Đặt vấn đề Trong số 16 loài và 3 phụ loài cá Chình thuộc giống Anguilla đã được xác định, cá Chình hoa có kích thước lớn thứ hai và phân bố rộng trên thế giới. Ở Việt Nam, cá Chình hoa phân bố nhiều nhất là các tỉnh từ Thừa Thiên Huế đến Khánh Hòa. Trong quá trình di cư giữa môi trường nước ngọt, nước lợ và nước mặn nhiều đặc điểm sinh học khác biệt của cá Chình hoa đã được hình thành. Những thay đổi môi trường đã định hình các đặc tính sinh lý và cấu trúc di truyền của loài.
Sự đa dạng, phân bố và thích nghi với môi trường sống của cá Chình có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường, như độ mặn, nhiệt độ, độ cao, lưu vực sông và khả năng cạnh tranh sinh thái. Với phạm vi phân bố rộng và vai trò sinh thái cao, cá Chình hoa được đề xuất là một loài chỉ thị, đại diện cho việc bảo tồn đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái nước ngọt. Do đó, việc xem xét sự thay đổi và nhận diện các đặc trưng hình thái, môi trường phân bố và di truyền cho loài cá Chình hoa là cần thiết để xây dựng các chiến lược phục hồi và phát triển nguồn lợi. Các điều kiện về tự nhiên, môi trường, thời tiết khí hậu và chế độ trao đổi nước giữa các hệ thống thủy vực vào mùa mưa và mùa khô ở Thừa Thiên Huế đã tạo ra các điều kiện thuận lợi cho cá Chình hoa sinh sống và phát triển.
Trong hai loài cá Chình đã được xác định tại Thừa Thiên Huế, cá Chình hoa xuất hiện phổ biến hơn với giá trị thương mại và sinh thái cao. Những áp lực của việc thay đổi môi trường trong quá trình di cư, khai thác quá mức và các nhân tố ảnh hưởng môi trường sống tự nhiên, như ô nhiễm môi trường, xây dựng các hồ, đập, thủy điện đã dẫn đến sự gia tăng nguy cơ suy giảm nguồn lợi trong tự nhiên. Năm 2007, cá Chình hoa đã được liệt kê trong Sách Đỏ Việt Nam ở cấp độ là VU. Tuy nhiên, những hiểu biết về cá Chình hoa ở Việt Nam nói chung và Thừa Thiên Huế nói riêng vẫn còn rất hạn chế.
Các nghiên cứu trước đây chỉ mới dừng lại ở việc xác định thành phần loài và sự có mặt của cá Chình hoa tại các thủy vực. Do vậy, các nghiên cứu sâu về đặc điểm sinh học và đa dạng di truyền quần thể của cá Chình hoa là cần thiết. Để xác định đa dạng di truyền của sinh vật có thể dựa trên các thông tin hình thái, sinh hóa và phân tử. Việc sử dụng chỉ thị phân tử cho độ chính xác cao hơn so với chỉ thị hình thái và chỉ thị hoá học vì nó không phụ thuộc vào các yếu tố khách quan nào.
Trong các kỹ thuật di truyền phân tử đang được ứng dụng trong lĩnh vực thủy sản, DNA barcode đang trở thành bộ công cụ hữu ích trong nghiên cứu định danh và đa dạng di truyền của sinh vật liên quan đến những hiểu biết về ranh giới loài, sinh thái quần thể, tiến hóa, tương tác chuỗi thức ăn và bảo tồn đa dạng sinh học. Đối với động vật, một vùng DNA ngắn của gen ty thể thường được sử dụng làm chỉ thị DNA, trong đó vùng mã hóa COI và 16S rRNA là những chỉ thị phổ biến và hiệu quả nhất. Vì vậy, việc ứng dụng các chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền quần thể của cá Chình hoa cần được thực hiện để làm rõ mối quan hệ giữa sự biến thái, thích nghi sinh thái và di truyền trong quá trình tiến hóa của loài. Từ những lý do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm phân bố, hình thái và đa dạng di truyền của cá Chình hoa (Anguilla marmorata Quoy & Gaimard, 1824) ở Thừa Thiên Huế", để thực hiện trong phạm vi nghiên cứu thuộc Luận án Tiến sỹ này.
Mục tiêu nghiên cứu Nhằm bổ sung thông tin về đặc điểm sinh học, cấu trúc quần thể và đa dạng nguồn gen liên quan đến sự thay đổi môi trường sống của cá Chình hoa (A. marmorata Quoy & Gaimard, 1824) tại Thừa Thiên Huế, làm cơ sở cung cấp dẫn liệu khoa học và thực tiễn phục vụ công tác bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên cá Chình hoa. Ý nghĩa của luận án 1) Ý nghĩa khoa học Luận án đã cung cấp những dẫn liệu khoa học mới về mối quan hệ giữa đặc điểm hình thái, phân bố và di truyền của loài cá Chình hoa phân bố tại Thừa Thiên Huế. Bên cạnh những thông tin liên quan đến đặc điểm sinh học của loài, kết quả nghiên cứu chỉ ra được vai trò sinh thái, ý nghĩa của việc bảo tồn và phát triển nguồn lợi cá Chình hoa trong tự nhiên.
