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường
• 1.8. Hệ số di truyền và tương quan di truyền
• 1.9. Hiệu quả chọn lọc
• 1.10. Gia hóa và khép kín vòng đời các đối tượng chọn giống trong điều kiện nhân tạo ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.11. Ứng dụng chỉ thị microsatellite để đánh giá biến dị di truyền trong chọn giống các đối tượng trồng thủy sản
• 1.12. Ứng dụng các phương pháp hiện đại (MAS – Marker Assisted Selection; GWS – Genome Wide Selection) trong chọn giống
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, thời gian, địa điểm và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Thời gian nghiên cứu
• 2.4. Địa điểm nghiên cứu
• 2.5. Phạm vi nghiên cứu
• 2.6. Vật liệu nghiên cứu
• 2.6.1. Vật liệu nghiên cứu cho đánh giá biến dị di truyền bằng microsatellite
• 2.6.2. Vật liệu sinh học
• 2.6.3. Hóa chất sử dụng
• 2.6.4. Vật liệu nghiên cứu cho đánh giá dòng bằng phép lai hỗn hợp và ước tính một số thông số di truyền cơ bản
• 2.7. Phương pháp nghiên cứu
• 2.7.1. Phương pháp đánh giá biến dị di truyền bằng microsatellite
• 2.7.2. Phương pháp tách chiết ADN tổng số
• 2.7.3. Khuếch đại microsatelite bằng PCR
• 2.7.4. Phương pháp điện di kiểm tra sản phẩm PCR
• 2.7.5. Phân tích allele
• 2.7.6. Phương pháp đánh giá tăng trưởng các dòng tôm bằng phương pháp lai hỗn hợp
• 2.7.7. Phương pháp đảm bảo an toàn sinh học (Chi tiết tại phụ lục 7)
• 2.7.8. Phương pháp sàng lọc bệnh tôm bố mẹ đầu vào và các giai đoạn phát triển chính trong vòng đời tôm sú (Chi tiết tại phụ lục 8)
• 2.7.9. Phương pháp phân tích chất lượng nước
• 2.7.10. Phương pháp nuôi thành thục, cho sinh sản tôm bố mẹ và ương nuôi ấu trùng
• 2.7.11. Phương pháp nuôi tăng trưởng các gia đình tôm thế hệ G0 và G1
• 2.7.12. Phương pháp đánh dấu cá thể
• 2.7.13. Bố trí thí nghiệm
• 2.7.13.1. Bố trí thí nghiệm chọn lọc cặp mồi sử dụng để đánh giá biến dị di truyền bằng microsatelite
• 2.7.13.2. Bố trí các tổ hợp lai toàn phần của 4 dòng tôm sú
• 2.7.13.3. Bố trí lai tạo các gia đình thế hệ G0 tạo thế hệ G1
• 2.7.13.4. Các tiêu chí chọn ghép cặp các gia đình thế hệ G0 tạo G1
• 2.7.13.5. Bố trí ghép cặp tôm bố mẹ G0 tạo thế hệ G1
• 2.7.13.6. Nuôi tăng trưởng đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường
• 2.7.14. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
• 2.7.14.1. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu đánh giá đa dạng di truyền
• 2.7.14.2. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu phục vụ đánh giá tăng trưởng các dòng tôm khác nhau bằng phép lai hỗn hợp
• 2.7.14.3. Phương pháp thu thập, phân tích và xử lý số liệu phục vụ tính toán các thông số di truyền cơ bản
• 2.7.14.4. Phương pháp ước tính các thành phần phương sai phục vụ đánh giá tương tác kiểu gen - môi trường (G x E)
• 2.7.14.5. Phương pháp tính các ảnh hưởng cố định và ước tính các thành phần phương sai phục vụ tính hệ số di truyền
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đánh giá biến dị di truyền tôm sú bằng chỉ thị microsatellite
• 3.2. Kết quả chọn microsatellite đánh giá biến dị di truyền
• 3.3. Các thông số đa dạng di truyền dựa trên 15 microsatellite của bốn dòng tôm sú bố mẹ vật liệu ban đầu
• 3.4. Đa dạng di truyền của từng dòng tôm sú vật liệu ban đầu
• 3.5. Đa dạng kiểu gen (G)
• 3.6. Dị hợp tử quan sát (H0)
• 3.7. Thông tin đa hình (PIC)
• 3.8. Sai khác so với cân bằng Hardy-Weinberg
• 3.9. Giá trị cận huyết (FIS)
• 3.10. Sai khác di truyền giữa các dòng tôm (FST)
• 3.11. Đánh giá tăng trưởng các dòng tôm sú
• 3.12. Sàng lọc bệnh trên các dòng tôm bố mẹ vật liệu ban đầu
• 3.13. Tạo các gia đình và tổ hợp lai
• 3.14. Ương nuôi các gia đình tôm thế hệ G0
• 3.15. Ương nuôi từ nauplius đến hậu ấu trùng 15
• 3.16. Nuôi từ hậu ấu trùng 15 đến kích cỡ đánh dấu
• 3.17. Tăng trưởng của tôm nuôi trong bể an toàn sinh học
• 3.18. Thống kê mô tả và các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng của tôm thế hệ G0
• 3.19. Tăng trưởng của tôm giữa các tổ hợp lai
• 3.20. Ước tính một số thông số di truyền cơ bản trên quần đàn được thiết lập
• 3.21. Đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường (G × E)
• 3.22. Các yếu tố môi trường nuôi chính
• 3.23. Thống kê mô tả và các yếu tố ảnh hưởng
• 3.24. Tương quan giữa kiểu gen và môi trường (G × E)
• 3.25. Hệ số di truyền
• 3.26. Thống kê mô tả về tăng trưởng của tôm sú thế hệ G1
• 3.27. Ước tính hệ số di truyền
• 3.28. Hiệu quả chọn lọc sau một thế hệ của tính trạng tăng trưởng
• 3.29. Hiệu quả chọn lọc
• 3.30. Ước tính hiệu quả chọn lọc bằng phân tích xu hướng di truyền thông qua khác biệt EBV giữa hai nhóm chọn lọc của G0 và G1
• 3.31. Ước tính hiệu quả chọn lọc thông qua khác biệt EBV của nhóm chọn lọc và trung bình của thế hệ G1
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tôm Sú

Nghiên cứu đa dạng di truyền tôm sú (Penaeus monodon) là một lĩnh vực quan trọng trong ngành nuôi trồng thủy sản. Việc hiểu rõ về đa dạng di truyền giúp xác định các giống tôm có khả năng tăng trưởng tốt và kháng bệnh. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về tình trạng di truyền mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các chương trình chọn giống hiệu quả.

1.1. Định Nghĩa Đa Dạng Di Truyền Tôm Sú

Đa dạng di truyền tôm sú đề cập đến sự khác biệt về gen giữa các cá thể trong quần thể. Điều này ảnh hưởng đến khả năng thích nghi và phát triển của tôm trong môi trường nuôi trồng.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền

Nghiên cứu đa dạng di truyền giúp xác định các giống tôm có khả năng sinh trưởng tốt và kháng bệnh, từ đó nâng cao năng suất nuôi trồng và giảm thiểu rủi ro dịch bệnh.

II. Vấn Đề Trong Chọn Giống Tôm Sú Hiện Nay

Chọn giống tôm sú hiện nay gặp nhiều thách thức, bao gồm chất lượng giống không đồng đều và sự xuất hiện của các bệnh dịch. Việc nhập khẩu giống từ nước ngoài cũng làm gia tăng rủi ro về chất lượng. Do đó, việc phát triển giống tôm sú nội địa chất lượng cao là rất cần thiết.

