MỞ ĐẦU Cá tra nuôi (Pangasianodon hypophthalmus) là loài cá của vùng lưu vực sông Mê Kông và sông ChaoPhraya (Thái Lan), được nuôi phổ biến và có giá trị kinh tế rất lớn ở Việt Nam và một số nước khác. Theo quyết định 50/2018/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ, cá tra là đối tượng nuôi chủ lực ở nước ta phục vụ xuất khẩu và tiêu thụ trong nước. Tuy nhiên nghề nuôi cá tra của Việt Nam đang gặp nhiều thách thức lớn như chất lượng giống ngày càng giảm sút, hàng năm dịch bệnh xảy ra làm thiệt hại lớn cho người nuôi. Để phát triển bền vững ngành sản xuất cá tra, một trong những nhiệm vụ cấp thiết cần thực hiện đầu tiên chính là nâng cao chất lượng nguồn giống.
Tăng trưởng là tính trạng được quan tâm hàng đầu trong các chương trình chọn giống thủy sản. Chương trình chọn giống cá tra theo hướng tăng trưởng nhanh dựa trên di truyền số lượng đã được thực hiện từ năm 2001. Việc kết hợp giữa di truyền số lượng và di truyền phân tử đã giúp rút ngắn thời gian chọn giống, đặt nền móng ban đầu cho công tác chọn giống và nghiên cứu đa dạng sinh học của giống thủy sản có giá trị kinh tế cao này. Trong chọn giống nhờ chỉ thị (Marker - assisted selection (MAS)), trên thế giới, chỉ thị đa hình đơn nucleotide (Single-nucleotide polymorphism (SNP)) đã được ứng dụng thành công ở các loài cá, giáp xác và hai mảnh vỏ.
Với thành tựu giải mã hệ gen cá tra nuôi được công bố gần đây, việc nghiên cứu sự đa dạng di truyền của các gen liên quan đến tính trạng tăng trưởng của cá tra nuôi hứa hẹn mang đến triển vọng khai thác nhanh thông tin hệ gen, hướng tới ứng dụng sớm nhất có thể các chỉ thị SNP trong công tác chọn giống cá tăng trưởng nhanh. Hệ thống các yếu tố tăng trưởng tương tự insulin (Insulin-like Growth Factor (IGF)) bao gồm các phối tử IGF1, IGF2, các thụ thể tương ứng của IGF (IGF Receptor (IGFR)) và các protein bám vào các IGF (IGF binding proteins (IGFBPs)). Sự tương tác giữa IGF, IGFR và IGFBP cùng các protein khác trong chuỗi dẫn truyền tín hiệu dẫn tới quá trình tăng trưởng, biệt hóa và tăng sinh tế bào. Mặc dù việc tìm kiếm các chỉ thị SNP trên các gen thuộc hệ thống IGF liên quan đến tính trạng tăng trưởng đã được tiến hành ở một số loài cá xương, tuy nhiên số n 2 lượng các nghiên cứu vẫn còn hạn chế và chưa từng được triển khai trên đối tượng cá tra nuôi.
Dựa vào những cơ sở nêu trên, Luận án quyết định nghiên cứu đa hình SNP trên một số gen thuộc hệ thống IGF liên quan đến tính trạng tăng trưởng ở cá tra nuôi, tìm ra chỉ thị phân tử hỗ trợ chọn giống cá tra nuôi theo hướng tăng trưởng nhanh, phục vụ nhu cầu của ngành nuôi trồng thủy sản ở nước ta. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Nghiên cứu phát hiện các đa hình SNP trên một số gen thuộc hệ thống IGF và kiểm nghiệm sự liên quan của các SNP này với tính trạng tăng trưởng ở cá tra nuôi, đề xuất được một số chỉ thị phân tử tiềm năng hướng tới ứng dụng trong chương trình chọn giống cá tra theo hướng tăng trưởng. Nội dung nghiên cứu của luận án: - Phân tích cấu trúc các gen IGF1, IGF2, IGF1R, IGFBP-1, -2, -3, -5, -6, -7 thuộc hệ thống IGF của cá tra nuôi, tìm các vùng quan trọng để xác định đa hình SNP và giải trình tự các vùng đó trên 1 cá thể bằng phương pháp Sanger để kiểm tra tính xác thực về trình tự so với trình tự tham chiếu. - Giải trình tự các vùng quan trọng thuộc 9 gen nêu trên trên bộ mẫu khởi tạo gồm 10 cá thể tăng trưởng nhanh và 10 cá thể tăng trưởng chậm bằng phương pháp Sanger, so sánh các trình tự tương ứng thu được với trình tự tham chiếu để phát hiện SNP trên các gen và sàng lọc các SNP.
