Luận văn thạc sĩ về đa dạng sinh học của hải miên Porifera tại Đảo Cồn Cỏ, tỉnh Quảng Trị

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hay nghiên cứu đa dạng sinh học của hải miên porifera tại đảo cồn cỏ tỉnh quảng trị, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn

• Tác giả: Lê Thành Long
• Người hướng dẫn: TS. Trần Mỹ Linh
• Trường học: Không tìm thấy thông tin
• Chuyên ngành: Không tìm thấy thông tin
• Đề tài: Nghiên cứu đa dạng sinh học của Hải miên (Porifera) tại Đảo Cồn Cỏ, tỉnh Quảng Trị
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về hải miên
• 1.2. Đặc điểm cấu tạo và sinh lý
• 1.3. Đặc điểm sinh sản và phát triển
• 1.4. Đa dạng sinh học của hải miên
• 1.4.1. Hệ thống phân loại hải miên
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu về đa dạng sinh học và phát sinh chủng loại của hải miên
• 1.5. Chỉ thị trong đánh giá đa dạng sinh học
• 1.6. Các chỉ thị DNA trong đánh giá đa dạng sinh học hải miên
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Trang thiết bị
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp xử lý mẫu nghiên cứu
• 2.3.2. Phương pháp tách DNA tổng số từ hải miên
• 2.3.3. Phương pháp PCR
• 2.3.4. Phương pháp điện di kiểm tra kết quả
• 2.3.5. Phương pháp xử lý trình tự nucleotide
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số
• 3.2. Kết quả PCR và xác định trình tự các đoạn DNA chỉ thị
• 3.3. Phân tích đa dạng di truyền của các mẫu hải miên nghiên cứu
• 3.4. Cây phát sinh chủng loại
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu đa dạng sinh học hải miên Porifera

Nghiên cứu đa dạng sinh học của hải miên (Porifera) tại Đảo Cồn Cỏ, Quảng Trị là một lĩnh vực quan trọng trong việc bảo tồn và phát triển tài nguyên sinh vật biển. Đa dạng sinh học của hải miên không chỉ đóng vai trò trong hệ sinh thái mà còn có giá trị kinh tế cao. Hải miên là nhóm động vật biển có độ đa dạng cao, với nhiều loài có khả năng sản xuất các hợp chất sinh học có giá trị. Tuy nhiên, nghiên cứu về đa dạng sinh học của hải miên tại Việt Nam còn hạn chế, đặc biệt là ở khu vực biển Quảng Trị.

1.1. Đặc điểm sinh thái và phân bố của hải miên

Hải miên thường sống ở các vùng biển yên tĩnh, nơi có độ sâu và ánh sáng phù hợp. Chúng có thể được tìm thấy ở nhiều môi trường khác nhau, từ vùng nước nông đến sâu. Đặc biệt, Đảo Cồn Cỏ là một trong những khu vực có đa dạng sinh học cao, nơi có nhiều loài hải miên khác nhau.

1.2. Vai trò của hải miên trong hệ sinh thái biển

Hải miên đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hệ sinh thái biển. Chúng không chỉ là nơi cư trú cho nhiều loài sinh vật khác mà còn giúp lọc nước và cung cấp oxy. Các hợp chất sinh học từ hải miên cũng có tiềm năng ứng dụng trong y học và công nghệ sinh học.

II. Thách thức trong nghiên cứu đa dạng sinh học hải miên tại Đảo Cồn Cỏ

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu về đa dạng sinh học của hải miên tại Đảo Cồn Cỏ gặp phải nhiều thách thức. Thiếu hụt thông tin và tài liệu nghiên cứu là một trong những vấn đề lớn. Hơn nữa, việc bảo tồn đa dạng sinh học cũng đang bị đe dọa bởi các hoạt động khai thác và ô nhiễm môi trường biển.

2.1. Thiếu hụt dữ liệu và tài liệu nghiên cứu

Nhiều loài hải miên chưa được nghiên cứu đầy đủ, dẫn đến việc thiếu thông tin về phân bố và đặc điểm sinh học của chúng. Điều này gây khó khăn trong việc đánh giá đa dạng sinh học và xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường biển

Ô nhiễm từ các hoạt động con người như du lịch, đánh bắt hải sản và phát triển đô thị đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái biển. Hải miên, với vai trò là chỉ thị sinh học, có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi chất lượng nước và môi trường sống.

III. Phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh học hải miên hiệu quả

Để nghiên cứu đa dạng sinh học của hải miên tại Đảo Cồn Cỏ, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và hiệu quả. Việc sử dụng các chỉ thị sinh học phân tử và công nghệ sinh học sẽ giúp xác định và phân loại các loài hải miên một cách chính xác hơn.

3.1. Phương pháp tách chiết DNA từ mẫu hải miên

Tách chiết DNA là bước quan trọng trong nghiên cứu đa dạng sinh học. Phương pháp này giúp xác định các loài hải miên thông qua phân tích gen, từ đó cung cấp thông tin về sự đa dạng di truyền của chúng.

3.2. Sử dụng công nghệ PCR trong nghiên cứu

Phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction) cho phép nhân bản các đoạn DNA chỉ thị, giúp phân tích và xác định các loài hải miên một cách nhanh chóng và chính xác. Công nghệ này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu sinh học phân tử.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn từ hải miên

Kết quả nghiên cứu về đa dạng sinh học của hải miên tại Đảo Cồn Cỏ không chỉ cung cấp thông tin quý giá về các loài mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Các hợp chất sinh học từ hải miên có thể được sử dụng trong y học và công nghệ sinh học, góp phần vào phát triển kinh tế địa phương.

4.1. Đánh giá đa dạng di truyền của hải miên

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng đa dạng di truyền của hải miên tại Đảo Cồn Cỏ rất phong phú. Điều này cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm từ hải miên, đặc biệt là trong lĩnh vực dược phẩm.

4.2. Ứng dụng trong y học và công nghệ sinh học

Các hợp chất sinh học từ hải miên có khả năng chống ung thư và kháng vi sinh vật. Việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm từ hải miên không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu hải miên

Nghiên cứu về đa dạng sinh học của hải miên tại Đảo Cồn Cỏ mở ra nhiều triển vọng trong việc bảo tồn và phát triển tài nguyên sinh vật biển. Cần có sự đầu tư và hỗ trợ từ các cơ quan chức năng để thúc đẩy nghiên cứu và bảo tồn đa dạng sinh học tại khu vực này.

5.1. Tầm quan trọng của bảo tồn đa dạng sinh học

Bảo tồn đa dạng sinh học không chỉ giúp duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái biển mà còn bảo vệ các nguồn tài nguyên quý giá cho thế hệ tương lai.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về đa dạng sinh học của hải miên, đặc biệt là ứng dụng các công nghệ mới trong phân tích và bảo tồn. Điều này sẽ giúp nâng cao giá trị của hải miên trong phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hải miên (ngành Porifera) là một trong những nhóm động vật đa bào cổ xưa nhất với hơn 8.701 loài được ghi nhận trên toàn cầu, trong đó lớp Demospongiae chiếm tỷ lệ áp đảo lên tới 80% tổng số loài. Tại Việt Nam, các đợt khảo sát đa dạng sinh học đã ghi nhận tổng cộng 299 loài thuộc 124 giống và 65 họ, tuy nhiên chỉ có 181 loài được định danh đầy đủ đến cấp độ loài, chiếm khoảng 60,5% danh lục. Phần lớn các công trình công bố trước đây chỉ tập trung khảo sát hình thái tại vịnh Hạ Long và vịnh Nha Trang, để lại khoảng trống dữ liệu khoa học rất lớn tại khu vực biển miền Trung. Đặc biệt, phương pháp phân loại hình thái truyền thống gặp nhiều rào cản do cấu trúc khung xương biến thái phức tạp và sự tương đồng kiểu hình giữa các taxon có quan hệ xa.