2.1. Chất Lượng Giống Tôm Không Đồng Đều

Chất lượng giống tôm sú hiện tại thường không đồng đều, dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm và kích cỡ không đồng nhất, gây khó khăn cho người nuôi.

2.2. Nguy Cơ Bệnh Tật Trong Nuôi Trồng

Sự xuất hiện của các bệnh dịch như virus đốm trắng và bệnh đầu vàng đã gây thiệt hại lớn cho ngành nuôi tôm. Việc chọn giống kháng bệnh là một giải pháp cần thiết.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tôm Sú

Các phương pháp nghiên cứu hiện đại như chỉ thị microsatellite và phân tích gen đã được áp dụng để đánh giá đa dạng di truyền trong tôm sú. Những phương pháp này giúp xác định các thông số di truyền quan trọng phục vụ cho việc chọn giống.

3.1. Sử Dụng Chỉ Thị Microsatellite

Chỉ thị microsatellite là công cụ hữu hiệu để đánh giá đa dạng di truyền. Phương pháp này cho phép phân tích sự khác biệt gen giữa các dòng tôm.

3.2. Phân Tích Gen Để Đánh Giá Tăng Trưởng

Phân tích gen giúp xác định các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến tính trạng tăng trưởng của tôm, từ đó hỗ trợ trong việc chọn giống hiệu quả.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tôm Sú

Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt rõ rệt về đa dạng di truyền giữa các dòng tôm sú. Những dòng tôm có tính trạng di truyền tốt đã được xác định, mở ra cơ hội cho việc phát triển giống tôm sú chất lượng cao.

4.1. Đánh Giá Đa Dạng Di Truyền Giữa Các Dòng Tôm

Kết quả cho thấy các dòng tôm khác nhau có mức độ đa dạng di truyền khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và kháng bệnh.

4.2. Tác Động Của Di Truyền Đến Tăng Trưởng

Nghiên cứu chỉ ra rằng di truyền có ảnh hưởng lớn đến tốc độ tăng trưởng của tôm, từ đó giúp xác định các giống tôm ưu việt.

V. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Trong Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu về đa dạng di truyền tôm sú có thể được ứng dụng trong việc phát triển các chương trình chọn giống tại Việt Nam. Việc này không chỉ nâng cao năng suất mà còn đảm bảo chất lượng giống tôm.

5.1. Phát Triển Chương Trình Chọn Giống Tôm

Các chương trình chọn giống dựa trên kết quả nghiên cứu sẽ giúp tạo ra các giống tôm có khả năng sinh trưởng tốt và kháng bệnh.

5.2. Tăng Cường An Toàn Sinh Học Trong Nuôi Trồng

Việc áp dụng các biện pháp an toàn sinh học trong nuôi tôm sẽ giúp giảm thiểu rủi ro dịch bệnh và nâng cao hiệu quả sản xuất.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tôm Sú

Nghiên cứu đa dạng di truyền tôm sú là một lĩnh vực quan trọng, mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển giống tôm chất lượng cao tại Việt Nam. Tương lai của ngành nuôi tôm phụ thuộc vào việc áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn.

6.1. Tầm Nhìn Tương Lai Trong Chọn Giống

Tương lai của ngành chọn giống tôm sú sẽ tập trung vào việc phát triển các giống tôm có khả năng thích ứng tốt với môi trường nuôi trồng.

6.2. Định Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tiếp tục khai thác sâu hơn về tình trạng di truyền và các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng của tôm sú.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Nghề nuôi tôm nước lợ tại Việt Nam giữ vị trí quan trọng trong cơ cấu ngành thủy sản nhưng đang đối mặt với nhiều thách thức lớn về chất lượng nguồn giống. Theo số liệu từ Tổng cục Thủy sản (2017), tổng diện tích nuôi tôm nước lợ của cả nước đạt 721.100 ha với tổng sản lượng 701.500 tấn tôm sú và 430.500 tấn tôm thẻ chân trắng; riêng diện tích nuôi tôm sú là 595.000 ha (chiếm 82,5%). Cả nước có 1.863 cơ sở sản xuất giống với tổng sản lượng đạt hơn 104,4 tỷ con, trong đó nhu cầu giống tôm sú phục vụ nuôi thương phẩm khoảng 30 tỷ con/năm. Mặc dù số lượng con giống sản xuất trong nước đáp ứng đủ nhu cầu nuôi, phần lớn nguồn tôm bố mẹ vẫn phải phụ thuộc vào việc khai thác tự nhiên hoặc nhập khẩu từ nước ngoài. Việc thiếu kiểm soát chặt chẽ về tiêu chuẩn chất lượng và an toàn dịch bệnh ở đàn bố mẹ dẫn đến tình trạng tôm giống tăng trưởng chậm, kích cỡ không đồng đều và dịch bệnh bùng phát thường xuyên, gây tổn thất lớn cho người nuôi.

Về mặt học thuật và thực tiễn, các nghiên cứu trên đối tượng tôm sú (Penaeus monodon) tại Việt Nam trước năm 2000 chủ yếu tập trung vào đặc điểm sinh học, sinh sản và quy trình sản xuất giống. Từ năm 2000 trở đi, các nghiên cứu gia hóa đã bước đầu khép kín vòng đời (ương nuôi từ giai đoạn hậu ấu trùng PL15 lên tôm bố mẹ) nhưng chưa kết hợp công tác chọn giống theo các tính trạng số lượng. Ở phạm vi quốc tế, một số chương trình chọn giống tôm sú đã được tiến hành nhưng quy trình công nghệ và thông số di truyền bị bảo mật, không được công bố hoặc chuyển giao rộng rãi. Do đó, khoảng trống nghiên cứu đặt ra là cần thiết lập một chương trình chọn tạo giống bài bản tại Việt Nam, kết hợp giữa di truyền phân tử và di truyền số lượng trên nền tảng an toàn sinh học.

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu đa dạng di truyền và các thông số di truyền theo tính trạng tăng trưởng phục vụ chọn giống tôm sú (Penaeus monodon Fabricius, 1798)" của nghiên cứu sinh Nguyễn Hữu Hùng (chuyên ngành Nuôi trồng thủy sản, mã số 9620301, thực hiện tại Trường Đại học Nha Trang dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Hảo và PGS. Lại Văn Hùng) được triển khai nhằm giải quyết các vấn đề trên. Công trình là một nội dung thuộc đề tài cấp nhà nước "Ứng dụng di truyền số lượng và di truyền phân tử để tạo vật liệu ban đầu cho chọn giống tôm sú theo tính trạng tăng trưởng" do Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II chủ trì.

Mục tiêu tổng quát của luận án là xác định được mức độ đa dạng di truyền và các thông số di truyền cơ bản làm cơ sở tạo lập quần đàn tôm sú có biến dị di truyền cao làm vật liệu ban đầu phục vụ cho công tác chọn giống tôm sú theo tính trạng tăng trưởng.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số theo văn bản bao gồm:

1. Đánh giá biến dị di truyền của các dòng tôm sú vật liệu ban đầu bằng kỹ thuật Microsatellite.
2. Đánh giá tăng trưởng các dòng tôm bằng phương pháp lai hỗn hợp làm cơ sở hình thành vật liệu ban đầu cho chương trình chọn giống.
3. Ước tính một số thông số di truyền cơ bản trên quần đàn tôm sú đã được thiết lập.