- Xác định kiểu gen (genotyping) các SNP được sàng lọc trên bộ mẫu kiểm nghiệm gồm 70 cá thể tăng trưởng nhanh và 70 cá thể tăng trưởng chậm bằng phương pháp kéo dài một nucleotide (SBE). - Phân tích dữ liệu SNP thu được từ cả bộ mẫu khởi tạo và bộ mẫu kiểm nghiệm, gồm tổng cộng 80 cá thể tăng trưởng nhanh và 80 cá thể tăng trưởng chậm, phân tích sự liên quan của các SNP được sàng lọc, các haplotype, tổ hợp kiểu gen liên quan với tính trạng tăng trưởng của cá tra nuôi. Những đóng góp mới của luận án: - Đã phát hiện, phân tích, sàng lọc được 6 chỉ thị SNP tiềm năng trên 9 gen thuộc hệ thống IGF liên quan đến tính trạng tăng trưởng của cá tra nuôi. - Đã phân tích các haplotype, các tổ hợp kiểu gen liên quan đến các SNP có tiềm năng liên quan đến tính trạng tăng trưởng của cá tra nuôi.
Giới thiệu chung về cá tra nuôi Pangasianodon hypophthalmus 1. Vị trí phân loại và đặc điểm sinh học Loài cá tra nuôi Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage, 1878) có tên gốc là Helicophagus hypophthalmus (Sauvage, 1878), hay còn có tên khác là Pangasius sutchi, thuộc chi Pangasius, họ cá tra (Pangasiidae), bộ cá da trơn hay cá nheo (Siluriformes), là một trong những loài cá được nuôi phổ biến của vùng lưu vực sông Mê Kông (Việt Nam, Thái Lan, Lào, Campuchia). Ở Thái Lan, cá tra còn được gặp ở lưu vực sông Chao Phraya [1]. Cá tra nuôi Pangasianodon hypophthalmus Cá tra nuôi P.
hypophthalmus là cá da trơn thân dài, sau dẹt và không có vảy; đầu tương đối nhỏ, mắt lớn, miệng rộng, răng nhỏ, sắc nhọn; vây màu xám đen hoặc đen, tia vây lưng 6, màu sắc cơ thể đồng nhất với màu xám nhưng đôi khi có sắc xanh lục và các mặt bên màu bạc, con non có một sọc đen dọc theo đường bên. Cá có khả năng di cư mạnh mẽ với quãng đường vài trăm km từ vùng thượng nguồn đến nơi sinh sản, nơi kiếm ăn và ương dưỡng ở hạ nguồn. Cá trưởng thành có thể đạt chiều dài cơ thể tới 130 cm và khối lượng lên đến 44 kg. Cá tra nuôi thể hiện tính sống đáy với phạm vi pH từ 6,5 đến 7,5 và nhiệt độ từ 22 đến 26°C và thể hiện tính ăn tạp, với thức ăn gồm tảo, thực vật bậc cao, động vật phù du và côn trùng, cá lớn còn ăn trái cây, động vật giáp xác và cá.
Về sinh sản, trong điều kiện nuôi nhốt cũng như trong tự nhiên, con cái mất khoảng ba năm còn con đực mất khoảng hai năm để thành thục khi đạt cân nặng khoảng 3 kg. Mùa vụ thành thục của cá trong tự nhiên bắt đầu từ tháng 5-6 dương lịch. Cá có tập tính di cư đẻ tự nhiên trên những khúc sông có điều kiện sinh thái phù hợp, sau khi trứng được đẻ ra khoảng 24 giờ sẽ nở thành cá bột và trôi về hạ nguồn. Một con cái trưởng thành nặng 10 kg có thể đẻ hơn một triệu quả trứng.