Luận văn "Nghiên cứu đa dạng sinh học của Hải miên (Porifera) tại Đảo Cồn Cỏ, tỉnh Quảng Trị" do tác giả Lê Thành Long thực hiện nhằm giải quyết bài toán cấp thiết này thông qua công nghệ sinh học phân tử hiện đại. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc chuẩn hóa quy trình tách chiết DNA tổng số, tối ưu hóa phản ứng PCR khuếch đại đoạn gen chỉ thị ribosome 18S rDNA kích thước khoảng 560 bp và đánh giá đa dạng di truyền của 6 mẫu hải miên đại diện. Nghiên cứu được triển khai tại Khu bảo tồn biển Đảo Cồn Cỏ với tổng diện tích 4.532 ha, nơi các mẫu sinh vật được thu thập ở độ sâu từ 5 đến 8 mét. Đóng góp nổi bật của đề tài là xác định độ tương đồng phân loại đạt 99,3% đến 100% so với dữ liệu quốc tế, thiết lập cơ sở dữ liệu di truyền đầu tiên cho hải miên tại Quảng Trị và tạo tiền đề khai thác các hợp chất tự nhiên phục vụ y dược học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng thuyết tiến hóa phát sinh chủng loại động vật đa bào (Metazoa) và lý thuyết chỉ thị phân tử DNA (Molecular Marker Theory) kết hợp nguyên lý phân loại học tích hợp. Hệ thống phân loại hiện đại chia ngành Porifera thành 4 lớp chính: Demospongiae (chiếm 94% số loài ghi nhận tại Việt Nam), Calcarea, Hexactinellida và Homoscleromorpha. Trong các nghiên cứu phân loại sinh học phân tử, vùng gen ribosome 18S rDNA đóng vai trò là chỉ thị tiến hóa tiêu chuẩn nhờ sở hữu các vùng trình tự bảo thủ xen kẽ các vùng biến dị cao, cho phép phân tích mối quan hệ di truyền ở cấp độ bộ, họ và giống.

Khung phân tích tập trung vào các khái niệm then chốt bao gồm: đa hình đơn nucleotide (Single Nucleotide Polymorphisms), đột biến thêm hoặc mất đoạn (Indels), độ tương đồng di truyền (Sequence Identity) và khoảng cách tiến hóa di truyền. Mô hình tiến hóa phân tử này giải quyết triệt để các hạn chế của chỉ thị hình thái và chỉ thị sinh hóa isozyme vốn phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường sống và giai đoạn phát triển cá thể.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng 6 mẫu hải miên đại diện thu thập bằng hệ thiết bị lặn SCUBA tại các tọa độ chuẩn xác ở độ sâu từ 5 đến 8 mét tại Khu bảo tồn biển Đảo Cồn Cỏ vào tháng 5 năm 2012. Mẫu sau khi xử lý sơ bộ được bảo quản dài hạn ở nhiệt độ âm 80 độ C. Để phá vỡ lớp màng tế bào và loại bỏ triệt để các hợp chất polysaccharide cùng chất chuyển hóa thứ cấp phức tạp trong mô hải miên, quy trình tách chiết sử dụng dung dịch đệm CTAB 2% kết hợp Sorbitol 300 mM và Proteinase K nồng độ 20 mg/ml, ủ nhiệt ở 65 độ C trong 60 phút.

Phản ứng PCR khuếch đại gen 18S rDNA được thực hiện với thể tích 25 microlit sử dụng cặp mồi đặc hiệu 18S-F và 18S-R trên hệ máy chu trình nhiệt GeneAmp PCR 9700 qua 30 chu kỳ phản ứng. Sản phẩm DNA sau khi tinh sạch bằng bộ kit chuyên dụng được kiểm tra qua điện di gel agarose 1% và tiến hành giải trình tự Sanger hai chiều tại Macrogen (Hàn Quốc). Dữ liệu thô được căn chỉnh và xử lý bằng phần mềm BioEdit, so sánh đối chiếu với hơn 20 trình tự chuẩn quốc tế thông qua công cụ BLAST trên NCBI, sau đó xác định ma trận tương đồng nucleotide và xây dựng cây phát sinh chủng loại Neighbor-Joining bằng phần mềm Lasergene MegAlign.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã tách chiết thành công DNA tổng số đạt độ tinh sạch cao với nồng độ chuẩn 50 ng/microlit từ 100% mẫu khảo sát. Phản ứng PCR nhân bản thành công đoạn gen chỉ thị 18S rDNA với kích thước dao động từ 559 bp đến 561 bp, hiển thị một băng điện di duy nhất, sắc nét và đặc hiệu theo đúng tính toán lý thuyết.