Đối tượng nghiên cứu là loài tôm sú (Penaeus monodon Fabricius, 1798). Phạm vi nghiên cứu về không gian bao gồm các vùng biển thu thập mẫu (vùng biển Andaman - Thái Lan, Myanmar, Singapore, vùng biển Rạch Gốc - Cà Mau và đàn tôm gia hóa của Công ty Moana tại Việt Nam) cùng hệ thống cơ sở thực nghiệm tại Nam Trung Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long (Trung tâm Quốc gia giống Hải sản Nam Bộ - Vũng Tàu, Trung tâm Quốc gia giống Hải sản miền Trung - Khánh Hòa, Trại Nghiên cứu Thực nghiệm Bạc Liêu, Doanh nghiệp tư nhân Đặng Lâm - Vũng Tàu, Phòng Sinh học Thực nghiệm và Trung tâm Quan trắc Môi trường và Dịch bệnh Thủy sản Nam Bộ thuộc Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II). Phạm vi thời gian nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến năm 2018, trong đó giai đoạn thu thập mẫu và phân tích số liệu thực nghiệm tập trung từ năm 2012 đến năm 2015 trên hai thế hệ tôm sú G0 và G1.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan các thành tựu chọn giống thủy sản trên thế giới và trong nước. Lịch sử chọn giống thủy sản thế giới ghi nhận công trình khởi đầu trên cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) tại Na Uy từ năm 1971 (Gjedrem và ctv., 1971; 2000; 2005; Quinton và ctv., 2005), nâng cao tốc độ tăng trưởng 113% sau 5 thế hệ chọn lọc. Lý thuyết di truyền số lượng và mô hình hỗn hợp sau đó được áp dụng rộng rãi trên cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss, Gjedrem, 2005), cá tuyết (Gadus macrocephalus, Kolstad và ctv., 2006), cá rô phi vằn dòng GIFT (Oreochromis niloticus, Bentsen và ctv., 1998, 2012; Eknath và ctv., 1998, 2007; Ponzoni và ctv., 2005; Trọng và ctv., 2013), cá chép Ấn Độ (Labeo rohita, Mahapatra và ctv., 2006), cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus, Dunham, 2007).

Trên các loài tôm, chọn giống tăng trưởng đã được triển khai trên tôm he Nhật Bản (Marsupenaeus japonicus, Hetzel và ctv., 2000) với mức tăng sinh trưởng 11%/thế hệ; tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei, Argue và ctv., 2002; Carr và ctv., 1997; Fjalestad và ctv., 1997; Perez-Rostro và Ibrara, 2003a, 2003b; Donato và ctv., 2005, 2008; Gitterle và ctv., 2005a, 2005b, 2006; Moss, 2011); tôm xanh (Penaeus stylirostris, Lester, 1998; Goyard và ctv., 2002); tôm vỏ cứng (Parapenaeopsis hardwickii, Jerry và ctv., 2005); tôm càng nước ngọt (Procambarus clarkii, Jones và Ruscoe, 2000). Trên tôm sú (P. monodon), các nghiên cứu của CSIRO tại Úc (Benzie và ctv., 1997; Kenway và ctv., 2006; Coman và ctv., 2005, 2010), Moana Hawaii (Brock, 2013) và nghiên cứu tại Ấn Độ của Krishna và ctv. (2011) đã công bố một số thông số di truyền về tăng trưởng và tỷ lệ sống.

Tại Việt Nam, các công trình chọn giống thủy sản được ghi nhận qua các giai đoạn: đánh giá hiệu quả lai ngược cá mè trắng (Hypophthalmichthys molitrix × H. harmandi, Trần Mai Thiên và ctv., 1978); nghiên cứu tính biến dị và lai chọn giống cá chép (Cyprinus carpio, Trần Đình Trọng, 1983; Trần Mai Thiên và ctv., 1985; Nguyễn Hữu Ninh, 2010; Nguyễn Văn Kiểm, 2005); chọn giống cá mè vinh (Barbonymus gonionotus, Nguyễn Văn Hảo và ctv., 2006); chọn giống cá tra (Pangasianodon hypophthalmus, Nguyễn Văn Sáng và ctv., 2009); chọn giống cá rô phi nâng cao tăng trưởng, chịu lạnh, chịu mặn (Nguyễn Công Dân và ctv., 2003; Nguyễn Văn Hảo và ctv., 2007; Phạm Anh Tuấn và ctv., 2008; Luan, 2008; Nguyễn Hữu Ninh và ctv., 2013). Trên giáp xác, các nghiên cứu chọn giống được triển khai trên tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii, Thanh và ctv., 2010; Đinh Hùng và ctv., 2010; Luan và ctv., 2012, 2014; Hung và ctv., 2013a, 2013b, 2014) và tôm chân trắng (Trần Thế Mưu, 2015; Nguyễn Hữu Ninh và ctv., 2018). Đối với tôm sú, các công trình gia hóa và chọn tạo giống được bắt đầu từ các nghiên cứu khép kín vòng đời (Hoa N. và ctv., 2009; Nguyễn Văn Hảo, 2016; Nguyễn Văn Sáng và ctv., 2018).

Về mặt công cụ phân tử, luận án điểm lại các nghiên cứu ứng dụng chỉ thị microsatellite để phân tích cấu trúc di truyền quần thể tôm sú như công trình của Xu và ctv. (1999) phân lập 10 locus có PIC từ 0,63 đến 0,96; Wuthisuthimethavee và ctv. (2003) phát triển 30 locus có PIC từ 0,4275 đến 0,9264; Pan và ctv. (2004) phát triển 23 locus; Li và ctv. (2007) sử dụng 19 locus để phân tích đàn tôm Bờ Đông Úc và Thái Lan; Nahavandi và ctv. (2011, 2013) sử dụng 6 locus đánh giá tôm tự nhiên và gia hóa ở Malaysia. Về kỹ thuật đánh dấu, các tài liệu của Haastein và ctv. (2001), Arce và ctv. (2003), Brown và ctv. (2003), Fuller và ctv. (2009), Godin và ctv. (1996), Coman và ctv. (2010) và Dinh Hung và ctv. (2010) cho thấy dấu huỳnh quang VIE (Visible Implant Elastomer) có tỷ lệ tồn lưu cao, chi phí thấp, ít ảnh hưởng sinh học và phù hợp cho việc nhận diện gia đình tôm. Về lý thuyết tương tác kiểu gen - môi trường (G × E), Robertson (1959) và Mulder & Bijma (2005) xác định hệ số tương quan di truyền $r_g < 0,8$ là ngưỡng có ý nghĩa sinh học để quyết định tách dòng chọn lọc riêng biệt.

Vị trí của luận án: Kế thừa các nền tảng lý thuyết di truyền số lượng của Henderson (1975), Falconer & Mackay (1996), Gjedrem (2005) và phương pháp thiết kế quần thể ban đầu theo Holtsmark và ctv. (2008), luận án đã giải quyết khoảng trống nghiên cứu thực nghiệm tại Việt Nam: thiết lập quần đàn ban đầu từ 4 nguồn địa lý đa dạng, thực hiện phép lai hỗn hợp toàn phần 16 tổ hợp, đánh giá biến dị di truyền bằng hệ thống 15 locus microsatellite chuẩn hóa, đồng thời nuôi thử nghiệm quy mô lớn trong điều kiện an toàn sinh học để ước tính hệ số di truyền, tương tác G × E và hiệu quả chọn lọc thực tế sau một thế hệ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án vận dụng lý thuyết di truyền số lượng và mô hình tuyến tính hỗn hợp (Mixed Linear Model) để phân tích các tính trạng số lượng. Khung phân tích dựa trên mô hình cá thể (Animal Model) nhằm ước tính giá trị giống (EBV - Estimated Breeding Value), tách các thành phần phương sai di truyền cộng gộp ($\sigma_A^2$), phương sai môi trường chung giữa các gia đình ($\sigma_c^2$), phương sai thí nghiệm ($\sigma_{TN}^2$), phương sai sai số ($\sigma_e^2$) và phương sai kiểu hình ($\sigma_p^2$). Hệ số di truyền ($h^2$) được xác định bằng tỷ lệ giữa phương sai di truyền cộng gộp và phương sai kiểu hình:

$$h^2 = \frac{\sigma_A^2}{\sigma_p^2}$$

Mức độ biến dị di truyền quần thể được lượng hóa thông qua các chỉ số di truyền phân tử: số alen thực tế ($A$), số alen hiệu quả ($A_e$), độ dị hợp tử quan sát ($H_o$), độ dị hợp tử kỳ vọng ($H_e$), giá trị thông tin đa hình (PIC), độ lệch cân bằng Hardy-Weinberg (HWE), hệ số cận huyết ($F_{IS}$) và hệ số phân hóa di truyền giữa các quần thể ($F_{ST}$). Tương tác kiểu gen - môi trường (G × E) được đánh giá thông qua tương quan di truyền ($r_g$) của cùng một tính trạng khi biểu hiện ở các môi trường nuôi khác nhau theo tiêu chuẩn Robertson (1959).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:

• Nguồn vật liệu sinh học: Thu thập 4 dòng tôm sú bố mẹ ban đầu gồm:
  1. Dòng Ấn Độ Dương (A): 147 con (76 cái, 71 đực) thu thập từ vùng biển Andaman (Thái Lan) và Myanmar trong năm 2013/2014.
  2. Dòng Thái Bình Dương (T): 144 con (86 cái, 58 đực) thu thập từ vùng biển Singapore trong năm 2013/2014.
  3. Dòng Nội địa (N): 422 con (236 cái, 186 đực) thu thập từ vùng biển Rạch Gốc - Cà Mau trong năm 2013/2014.
  4. Dòng Gia hóa (G): 123 con (62 cái, 61 đực) tiếp nhận từ Công ty Moana - Việt Nam trong năm 2013/2014. Tổng số lượng tôm bố mẹ thu thập là 836 con (460 tôm cái, 376 tôm đực). Khối lượng trung bình tôm cái đạt 177 g/con, tôm đực đạt 102 g/con. Mẫu mô chân bơi phục vụ phân tích microsatellite được thu ngẫu nhiên từ 137 cá thể (30 mẫu A, 31 mẫu T, 36 mẫu G, 40 mẫu N) và bảo quản trong cồn $70^\circ$.

Dòng tôm bố mẹ	Ký hiệu	Địa điểm thu thập	Số tôm nhập về (Cái / Đực)	Số mẫu phân tích SSR
Ấn Độ Dương	A	Biển Andaman (Thái Lan) & Myanmar	76 / 71	30
Thái Bình Dương	T	Biển Singapore	86 / 58	31
Gia hóa	G	Công ty Moana - Việt Nam	62 / 61	36
Nội địa	N	Rạch Gốc, Cà Mau - Việt Nam	236 / 186	40
Tổng cộng			460 / 376 (836 con)	137

• Quy trình kiểm soát an toàn sinh học và sàng lọc bệnh: Tôm bố mẹ sau khi thu thập được đưa vào khu nuôi cách ly sơ cấp và thứ cấp tại Trung tâm Quốc gia giống Hải sản Nam Bộ (Vũng Tàu). Xét nghiệm PCR kiểm tra định kỳ 4 tác nhân virus nguy hiểm: virus gây hội chứng đốm trắng (WSSV), virus gây hoại tử dưới vỏ và cơ quan tạo máu (IHHNV), virus gây bệnh đầu vàng (YHV) và virus gây bệnh chậm lớn Laem Singh (LSNV). Chỉ những cá thể âm tính hoàn toàn mới được đưa vào nuôi vỗ thành thục.
• Kỹ thuật sinh học phân tử: Tách chiết ADN tổng số từ chân bơi bằng dung dịch ly giải (NaCl 0,4M; Tris-HCl 10 mM pH 8,0; EDTA 2 mM pH 8,0; SDS 20%; Proteinase K 20 mg/ml) và kết tủa bằng NaCl 6M cùng ethanol. Thực hiện PCR khuếch đại với enzyme MyTaq™ DNA Polymerase. Khảo sát 29 cặp mồi microsatellite có nguồn gốc từ các công bố của Wuthisuthimethavee và ctv. (2003), Pan và ctv. (2004), Li và ctv. (2007), Nahavandi và ctv. (2011) và Xu và ctv. (1999). Tiến hành điện di kiểm tra trên gel agarose và phân tích kích thước alen chính xác bằng hệ thống máy điện di mao quản tự động QIAxcel (Qiagen) với bộ kít QIAxcel Screening Kit, QX DNA size marker 50-800bp v2.0 và QX Alignment Marker 15 bp/1kb.
• Tạo gia đình và đánh dấu cá thể: Bố trí phép lai hỗn hợp toàn phần (diallel cross) $4 \times 4$ gồm 16 tổ hợp lai (4 phép lai nội dòng: $A \times A, T \times T, N \times N, G \times G$ và 12 phép lai khác dòng: $A \times T, A \times N, A \times G, T \times A, T \times N, T \times G, N \times A, N \times T, N \times G, G \times A, G \times T, G \times N$). Ấu trùng của từng gia đình được ương nuôi riêng rẽ từ Nauplius đến giai đoạn PL15, sau đó nuôi tiếp đến khi đạt kích cỡ đánh dấu (khối lượng $> 1$ g/con). Sử dụng chất màu huỳnh quang đàn hồi VIE (Visible Implant Elastomer) tiêm vào các đốt cơ gốc chân bơi để mã hóa nhận diện nguồn gốc từng gia đình trước khi gộp đàn nuôi chung.
• Nuôi đánh giá tăng trưởng và tương tác G × E: Tôm thế hệ G0 và G1 sau khi đánh dấu được thả nuôi song song trong 2 hệ thống: hệ thống bể tuần hoàn an toàn sinh học (ATSH) tại Vũng Tàu và các ao đất thực nghiệm tại Khánh Hòa, Bạc Liêu, Vũng Tàu. Định kỳ thu thập số liệu về khối lượng thân, chiều dài thân và tỷ lệ sống.
• Xử lý số liệu thống kê: Dữ liệu kiểu gen microsatellite được xử lý bằng các phần mềm di truyền quần thể chuyên dụng để tính toán tần số alen, đa hình thông tin PIC và hệ số $F_{ST}, F_{IS}$. Dữ liệu kiểu hình tăng trưởng và phả hệ được phân tích bằng mô hình tuyến tính tổng quát (GLM) để xác định các ảnh hưởng cố định (môi trường nuôi, đợt sinh sản, giới tính, dòng lai) và mô hình hỗn hợp (ASReml/SAS/VCE) để ước tính các thành phần phương sai, hệ số di truyền, tương quan di truyền và giá trị chọn giống EBV.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Chương này tổng thuật toàn diện cơ sở lý luận và các thành tựu nghiên cứu về chọn giống động vật thủy sản trên thế giới và tại Việt Nam. Tác giả phân tích sâu về tính đa dạng địa lý khi thu thập vật liệu ban đầu, khẳng định vai trò quyết định của độ biến dị di truyền đối với hiệu quả chọn lọc lâu dài (dẫn chứng từ các chương trình cá hồi Na Uy, cá rô phi GIFT và tôm Moana Hawaii). Chương I trình bày chi tiết về:

• Các phương pháp thiết kế và đánh giá quần thể ban đầu theo Holtsmark và ctv. (2008), nhấn mạnh ưu thế của phương pháp lai hỗn hợp toàn phần (diallel cross) so với giao phối ngẫu nhiên.
• Hệ thống đảm bảo an toàn sinh học (ATSH) và quy trình nuôi tuần hoàn kín giá thể cát khép kín vòng đời tôm sú của CSIRO (Úc), Viện Hải Dương Hawaii (OI) và Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II.
• Phân tích so sánh các kỹ thuật đánh dấu thủy sản (dấu ngoài, dấu số VI-alpha, chíp điện tử PIT tags và dấu huỳnh quang VIE), chứng minh tính khả thi của dấu VIE trong quản lý phả hệ tôm.
• Cơ sở lý thuyết về tương tác kiểu gen - môi trường (G × E), hệ số di truyền ($h^2$), tương quan di truyền và các phương pháp ước tính hiệu quả chọn lọc (quần thể đối chứng, chọn lọc ngược, ghép phối lặp lại, phân tích xu hướng di truyền EBV theo Henderson, 1975).
• Khái quát ứng dụng của các chỉ thị phân tử (mt-ADN, AFLP, Microsatellite/SSR, SNP) và định hướng chọn giống hiện đại (MAS, GWS).