Cá tra tự nhiên thường sinh sản hai lần mỗi năm, nhưng trong điều kiện nuôi lồng ở n 4 Việt Nam đã ghi nhận được lần sinh sản thứ hai của cá tra chỉ cách từ 6 đến 17 tuần sau lần sinh sản đầu tiên [2]. Tình hình nuôi trồng và giá trị kinh tế Do có thịt trắng, không mùi, bổ dưỡng, chứa nhiều các thành phần vitamin A, D, E, các axít béo không no thiết yếu cho cơ thể, không chứa cholesterol, hương vị sau khi nấu thơm ngon, giá cả phải chăng nên cá tra được ưa chuộng sử dụng, nhất là ở châu Âu và châu Mỹ. Căn cứ Quyết định số 50/2018/QĐ-TTg ngày 13 tháng 12 năm 2018 của Thủ tướng chính phủ, cá tra là đối tượng thủy sản nuôi chủ lực ở nước ta, phục vụ xuất khẩu và tiêu thụ trong nước. Theo báo cáo từ Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), năm 2021 dù đối mặt với dịch Covid-19, xuất khẩu cá tra vẫn tăng 8,4% so với 2020, kim ngạch xuất khẩu đạt trên 1,61 tỷ USD [3].
Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (Bộ NN&PTNT), trong năm 2022, ngành cá tra dự kiến kế hoạch sản xuất với sản lượng cá thương phẩm đạt 1,6-1,7 triệu tấn; kim ngạch xuất khẩu đạt trên 1,6 tỷ USD [4]. Cụ thể, kế hoạch năm 2022 của Đồng Tháp, một trong ba vùng nuôi cá tra lớn nhất đồng bằng sông Cửu Long, là tăng diện tích thả nuôi nhằm tăng sản lượng lên 495.000 tấn (tăng 1,8% so với năm 2021), ngoài ra, tăng sản lượng cá tra bột 24.000 triệu con (tăng 28,3% so với năm 2021) và sản lượng cá tra giống 1. Tính chung quý I năm 2022, sản lượng cá tra đạt 342,6 nghìn tấn, tăng 6,5% so với cùng kỳ năm trước. Tính đến tháng 5/2022, xuất khẩu cá tra cả nước ước đạt hơn 1,1 tỷ USD, tăng 97% so với cùng kỳ năm 2021, các doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu cá tra đang tích cực mở rộng thị trường mới song song với xuất khẩu sang các thị trường truyền thống như Mỹ, châu Âu [5].
Để đạt được mục tiêu đề ra, Bộ NN&PTNT yêu cầu các địa phương nâng cao chất lượng giống cá tra, chỉ đạo sản xuất cung ứng đủ con giống chất lượng cao để nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm hao hụt, hạ giá thành sản xuất [4]. Một trong số những nhiệm vụ cấp thiết chính là triển khai và ứng dụng các kết quả thu được từ các chương trình chọn giống hướng tới nâng cao tính trạng tăng trưởng cũng như chống chịu bệnh trên cá tra nuôi. Các nghiên cứu liên quan đến chọn giống cá tra Trong những năm gần đây, ở nước ta, các nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng di truyền và kiểm soát dịch bệnh ở một số giống thủy sản đã ngày càng được n 5 chú ý đến. Trong đó, các nghiên cứu đã và đang tiến hành trên cá tra đã đặt nền móng ban đầu cho công tác chọn giống và nghiên cứu đa dạng sinh học của giống thủy sản có giá trị kinh tế cao này.
Các tác giả Phạm Anh Tuấn và Nguyễn Hữu Ninh (2003) đã sử dụng 4 microsatellite tìm kiếm mối tương quan giữa marker phân tử với màu sắc thịt của cá tra [6]. Năm 2015, tác giả Nguyễn Minh Thành và cộng sự đã nghiên cứu hệ gen chức năng ở mô thận của cá tra nuôi nhằm xác định các gen tiềm năng liên quan đến khả năng chịu mặn của cá tra [7]. Một số nghiên cứu đa dạng di truyền sử dụng các marker phân tử như RAPD và AFLP [8], [9] và chỉ thị phân tử microsatellite đánh giá đa dạng di truyền quần đàn [10] đã được tiến hành trên cá tra.