Quá trình phân tích trình tự đã phát hiện tổng cộng 96 vị trí đa hình nucleotide giữa 6 giống nghiên cứu (Erylus, Hyrtios, Mycale, Biemna, Niphates và Dictyonella). Trong đó, có 94 đột biến thay thế nucleotide (chiếm 97,9%) và 2 đột biến thêm hoặc bớt nucleotide (chiếm 2,1%). Mức độ tương đồng di truyền giữa các giống khác nhau dao động từ 88,2% đến 96,8%. Đặc biệt, khi so sánh đối chiếu với ngân hàng gen quốc tế GenBank, các mẫu nghiên cứu đạt độ tương đồng vượt trội từ 99,3% đến 100% so với các loài chuẩn công bố. Cụ thể, mẫu Hyrtios erectus (CC34) và Dictyonella pelligera (CC40) đạt độ tương đồng tuyệt đối 100%, mẫu Biemna variantia (CC13) đạt 99,8%, hai mẫu Mycale laevis (CC12) và Erylus formosus (CC48) đạt 99,6%, trong khi mẫu Niphates sp. (CC46) đạt độ tương đồng 99,3%.

Thảo luận kết quả

Cây phát sinh chủng loại được xây dựng phân chia rõ rệt thành 6 nhánh phân tử độc lập, hoàn toàn tương thích với 6 họ phân loại theo đặc điểm hình thái học truyền thống: Geodiidae, Desmacellidae, Dictyonellidae, Mycalidae, Thorectidae và Niphatidae. Đáng chú ý, dữ liệu từ biểu đồ dendrogram phát sinh chủng loại cho thấy họ Dictyonellidae có khoảng cách di truyền gần với họ Geodiidae hơn so với họ Mycalidae, mặc dù cả Dictyonellidae và Mycalidae đều cùng thuộc bộ Poecilosclerida theo phân loại kinh điển.

Bên cạnh đó, giống Niphates (mẫu CC46) thể hiện sự phân kỳ tiến hóa sâu sắc nhất khi sở hữu tới 33 điểm sai khác nucleotide đặc trưng so với 5 giống còn lại, khiến độ tương đồng chuỗi chỉ đạt 88,2% đến 90,7% và hình thành một nhánh độc lập ở gốc cây phân loại. Trình tự của 4 giống Erylus, Hyrtios, Mycale và Dictyonella đều xuất hiện đột biến mất 2 nucleotide tại vị trí 75 và 76 khi so sánh với giống Biemna và Niphates. Các dữ liệu số lượng đột biến và tỷ lệ phần trăm tương đồng này khi trình bày qua bảng ma trận đa dạng di truyền và biểu đồ cây phát sinh đã chứng minh tính hiệu quả vượt trội của chỉ thị 18S rDNA trong việc phát hiện các loài ẩn hình thái và chuẩn hóa phân loại sinh vật biển.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối ưu hóa công tác nghiên cứu và quản lý tài nguyên biển, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

• Chuẩn hóa quy trình mã vạch phân tử tích hợp: Ứng dụng kết hợp đồng thời chỉ thị gen nhân (18S rDNA, 28S rDNA) và chỉ thị ty thể (COI) cho 100% các bộ mẫu sinh vật biển thu thập mới, hoàn thành bộ quy chuẩn định danh trước quý 4 năm 2028 dưới sự chủ trì của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
• Mở rộng phạm vi điều tra thực địa định kỳ: Tổ chức các đợt khảo sát lặn sâu hàng năm tại 4.532 ha vùng biển Khu bảo tồn Đảo Cồn Cỏ nhằm nâng chỉ số phát hiện các loài hải miên mới thêm 25% đến 30% trong giai đoạn 2026 - 2030, do Ban quản lý khu bảo tồn phối hợp các viện sinh học chuyên ngành thực hiện.
• Xây dựng ngân hàng dữ liệu gen sinh vật biển quốc gia: Thiết lập cơ sở dữ liệu số hóa công khai (Bio-repository) lưu trữ tối thiểu 500 bộ trình tự DNA chuẩn của các loài động vật đáy không xương sống vào năm 2027, phục vụ công tác tra cứu nghiên cứu của Bộ Khoa học và Công nghệ.
• Thúc đẩy chuyển giao công nghệ sàng lọc hoạt chất y dược: Đẩy mạnh liên kết giữa các viện nghiên cứu biển và doanh nghiệp dược phẩm nhằm chiết xuất các hợp chất thứ cấp có hoạt tính kháng u và kháng khuẩn từ các giống Hyrtios, Mycale, Niphates, đặt mục tiêu phát hiện tối thiểu 10 hoạt chất tiềm năng trước năm 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Sinh học biển, Sinh học phân tử: Khai thác quy trình kỹ thuật tách chiết DNA mô khó bằng dung dịch đệm CTAB cải tiến và phương pháp thiết kế mồi PCR đặc hiệu cho sinh vật biển.
• Ban quản lý các khu bảo tồn biển và cơ quan quản lý tài nguyên môi trường: Ứng dụng dữ liệu loài và tọa độ phân bố để xây dựng kế hoạch bảo tồn nguồn gen quý hiếm và phân vùng bảo vệ sinh cảnh rạn san hô hiệu quả.
• Các nhà khoa học nghiên cứu hóa học hợp chất thiên nhiên và dược liệu biển: Sử dụng kết quả định danh chính xác làm cơ sở truy xuất nguồn gốc sinh học cho các dự án chiết xuất hoạt chất sinh học ứng dụng trong y học.
• Giảng viên và cán bộ giảng dạy tại các trường đại học chuyên ngành: Bổ sung tư liệu thực tiễn và số liệu giải trình tự cho các học phần Động vật học không xương sống, Phân loại học tiến hóa và Đa dạng sinh học phân tử.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ thị phân tử 18S rDNA mang lại ưu điểm gì vượt trội so với phân loại hình thái hải miên truyền thống? Phân loại hình thái thường gặp khó khăn do cấu trúc gai xương và mô hải miên biến đổi theo điều kiện sóng gió môi trường. Chỉ thị phân tử 18S rDNA cung cấp trình tự nucleotide có tính bảo thủ cao, giúp đạt độ chính xác định danh từ 99,3% đến 100%, phát hiện 96 điểm đa hình đặc trưng để phân biệt rõ các taxon gần gũi.