Chương II: Phương pháp nghiên cứu

Chương II mô tả chi tiết vật liệu, quy trình thực nghiệm và các mô hình toán học sử dụng trong luận án:

• Đối tượng nghiên cứu: Tôm sú (Penaeus monodon).
• Mô tả nguồn gốc và số lượng của 4 dòng tôm bố mẹ (147 tôm Ấn Độ Dương, 144 tôm Thái Bình Dương, 422 tôm Nội địa Cà Mau, 123 tôm Gia hóa Moana).
• Trình bày chi tiết hóa chất, vật tư, quy trình tách chiết ADN, phản ứng PCR và bảng thông số 29 cặp mồi microsatellite khảo sát kèm nhiệt độ bắt cặp ($T_a$) dao động từ $49,5^\circ\text{C}$ đến $61,2^\circ\text{C}$.
• Quy trình kiểm dịch nghiêm ngặt sàng lọc 4 loại virus (WSSV, IHHNV, YHV, LSNV) bằng PCR.
• Phương pháp nuôi vỗ thành thục, cắt mắt kích thích sinh sản, ương nuôi ấu trùng riêng biệt cho từng gia đình.
• Thiết kế 16 tổ hợp lai toàn phần tạo 69 gia đình thế hệ G0 và sơ đồ ghép cặp phối giống tạo 76 gia đình thế hệ G1.
• Kỹ thuật tiêm dấu màu huỳnh quang VIE theo vị trí và mã màu để nhận diện gia đình.
• Bố trí thí nghiệm đánh giá tương tác G × E giữa hệ thống bể tuần hoàn an toàn sinh học và ao đất tại 4 địa điểm sinh thái.
• Thiết lập các mô hình toán phân tích di truyền: mô hình phương sai kiểu hình, mô hình động vật tuyến tính hỗn hợp ước tính các tham số $h^2, r_g, \text{EBV}$ và hiệu quả chọn lọc.

Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương III trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm và thảo luận học thuật, chia làm ba nội dung cốt lõi:

1. Đánh giá biến dị di truyền bằng chỉ thị microsatellite:
   • Từ 29 cặp mồi thử nghiệm ban đầu trên 28 mẫu, tác giả đã sàng lọc và chuẩn hóa được 15 locus microsatellite cho sản phẩm khuếch đại rõ nét, đa hình cao, nhiệt độ bắt cặp thích hợp để phân tích trên 137 cá thể thuộc 4 dòng tôm bố mẹ.
   • Kết quả phân tích 15 locus cho thấy mức độ đa dạng di truyền của cả 4 dòng tôm ở mức cao (thể hiện qua các chỉ số: số alen/locus, dị hợp tử quan sát $H_o$, dị hợp tử kỳ vọng $H_e$ và giá trị thông tin đa hình PIC). Mức độ dị hợp tử quan sát và kỳ vọng giữa các dòng phản ánh sự phong phú về nguồn gen.
   • Hệ số phân hóa di truyền ($F_{ST}$) giữa 4 dòng tôm cho thấy có sự sai khác di truyền rõ rệt giữa các quần thể có nguồn gốc địa lý cách biệt (Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương, Nội địa Cà Mau) và đàn tôm gia hóa.
2. Đánh giá tăng trưởng của các dòng tôm bằng phép lai hỗn hợp:
   • Công tác sàng lọc bệnh 100% âm tính với WSSV, IHHNV, YHV và LSNV trên đàn tôm bố mẹ ban đầu.
   • Tạo lập thành công 69 gia đình thế hệ G0 từ 16 tổ hợp lai (gồm 4 tổ hợp nội dòng và 12 tổ hợp khác dòng). Tỷ lệ sống giai đoạn ương nuôi từ Nauplius đến PL15 và từ PL15 đến kích cỡ đánh dấu đạt kết quả tốt, đảm bảo đủ số lượng cá thể đại diện cho từng gia đình.
   • Phân tích phương sai và so sánh trung bình bình phương tối thiểu (LSM) về khối lượng thân giữa các tổ hợp lai cho thấy: tăng trưởng của thế hệ con chịu tác động rõ rệt từ nguồn gốc dòng bố mẹ. Ảnh hưởng của yếu tố mẹ hoặc bố đơn lẻ không mang tính quyết định tuyệt đối, nhưng các phép lai khác dòng (cross-bred) cho kết quả tăng trưởng vượt trội rõ rệt so với các phép lai nội dòng (in-bred), thể hiện ưu thế lai về tính trạng khối lượng.
3. Ước tính các thông số di truyền cơ bản:
   • Tương tác kiểu gen và môi trường (G × E): Đánh giá sinh trưởng của tôm tại 4 điểm nuôi và giữa hai hệ thống (bể ATSH và ao đất) cho thấy tương quan di truyền ($r_g$) của tính trạng khối lượng thân thu hoạch giữa các môi trường đều là tương quan thuận và đạt giá trị cao ($r_g > 0,7 - 0,8$). Điều này chứng minh tương tác G × E ở mức độ nhẹ, cho phép triển khai chương trình chọn giống trong bể an toàn sinh học mà vẫn cải thiện được năng suất tôm nuôi thương phẩm trong ao đất.
   • Hệ số di truyền ($h^2$): Dựa trên tập dữ liệu của 76 gia đình thế hệ G1 (gồm các gia đình cùng cha khác mẹ và cùng cha cùng mẹ) kết hợp dữ liệu thế hệ G0, hệ số di truyền đối với tính trạng khối lượng thân tôm sú được ước tính ở mức cao: đạt $h^2 = 0,60 \pm 0,17$ đối với tôm nuôi trong ao tại Khánh Hòa và $h^2 = 0,56 \pm 0,15$ đối với tôm nuôi trong bể tuần hoàn an toàn sinh học. Hệ số di truyền của tính trạng tỷ lệ sống và tương quan di truyền giữa tỷ lệ sống với khối lượng thân cũng được phân tích.
   • Hiệu quả chọn lọc (Response to Selection): Hiệu quả chọn lọc tính trạng khối lượng thân sau một thế hệ được xác định thông qua phân tích xu hướng di truyền và khác biệt giá trị giống ước tính (EBV). Hiệu quả chọn lọc đối với thế hệ G0 đạt 3,3% và đối với thế hệ G1 đạt từ 18,1% đến 19,2%.

Chương IV: Kết luận và đề xuất ý kiến

Chương này tổng kết ngắn gọn các kết luận khoa học rút ra từ công trình (mức độ đa dạng di truyền của 4 nguồn vật liệu, số lượng gia đình G0 và G1 sạch bệnh được thiết lập, giá trị hệ số di truyền $h^2$, mức độ tương tác G × E, hiệu quả chọn lọc thực tế) và đưa ra các đề xuất cụ thể nhằm duy trì, phát triển đàn tôm chọn giống trong các thế hệ tiếp theo.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được những kết quả cụ thể và đóng góp mới cho lĩnh vực chọn giống thủy sản tại Việt Nam:

• Về mặt phương pháp luận và khoa học: Công trình đã công bố một cách hệ thống cách tiếp cận đa ngành kết hợp chặt chẽ giữa di truyền phân tử (đánh giá đa dạng gen bằng chỉ thị microsatellite), di truyền số lượng (mô hình tuyến tính hỗn hợp, Animal Model) và quy trình kỹ thuật gia hóa, điều khiển sinh sản, ương nuôi gia đình trong điều kiện an toàn sinh học nghiêm ngặt.
• Về đánh giá nguồn gen vật liệu ban đầu: Cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học định lượng về mức độ đa dạng di truyền của 4 dòng tôm sú bố mẹ (3 dòng tự nhiên và 1 dòng gia hóa) thông qua 15 locus microsatellite đa hình cao, làm căn cứ định hướng cho công tác thu thập và quản lý nguồn gen tôm sú phục vụ chọn giống lâu dài.
• Về kỹ thuật quản lý gia đình và an toàn sinh học: Đã khép kín vòng đời, điều khiển sinh sản và ương nuôi thành công 69 gia đình thế hệ G0 (từ 16 tổ hợp lai toàn phần) và 76 gia đình thế hệ G1 (gồm cả half-sib và full-sib) hoàn toàn sạch 4 loại mầm bệnh virus nguy hiểm (WSSV, IHHNV, YHV, LSNV).
• Về quy luật di truyền tính trạng tăng trưởng: Chứng minh rằng sự vượt trội về tăng trưởng ở thế hệ con bắt nguồn từ sự kết hợp nguồn gốc bố mẹ; các phép lai khác dòng cho sinh trưởng kiểu hình cao hơn rõ rệt so với lai nội dòng.
• Về các thông số di truyền số lượng:
  • Xác định tương quan di truyền ($r_g$) của tính trạng khối lượng giữa các môi trường nuôi (bể ATSH và ao đất) là tương quan thuận cao, kết luận tương tác G × E ở mức độ nhẹ.
  • Ước tính hệ số di truyền ($h^2$) của tính trạng khối lượng thân ở mức cao: $0,60 \pm 0,17$ (nuôi ao tại Khánh Hòa) và $0,56 \pm 0,15$ (nuôi bể ATSH).
  • Hiệu quả chọn lọc thực tế tính trạng khối lượng đạt 3,3% ở G0 và đạt từ 18,1% đến 19,2% ở thế hệ G1.
• Sản phẩm thực tiễn và kiến nghị: Tạo ra sản phẩm cụ thể là đàn tôm sú chọn giống thế hệ G1 sạch bệnh, có thông số di truyền khả quan, làm vật liệu gốc cho các chu kỳ chọn lọc tiếp theo. Tác giả kiến nghị duy trì hệ thống quản lý phả hệ nghiêm ngặt bằng phần mềm chuyên dụng để kiểm soát hệ số cận huyết, tiếp tục áp dụng quy trình an toàn sinh học và mở rộng chọn lọc ở các thế hệ G2, G3.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung được tác giả trình bày trong văn bản:

• Hạn chế của nghiên cứu:
  • Nghiên cứu mới dừng lại ở việc đánh giá qua 1 thế hệ chọn giống (từ đàn bố mẹ ban đầu qua thế hệ G0 đến G1); các thông số di truyền và hiệu quả chọn lọc cần tiếp tục được kiểm chứng qua nhiều thế hệ liên tiếp.
  • Phạm vi đánh giá tương tác kiểu gen - môi trường (G × E) được thực hiện tại một số điểm khảo nghiệm đại diện ở Nam Trung Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, chưa bao phủ toàn bộ các tiểu vùng sinh thái nuôi tôm sú đặc thù trên cả nước.
  • Công cụ di truyền phân tử trong luận án mới sử dụng 15 chỉ thị microsatellite, chưa áp dụng các công nghệ phân tích bộ gen mật độ cao (như chip SNP đa hình đơn nucleotide) phục vụ chọn lọc toàn bộ bộ gen (GWS).
• Hướng nghiên cứu tiếp theo:
  • Tiếp tục triển khai chương trình chọn giống tôm sú ở các thế hệ tiếp theo ($G_2, G_3...$) nhằm duy trì và nâng cao tốc độ tăng trưởng.
  • Bổ sung thêm các tính trạng kinh tế quan trọng khác vào mục tiêu chọn giống bên cạnh tính trạng tăng trưởng, đặc biệt là tỷ lệ sống, khả năng kháng bệnh và các tính trạng liên quan đến sinh sản.
  • Nghiên cứu ứng dụng chọn lọc với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử (MAS) và chọn lọc trên toàn bộ bộ gen (GWS) khi điều kiện kỹ thuật cho phép.
  • Mở rộng khảo nghiệm đàn tôm cải tiến di truyền tại nhiều mô hình nuôi thương phẩm (quảng canh cải tiến, bán thâm canh, thâm canh) ở các địa phương khác nhau.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn trong ngành thủy sản:

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Luận án là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận nghiên cứu di truyền số lượng trên giáp xác; cung cấp quy trình thiết kế phép lai hỗn hợp toàn phần (diallel cross), phương pháp chuẩn hóa chỉ thị microsatellite trên máy điện di mao quản, cách thức thu thập số liệu và ứng dụng mô hình hỗn hợp (Animal Model) để bóc tách các thành phần phương sai và ước tính giá trị giống (EBV).
• Đối với các nhà chọn giống và kỹ sư sản xuất giống thủy sản: Cung cấp giải pháp kỹ thuật thực hành về quy trình an toàn sinh học trong nuôi vỗ tôm bố mẹ, kỹ thuật cắt mắt cho đẻ, ương nuôi riêng biệt hàng chục gia đình tôm đồng thời và kỹ thuật sử dụng chất màu huỳnh quang VIE để đánh dấu nhận diện cá thể/gia đình mà không làm ảnh hưởng đến quá trình lột xác của tôm.
• Đối với các nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành thủy sản: Cung cấp luận cứ khoa học thực chứng khẳng định tiềm năng nâng cao tốc độ tăng trưởng của tôm sú thông qua con đường chọn giống nhân tạo trong nước, làm cơ sở xây dựng các đề án phát triển giống tôm sú chất lượng cao, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn tôm bố mẹ tự nhiên trôi nổi và nhập khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Bốn dòng tôm sú bố mẹ làm vật liệu ban đầu của luận án được thu thập từ những nguồn nào và số lượng cụ thể là bao nhiêu?
Bốn dòng tôm sú bố mẹ ban đầu gồm 836 con (460 tôm cái, 376 tôm đực) được thu thập từ 4 nguồn địa lý: dòng Ấn Độ Dương thu thập từ vùng biển Andaman (Thái Lan) và Myanmar (147 con: 76 cái, 71 đực); dòng Thái Bình Dương từ Singapore (144 con: 86 cái, 58 đực); dòng Nội địa từ vùng biển Rạch Gốc - Cà Mau (422 con: 236 cái, 186 đực); dòng Gia hóa từ Công ty Moana - Việt Nam (123 con: 62 cái, 61 đực). Khối lượng trung bình tôm cái là 177 g/con, tôm đực là 102 g/con.

2. Luận án đã sử dụng công cụ sinh học phân tử nào để đánh giá biến dị di truyền và quy mô mẫu phân tích là bao nhiêu?
Luận án sử dụng kỹ thuật chỉ thị microsatellite. Từ 29 cặp mồi khảo sát ban đầu, tác giả đã chọn lọc và chuẩn hóa 15 cặp mồi microsatellite đa hình cao để phân tích trên 137 mẫu mô chân bơi thuộc 4 dòng tôm bố mẹ (30 mẫu dòng Ấn Độ Dương, 31 mẫu dòng Thái Bình Dương, 36 mẫu dòng Gia hóa và 40 mẫu dòng Nội địa Cà Mau), sử dụng hệ thống máy điện di mao quản tự động QIAxcel để đọc kích thước alen.