Quy trình tách chiết DNA từ hải miên trong nghiên cứu này có cải tiến kỹ thuật nào quan trọng? Nghiên cứu áp dụng nồng độ đệm CTAB 2% kết hợp Sorbitol 300 mM và 40 microlit Proteinase K nồng độ 20 mg/ml, ủ nhiệt ở 65 độ C trong 60 phút. Kỹ thuật này loại bỏ hoàn toàn các hợp chất polysaccharide và chất chuyển hóa thứ cấp ức chế phản ứng, tạo ra DNA khuôn mẫu nồng độ chuẩn 50 ng/microlit cho phản ứng PCR.

Mức độ tương đồng di truyền giữa các mẫu hải miên tại Đảo Cồn Cỏ và cơ sở dữ liệu GenBank đạt bao nhiêu phần trăm? Kết quả giải trình tự 559-561 bp cho thấy độ tương đồng di truyền đạt từ 99,3% đến 100%. Tiêu biểu là hai mẫu Hyrtios erectus (CC34) và Dictyonella pelligera (CC40) đạt độ tương đồng tuyệt đối 100%, trong khi Mycale laevis (CC12) đạt 99,6% và Niphates sp. (CC46) đạt 99,3%.

Giống hải miên nào thể hiện sự sai khác di truyền lớn nhất trong nghiên cứu? Giống Niphates (mẫu CC46) thể hiện mức độ phân kỳ di truyền cao nhất với 33 điểm sai khác nucleotide đặc trưng so với 5 giống còn lại. Độ tương đồng chuỗi của Niphates chỉ đạt 88,2% đến 90,7%, hình thành một nhánh phân tử tách biệt hoàn toàn trên cây phát sinh chủng loại.

Kết quả của luận văn đóng góp như thế nào cho công tác bảo tồn biển tại Việt Nam? Luận văn cung cấp dữ liệu di truyền đầu tiên cho 6 họ hải miên tại vùng biển 4.532 ha của Đảo Cồn Cỏ. Đây là căn cứ khoa học trực tiếp giúp các nhà quản lý theo dõi biến động quần thể, bảo vệ tính toàn vẹn sinh thái và quy hoạch phân khu bảo vệ nghiêm ngặt.

Kết luận

• Chuẩn hóa thành công quy trình tách chiết DNA tổng số chất lượng cao từ các mẫu hải miên chứa nhiều hợp chất ức chế bằng phương pháp CTAB kết hợp Sorbitol.
• Khuếch đại và xác định trình tự hoàn chỉnh đoạn gen chỉ thị 18S rDNA kích thước 559-561 bp trên 6 mẫu hải miên đại diện thu thập tại Đảo Cồn Cỏ.
• Xác định 96 vị trí đa hình nucleotide, khẳng định độ tương đồng di truyền đạt 99,3% đến 100% so với ngân hàng gen quốc tế GenBank.
• Xây dựng cây phát sinh chủng loại gồm 6 nhánh phân tử tương ứng 6 họ, làm sáng tỏ mối quan hệ tiến hóa giữa các bộ hải miên tại miền Trung Việt Nam.
• Thiết lập dữ liệu nền tảng phục vụ định danh sinh học phân tử kết hợp định hướng khai thác bền vững các hợp chất tự nhiên phục vụ công nghệ y sinh.