3. Số lượng gia đình tôm sú được lai tạo và ương nuôi thành công ở thế hệ G0 và G1 là bao nhiêu?
Luận án đã thiết lập phép lai hỗn hợp toàn phần 16 tổ hợp từ 4 dòng tôm ban đầu, ương nuôi thành công 69 gia đình thế hệ G0 từ giai đoạn Nauplius đến PL15 và nuôi đến kích cỡ đánh dấu. Ở thế hệ G1, từ các cặp phối ghép của tôm bố mẹ G0, tác giả đã tạo lập và ương nuôi thành công 76 gia đình (gồm các gia đình cùng cha khác mẹ và cùng cha cùng mẹ) hoàn toàn sạch 4 loại mầm bệnh virus nguy hiểm (WSSV, IHHNV, YHV, LSNV).

4. Hệ số di truyền ($h^2$) đối với tính trạng khối lượng thân của tôm sú được ước tính ở mức nào?
Hệ số di truyền đối với tính trạng khối lượng thân tôm sú ở thế hệ G1 được ước tính ở mức cao: đạt $h^2 = 0,60 \pm 0,17$ khi nuôi trong ao đất tại Khánh Hòa và đạt $h^2 = 0,56 \pm 0,15$ khi nuôi trong hệ thống bể tuần hoàn an toàn sinh học tại Vũng Tàu.

5. Mức độ tương tác kiểu gen và môi trường (G × E) và hiệu quả chọn lọc tăng trưởng đạt được kết quả ra sao?
Tương quan di truyền ($r_g$) của tính trạng khối lượng thân giữa các môi trường nuôi (bể an toàn sinh học và ao đất) đều là tương quan thuận cao ($r_g > 0,7 - 0,8$), cho thấy tương tác G × E ở mức độ nhẹ. Hiệu quả chọn lọc thực tế tính trạng khối lượng sau một thế hệ đạt 3,3% ở thế hệ G0 và đạt từ 18,1% đến 19,2% ở thế hệ G1.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Nguyễn Hữu Hùng đã thiết lập thành công cơ sở khoa học và thực tiễn cho chương trình chọn giống tôm sú (Penaeus monodon) theo tính trạng tăng trưởng tại Việt Nam thông qua cách tiếp cận tích hợp giữa di truyền phân tử, di truyền số lượng và công nghệ nuôi an toàn sinh học. Bằng việc phân tích 15 locus microsatellite trên 4 dòng tôm bố mẹ có nguồn gốc địa lý đa dạng, lai tạo 16 tổ hợp lai toàn phần để tạo 69 gia đình G0 và 76 gia đình G1 sạch bệnh, công trình đã cung cấp các ước tính tin cậy về hệ số di truyền cao ($h^2 = 0,56 - 0,60$) và xác định tương tác kiểu gen - môi trường ở mức nhẹ. Kết quả đạt hiệu quả chọn lọc 18,1% - 19,2% ở thế hệ G1 là nền tảng vật liệu di truyền trực tiếp để tiếp tục các thế hệ chọn giống tiếp theo phục vụ phát triển ngành tôm nước lợ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Thành tựu chương trình chọn giống các đối tượng thủy sản trong nước và trên thế giới 1. Các chương trình chọn giống trên đối tượng thủy sản Nuôi trồng thủy sản là ngành có tốc độ phát triển nhanh, trong đó nghề nuôi tôm đạt tổng sản lượng đạt 4,86 triệu tấn, chiếm 6% tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới năm 2014 (FAO, 2016). Mặc dù vậy, các nghiên cứu chọn giống trong nuôi trồng thủy sản còn hạn chế so với ngành chăn nuôi và trồng trọt trong nông nghiệp do các khó khăn về mặt kỹ thuật trong việc khép kín vòng đời đối với các loài thủy sản nuôi phức tạp hơn so với các động vật trên cạn.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và nhu cầu thực tiễn về số lượng và chất lượng con giống, số lượng các chương trình chọn giống và số lượng các loài thủy sản nuôi được chọn giống thành công đã tăng lên một cách đáng kể, đóng góp vai trò hết sức quan trọng và lớn lao trong sự phát triển của nghề nuôi. Chương trình chọn giống đối tượng thủy sản đầu tiên trên thế giới được tiến hành trên cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) bắt đầu từ năm 1971 ở Nauy (Gjedrem và ctv. Đây là chương trình chọn giống rất thành công và hiện nay vẫn đang tiếp tục được thực hiện. Sau 5 thế hệ chọn giống, tăng trưởng của cá hồi chọn giống đã tăng 113% so với cá hồi tự nhiên.

Ngoài sinh trưởng, các tính trạng quan trọng khác như hiệu quả chuyển đổi thức ăn, tỷ lệ phi lê, khả năng kháng bệnh, thành thục muộn, màu sắc và chất lượng thịt cũng được đưa vào trong chương trình chọn giống cá hồi. Lý thuyết di truyền số lượng cũng như các mô hình toán, phần mềm chuyên dụng phục vụ chọn giống sau đó được áp dụng trong chọn giống không chỉ trên đối tượng cá Hồi Đại Tây Dương ở Na Uy mà còn trên nhiều đối tượng thủy sản khác với những kết quả đáng kể như: Cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss) ở Na Uy, Phần Lan và Đan Mạch (Gjedrem, 2005); cá Tuyết (Gadus macrocephalus) ở Na Uy (Kolstad và ctv. Các chương trình nghiên cứu chọn giống trên tôm cũng đã được tiến hành như chọn giống tôm he Nhật Bản (Marsupenaeus japonicus) với tốc độ sinh trưởng tăng khoảng 11% sau mỗi thế hệ (Hetzel và ctv., 2000), chọn giống tôm thẻ chân trắng 4 (Litopenaeus vannamei) tại Mỹ, Columbia và Venezuela (Argue và ctv., 2002; Donato và ctv., 2005; 2008) và tôm vỏ cứng (Parapenaeopsis hardwickii) ở Úc (Jerry và ctv. Kết quả ban đầu cho thấy hiệu quả chọn lọc tăng trưởng của các loài tôm cũng khá cao, tăng khoảng 4-15% sau mỗi thế hệ chọn lọc.

Ở Việt Nam, chương trình chọn giống thuỷ sản đầu tiên là nghiên cứu đánh giá hiệu quả lai ngược về tăng trưởng của 2 loài cá mè trắng Trung Quốc (Hypophthalmichthys molitrix) và cá mè trắng Việt Nam (Hypophthalmichthys harmandi) (Trần Mai Thiên và ctv. Tác giả Trần Đình Trọng (1983) nghiên cứu về tính biến dị của 8 dòng cá chép (Cyprinus carpio) nuôi ở miền Bắc. Kết quả cho thấy dòng cá chép trắng là dòng cá phổ biến nhất ở miền Bắc và cũng là dòng cá có tính biến dị cao nhất. Trong các năm 1974 -1976, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản I đã tiến hành nghiên cứu lai giữa các dòng cá chép với nhau để xác định ưu thế lai.

Kết quả cho thấy thế hệ F1 của phép lai cá chép trắng Việt Nam × cá chép Hungary cho đặc tính vượt trội so với bố mẹ như (i) tỷ lệ sống cao, (ii) tăng trưởng nhanh và (iii) ngoại hình đẹp. Chương trình chọn giống cá chép với tốc độ tăng trưởng, áp dụng kỹ thuật chọn lọc cá thể được thực hiện trên cá chép ở miền Bắc Việt Nam năm 1985 nhằm khắc phục tình trạng hiệu quả của ưu thế lai bị suy giảm. Kết quả đã xác định hệ số di truyền trên cá chép khá cao, đạt 0,2- 0,29. Sau 6 thế hệ chọn lọc, cá có tốc độ tăng trưởng tăng 33% so với quần đàn ban đầu (Trần Mai Thiên và ctv.