Giai đoạn 2026 - 2028, các nghiên cứu tiếp theo cần mở rộng giải trình tự đa gen kết hợp chỉ thị 28S rDNA và COI ti thể trên quy mô toàn quốc. Hãy tải về toàn văn luận văn và ứng dụng ngay các dữ liệu chỉ thị phân tử này vào các công trình nghiên cứu đa dạng sinh học biển của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về hải miên Ngành Porifera (được Grant phân loại năm 1836), tên thường được gọi là hải miên hay bọt biển, được tìm thấy trong hầu hết các môi trường nước, tuy nhiên, hải miên sinh sống phổ biến và đa dạng nhất trong môi trường biển. Theo Van Soest và cộng sự, 2016, có 8701 loài hải miên được ghi nhận [20], được phân loại thành 4 lớp, trong đó lớp Demospongiae (được Sollas phân loại năm 1885) là lớp đa dạng nhất, chiếm 80% số loài hải miên được biết cho tới nay. Hải miên được coi là động vật đa bào chưa hoàn thiện (Parazoa). Hải miên là nhóm động vật sống bám, tuy vậy một số loài có khả năng vận động nhờ vào tế bào chất hay roi.

Màu sắc, hình dạng, kích thước cơ thể các loài hải miên rất đa dạng: loài bé nhất khoảng vài milimét, loài lớn nhất có thể tới hàng mét. Hải miên hầu như có mặt trên toàn thế giới, sinh sống trong một loạt các môi trường dưới đại dương, từ các vùng cực đến các vùng nhiệt đới [11]. Thường hải miên phân bố ở các vùng yên tĩnh, bởi vì trầm tích khuấy động bởi sóng hoặc dòng sẽ chặn các lỗ chân lông, làm cho chúng khó khăn trong việc ăn và thở [7]. Phần lớn hải miên thường được tìm thấy trên bề mặt vững chắc như đá, nhưng một số loài có thể gắn vào trầm tích mềm mại [9].

Hải miên dồi dào hơn ở vùng biển ôn đới nhưng ít đa dạng hơn so với vùng nhiệt đới, có thể vì các sinh vật con mồi của chúng phong phú ở vùng biển nhiệt đới [11]. Hải miên thuộc lớp Hexactinellida (hải miên thủy tinh) là phổ biến nhất ở vùng biển Bắc cực và các khu vực sâu của vùng biển ôn đới và nhiệt đới cơ thể hải miên thủy tinh rất xốp cho phép trích xuất thực phẩm từ các vùng biển nghèo thức ăn mà không cần phải hoạt động nhiều. Hải miên thuộc lớp Demospongiae và hải miên lớp Calcarea (hải miên đá vôi) phong phú và đa dạng ở các vùng nước có độ sâu ít hơn [14]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Đặc điểm cấu tạo và sinh lý Hải miên được coi là động vật đa bào chưa hoàn thiện (Parazoa) vì có các đặc điểm sau [3]: - Cơ thể đa bào nhưng chưa có mô phân hóa.

Có nhiều lỗ thủng trên thân, trong thân có các khe, rãnh. - Đối xứng phóng xạ hay chưa có kiểu đối xứng ổn định. - Biểu bì có các tế bào gai dẹp, có lớp tế bào cổ áo làm nhiệm vụ dẫn nước vào và đẩy nước ra. - Tầng trung gian khá dày có các tế bào amip và gai xương.

Xương là canxi, silic hay sợi collagen (spongin). - Chưa có miệng, tiêu hóa nội bào, bài tiết và hô hấp bằng thẩm thấu. - Chưa có tế bào thần kinh, phản ứng với kích thích theo kiểu cảm ứng. - Sinh sản vô tính bằng chồi hay mầm, sinh sản hữu tính bằng trứng và tinh trùng.