Chương trình chọn giống cá mè vinh (Barbonymus gonionotus) được bắt đầu bằng việc đánh giá tăng trưởng của các dòng cá mè vinh có nguồn gốc khác nhau từ sông Cửu Long và sông Đồng Nai và hình thành quần thể ban đầu cho chọn giống (Nguyễn Văn Hảo và ctv. Các loài có giá trị kinh tế lớn như cá tra (Pangasianodon hypophthalmus), tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) đã và đang được tiến hành chọn giống nhằm cải thiện chất lượng một số tính trạng có giá trị kinh tế. Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ Sản II đang tiến hành chương trình chọn giống cá tra từ năm 2001 bằng phương pháp chọn lọc cá thể và sau đó chuyển sang chọn lọc gia đình. Đề tài được tiến hành trong 5 năm (2001-2004) đã hình thành được 3 quần thể ban đầu cho chọn giống năm 2001, 2002 trên tính trạng tăng trưởng và năm 2003 trên tính trạng tỷ lệ philê.

Bắt 5 đầu từ năm 2006, tiến hành chọn giống cá tra nhằm nâng cao đồng thời 2 tính trạng (i) tăng trưởng và (ii) tỷ lệ philê. Kết quả sau 1 thế hệ cho hiệu quả chọn giống đối với tính trạng tăng trưởng là 13% và tính trạng tỷ lệ philê là 0,9% (Nguyễn Văn Sáng và ctv. Ngoài ra, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ Sản II đã tiến hành chương trình chọn giống cá rô phi vằn dòng GIFT (Oreochromis niloticus), nguồn vật liệu ban đầu là 50 gia đình cá rô phi vằn dòng GIFT thuộc thế hệ chọn giống thứ 10 của Trung tâm nghề cá Thế giới (Worldfish Centre). Sau 2 thế hệ, chọn giống đã cho hiệu quả về tăng trưởng là 12% (Nguyễn Văn Hảo và ctv.

Nghiên cứu chọn giống tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) bắt đầu thực hiện từ năm 2007 và đã hình thành được quần thể ban đầu cho chọn giống. Hệ số di truyền về tính trạng tăng trưởng bước đầu được tính toán là 0,18- 0,42 (Đinh Hùng và ctv. Chọn giống cá rô phi nhằm nâng cao tốc độ tăng trưởng và khả năng chịu lạnh được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I từ năm 1999. Sau 2 thế hệ chọn lọc đã nâng cao tốc độ tăng trưởng của cá rô phi vằn (dòng GIFT) đạt 16,6% (Nguyễn Công Dân và ctv.

Chương trình chọn giống cá rô phi sau đó đã mở rộng thêm tính trạng khả năng chịu lạnh. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả chọn lọc đối với tính trạng tăng trưởng đã tăng trên 10% sau mỗi thế hệ chọn lọc trong thực tế. Kết quả đánh giá hiệu quả chọn lọc thông qua hình thức lai giữa các thế hệ năm 2002, 2004 và 2006 cho hiệu quả chọn lọc đạt 10,5% sau mỗi thế hệ chọn giống (Luan, 2008). Chương trình đánh giá vật liệu và hình thành quần đàn ban đầu chọn giống cá rô phi trong môi trường lợ mặn được tiến hành dựa trên 3 dòng cá (NOVIT 4, GIFT gốc và dòng Đài Loan) với hình thức lai cặp ngược, xuôi (Dialles cross).

Kết quả đã lựa chọn được 2 tổ hợp cho tốc độ tăng trưởng tốt nhất và có nhiều triển vọng cho kết quả cao trong chọn giống (Phạm Anh Tuấn và ctv. Chương trình nâng cao tốc độ tăng trưởng cá rô phi trong môi trường nước lợ, mặn đang được tiếp tục từ 2010 tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản I, sử dụng phương pháp chọn lọc gia đình và chọn lọc kết hợp. Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ số di truyền (h 2) của các tính trạng tăng trưởng, tỷ lệ sống và khả năng chịu lạnh, chịu mặn đều đạt ở mức cho phép dao động từ 0,27 – 0,53, sức sinh trưởng tăng thêm từ 11,2 đến 23% qua mỗi thế hệ (Nguyễn Hữu Ninh và ctv. 6 Ngoài ra, nhiều đề tài nghiên cứu di truyền và chọn giống thủy sản thuộc chương trình “Công nghệ sinh học Nông Nghiệp, Thủy Sản” đã và đang được thực hiện ở Việt Nam như: Đánh giá biến dị di truyền phục vụ chọn giống nâng cao tốc độ tăng trưởng cá vược (Lates calcarifer); Đánh giá biến dị di truyền phục vụ chọn giống nâng cao tốc độ tăng trưởng cá giò (Rachycentron canadum); Đánh giá các thông số di truyền và hình thành vật liệu ban đầu cho chọn giống cá rô phi đỏ (Oreochromis spp); Nghiên cứu nâng cao tăng trưởng và sinh sản cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) chọn giống trong môi trường nuôi lợ, mặn; Nghiên cứu phát triển và ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn tạo tôm thẻ chân trắng bố mẹ tăng trưởng nhanh”.

Đối với tôm sú (Penaeus monodon), công trình nghiên cứu chọn giống đầu tiên được thực hiện từ năm 2012 với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng di truyền số lượng và di truyền phân tử để tạo vật liệu ban đầu cho chọn giống tôm sú theo tính trạng tăng trưởng” (Nguyễn Văn Hảo, 2016). Từ giai đoạn 2016 -2019, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo tôm sú (Penaeus monodon) bố mẹ tăng trưởng nhanh được triển khai tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II, kết quả tạo được 10.000 cặp tôm bố mẹ tăng trưởng nhanh, sạch bệnh. (Nguyễn Văn Sáng và ctv. Nguyễn Hữu Ninh và ctv (2018) khi nghiên cứu chọn giống theo tính trạng tăng trưởng trên tôm thẻ chân trắng từ thế hệ G1 đến G4 cho thấy, hệ số di truyền về tăng trưởng của dòng tôm nuôi trong ao ở mức trung bình từ 0,19 ± 0,02 đến 0,21 ± 0,04; trong khi hệ số di truyền của tôm nuôi trong bể ở mức cao hơn từ 0,22 ± 0,03 đến 0,25 ± 0,03.

Như vậy, có thể thấy các chương trình chọn giống trên đối tượng thủy sản đã và đang được thực hiện đem lại hiệu quả rõ rệt qua từng thế hệ chọn giống. Theo Gjedrem và ctv (2012), khoảng 8,2% sản lượng nuôi trồng thủy sản thế giới trong năm 2010 mang lại từ những cải thiện chất lượng di truyền. Kết quả trên cho thấy các chương trình chọn giống đã và đang đóng góp lớn vào việc nâng cao sản lượng nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới. Tính đa dạng về mặt địa lý của thu thập vật liệu ban đầu để hình thành quần thể chọn giống Trước khi bắt đầu một chương trình chọn giống cần phải có nguồn vật liệu 7 ban đầu có tính đa dạng di truyền cao thông qua thu thập từ nhiều vùng địa lý khác nhau và thông qua các phép lai.

Các chương trình chọn giống thành công thường có quần thể ban đầu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, do tính phong phú về đa dạng di truyền. Chương trình chọn giống cá hồi Đại Tây Dương (S. salar) thu thập các dòng cá hoang dã từ 40 con sông khác nhau của Na Uy (Gjedrem và ctv.