Phân hóa các lá phôi chưa ổn định, ấu trùng sống tự do. Các loài hải miên có hình dạng rất phong phú, trường hợp đơn giản nhất là cơ thể có dạng một cái cốc, có đáy bám vào giá thể, đối diện với đáy là lỗ thoát nước (osculum) thành cơ thể có nhiều lỗ thủng thông nước (được gọi là ostium). Nước từ ngoài vào xoang cơ thể qua ostium và thoát ra theo osculum. Nước vào xoang không chỉ theo một ống thẳng mà có thể đi qua nhiều khoang khác nhau có lát cắt tế bào cổ áo.

Xoang cơ thể còn được gọi là xoang trung tâm hay xoang vị giả (pseudogastrula). Tùy theo mức độ phức tạp của hệ ống dẫn nước và các phòng roi lát bằng các tế bào cổ áo mà chia thành các kiểu cấu tạo cơ thể hải miên khác nhau [3]. Có 4 kiểu cấu trúc cơ thể: - Kiểu ascon: có rãnh dẫn nước thông trực tiếp với xoang. - Kiểu sycon: nước qua hốc lõm mới vào xoang vị giả.

- Kiểu leucon: có hệ thống rãnh và hốc phức tạp. - Kiểu ragon: có hệ thống phức tạp hơn nhiều (ví dụ Leuconic aspera chỉ cao 7cm, dày 1cm nhưng có tới 20.000 rãnh dẫn nước) 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Sơ đồ các kiểu cấu tạo cơ thể của hải miên Các loại tế bào của hải miên bao gồm : Thành cơ thể 2 lớp tế bào, giữa là tầng trung giao (còn gọi là tầng keo – mesohyl). Lớp ngoài là biểu mô dẹp, che chở cho cơ thể. Lớp tế bào trong là tế bào cổ áo có roi (cổ áo của các tế bào cổ áo xem dưới kính hiển vi điện tử thấy đó là vành nguyên sinh chất gồm nhiều que tế bào chất, ken dày với nhau).

Roi của tế bào cổ áo hoạt động liên tục để đưa dòng nước vào cơ thể hải miên. Khả năng lọc nước là rất lớn, với 1cm2 có thể lọc được 20 lít nước trong một ngày. Tầng trung giao gồm nhiều loại tế bào: hình sao có chức phận liên kết, gai xương có nhiệm vụ nâng đỡ, amip làm nhiệm vụ thực vào và hình thành các loại tế bào khác khi cần biến đổi. Hoạt động sinh lý nhờ vào tế bào cổ áo tạo dòng nước liên tục mang thức ăn và oxy qua các lỗ và thải ra theo osculum (thức ăn gồm 4/5 là vụn bã hữu cơ, 1/5 là sinh vậy nhỏ).

Trong xoang vị giả có các tế bào amip thực bào. Ngoài ra có sự trợ giúp của các vi sợi quanh các lỗ [3]. Bộ khung CaCO3 hay SiO2 hoặc chất hữu cơ (sợi spongin) giống tơ tằm với hàm lượng iôt cao (14%) có thể là nhiều trục hay một trục, xếp riêng lẻ hay từng bó. Sợi spongin do nhiều tế bào hình thành, mỗi tế bào là một đoạn, từ các tấm spongin có thể hủy từng đám tế bào để hình thành nên các lưới sợi.

5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Đặc điểm sinh sản và phát triển Hải miên có cả 2 hình thức sinh sản vô tính và hữu tính. Đối với sinh sản vô tính, có 3 cách là : phân mảnh, nảy chồi và bằng cách sản xuất gemmules. Những mảnh vỡ của hải miên có thể tách ra bởi các dòng chảy và sóng. Chúng sử dụng các tính di động của pinacocytes, choanocytes và tái định hình của mesohyl lại gắn mình vào một bề mặt phù hợp và sau đó xây dựng lại bản thân như hải miên nhỏ nhưng diễn ra theo một quá trình trong một vài ngày.

Một mảnh hải miên chỉ có thể tái sinh nếu nó chứa cả collencytes để sản xuất mesohyl và archeocytes để sản xuất tất cả các loại tế bào khác [21]. Một số rất ít loài sinh sản bằng cách nảy chồi [5]. Phần lớn hải miên lưỡng tính. Tế bào sinh dục được hình thành từ tế bào amip hay tế bào cổ áo.

Chúng ở trong tầng trung giao và nằm dưới các phòng roi. Tinh trùng khi chín sẽ lọt vào phòng roi, theo dòng nước ra ngoài tìm cá thể khác để thụ tinh. Sau đó hợp tử phát triển, hình thành phôi nang lưỡng cực (amphiblastula), tức là tế bào phôi ở hai cực khác nhau [3]. Hải miên trong vùng ôn đới sinh sống ít nhất trong một vài năm, nhưng một số loài sống ở vùng nhiệt đới và cũng có thể ở những đại dương sâu có thể sống 200 năm hoặc hơn.

Một số ít bị vôi hóa chỉ tăng 0.2 mm mỗi năm và nếu tỉ lệ đó là hằng số thì vật mẫu có kích thước 1 m phải được khoảng 5000 năm tuổi. Một số loài hải miên bắt đầu sinh sản hữu tính khi chỉ một vài tuần tuổi, trong khi những loài khác chờ đợi cho đến khi vài năm tuổi [21].4 Đa dạng sinh học của hải miên 1.1 Hệ thống phân loại hải miên Hải miên được phân loại theo truyền thống thành ba lớp: lớp Demospongiae, lớp Calcarea (hải miên đá vôi) và lớp Hexactinellida (hải miên thủy tinh). Các nghiên cứu phát sinh chủng loại gần đây đã chỉ ra rằng trong lớp Demospongiae có sự phân biệt về phát sinh loài nên người ta chia lớp này thành Demospongiae và Homoscleromorpha. Hiện nay, Homoscleromorpha đã được các nhà khoa học công nhận là lớp thứ tư của hải miên [5] [20].

6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong bảng thống kê hải miên (Catalogue of Life, http://www.org/col/browse/classification/name/Porifera) xác định lớp Calcarea có 715 loài (81 giống, 24 họ, 5 bộ); lớp Demospongiae có 7260 loài (916 giống, 99 họ, 23 bộ); lớp Hexactinellida có 618 loài (194 giống, 20 họ, 5 bộ); lớp Homoscleromorpha có 103 loài (8 giống, 2 họ, 1 bộ).1: So sánh một số đặc điểm cấu tạo giữa các lớp hải miên Calcarea Hexactinellida Demospongiae Homoscleromorpha Loại tế Nhân đơn, Lớp tế bào Nhân đơn, Nhân đơn, màng đơn bào màng đơn ngoài là hợp màng đơn bên bên ngoài bên ngoài bào ngoài Gai CaCO3 (Có Silica Silica Silica 1,3 hay 4 (6 tia) (có 1 hay 4 (4 tia) trục) trục) Sợi Không có Không có Ở nhiều loài Ở nhiều loài Spongin Bộ khung Được làm ngoài bằng Không có Ở một số loài Không có CaCO3 nếu có Hình Asconoid, Syconoid, Sylleibid hoặc dáng cơ syconoid, Leuconoid Leuconoid leuconoid thể leuconoid 1.2 Tình hình nghiên cứu về đa dạng sinh học và phát sinh chủng loại của hải miên  Các nghiên cứu ngoài nước: Theo World Porifera Database (2016), có hơn 8700 loài hải miên được ghi nhận, trong đó lớp Demospongiae (được Sollas phân loại năm 1885) là lớp đa dạng 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] nhất, chiếm tới 80% số loài hải miên được biết cho tới nay. Nhiề u loài hải miên trên thế giới còn chưa được phát hiện và thống kê do các nghiên cứu hiện nay chủ yếu tập trung ở một số vùng biển lớn như khu vực biển Caribbean, Địa Trung Hải và Châu Úc trong khi rất nhiều vùng biển khác như khu vực đông nam Thái Bình Dương, vùng biển Đông Nam Á.vẫn chưa được khảo sát đầy đủ. Các công trình mô tả đầu tiên về hải miên ở biển Đông được thực hiện vào những năm cuối của thế kỷ 18 và giữa thế kỷ 19 từ các bộ sưu tập của các nhà buôn châu Âu và một số điều tra khoa học khởi thủy. Cho đến gần đây, có khoảng 1500 loài hải miên đã được xác định ở khu vực biển Đông.

Tuy nhiên, còn nhiều loài chưa được phát hiện và định loại một cách rõ ràng [21]. Việc đặt Porifera vào đúng vị trí trong cây phát sinh chủng loại của các cơ thể đa bào nói chung và động vật đa bào nói riêng là quá trình nghiên cứu lâu dài và khó khăn. Nhóm sinh vật này lúc đầu được xếp vào nhóm thực vật-động vật và sau đó thuộc Zoophyta hoặc Mesozoa và cuối cùng Parazoa.