Đây chính là những cơ sở quan trọng trong việc đề xuất các chiến lược bảo tồn, phát triển bền vững tài nguyên cá Chình hoa tại địa bàn nghiên cứu cũng như ở Việt Nam và trên Thế giới. 2) Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của luận án lần đầu tiên đã phân tích được cấu trúc quần thể cá Chình hoa dựa trên các đặc điểm hình thái và sinh thái phân bố; lần đầu tiên cung cấp dữ liệu về gen COI và 16S rRNA thuộc hệ gen ty thể của cá Chình hoa; và ứng dụng kỹ thuật DNA barcode trong đánh giá cấu trúc quần thể của cá Chình hoa ở Thừa Thiên Huế. Những đóng góp mới của luận án Luận án đã mô tả được các đặc điểm cấu tạo đặc trưng về hình thái, đặc điểm môi trường sinh thái và hiện trạng phân bố quần thể của cá Chình hoa tại Thừa Thiên Huế có kích cỡ từ 120 – 1. Lần đầu tiên luận án sử dụng bộ công cụ phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (CA) để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự đa dạng trong cấu trúc quần thể cá Chình hoa tại Thừa Thiên Huế liên quan đến quá trình thích nghi với điều kiện sinh thái môi trường và biến thái của các giai đoạn trong vòng đời.
Luận án đã giải trình tự và xây dựng được bộ mã vạch cho loài cá Chình hoa dựa trên trình tự hai đoạn gen COI và 16S rRNA để sử dụng trong định danh thành phần loài và bảo tồn nguồn gen. Những phân tích về đa dạng di truyền quần thể đã cho thấy sự đang dạng di truyền và tiến hóa theo hướng mở rộng quy mô quần thể ngẫu nhiên với sự bắt gặp của các allen hiếm cao trong quần thể khi được mở rộng phạm vi địa lý. Kết quả nghiên cứu đã phần nào khẳng định được sự ảnh hưởng mạnh mẽ của các yếu tố môi trường sinh thái lên sự đa dạng về đặc điểm hình thái và cấu trúc di truyền quần thể của cá Chình hoa phân bố tại Thừa Thiên Huế. Thông qua đánh giá mô hình cấu trúc quần thể của cá Chình hoa tại Thừa Thiên Huế bằng các chỉ số hình thái, môi trường phân bố và phân tử đã làm sáng tỏ hơn nhiều thông tin về quá trình sinh trưởng, thích nghi, vòng đời và sự tiến hóa của loài sau khi di nhập và sinh sống tại các thủy vực ở Thừa Thiên Huế.
Chính vì vây, kết quả nghiên cứu làm cơ sở để các nhà khoa học, các nhà quản lý thủy sản xây dựng các phương án bảo tồn và phát triển loài cá Chình hoa một cách hiệu quả và bền vững ở khu vực cũng như Việt Nam. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Sơ lược đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 1. Vị trí địa lý 1.
Địa hình, địa mạo 1. Tài nguyên sinh vật 1. Sơ lược về cá Chình hoa 1. Thành phần loài và phân bố 1.
Vòng đời và đặc điểm sinh học 1. Chỉ thị phân tử và ứng dụng trong thủy sản 1. Những chỉ thị phân tử dựa trên DNA 1. Kỹ thuật DNA barcode 1.
Tình hình nghiên cứu về cá Chình Anguilla 1. Nghiên cứu hình thái 1. Phân bố, vòng đời và thích nghi sinh thái 1. Ứng dụng chỉ thị phân tử 1.
Nghiên cứu cá Chình ở Việt Nam Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện trên đối tượng là cá Chình hoa (A. marmorata Quoy & Gaimard, 1824) phân bố tại Thừa Thiên Huế trong vòng 4 năm từ 2017 – 2021.
Nội dung nghiên cứu - Xác định thành phần loài cá Chình phân bố tại Thừa Thiên Huế bằng chỉ thị hình thái và phân tử. - Nghiên cứu hiện trạng, đặc điểm môi trường và phân cụm sinh thái phân bố của cá Chình hoa ở Thừa Thiên Huế. - Nghiên cứu đặc điểm và cấu trúc quần thể của cá Chình hoa ở tỉnh Thừa Thiên Huế dựa trên các chỉ thị hình thái. - Đánh giá đa dạng di truyền quần thể cá Chình hoa ở tỉnh Thừa Thiên Huế bằng chỉ thị phân tử.
Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu được trình bày trong sơ đồ sau: 4 Hình 2. Khảo sát thực địa và thu mẫu cá Chình hoa Các mẫu cá Chình hoa được thu trực tiếp tại 7 vùng nghiên cứu (Bảng 2. Tuyến nghiên cứu và số lượng mẫu vật nghiên cứu Ký Số mẫu Số mẫu Số mẫu phân tích phân STT Tuyến nghiên cứu hiệu quan sát giải phẩu tử 1 Sông Ô Lâu SOL 34 26 14 (HuePD) 2 Hệ thống sông Hương SHU 105 64 10 (HueDTL) 3 Sông Truồi STR 49 38 14 (HueDTR, HueND) 4 Sông Bù Lu SBL 57 30 8 (HueBL) 5 Đầm Lăng Cô LC 45 15 2 (HueLC) 6 Cửa biển Thuận An TA 30 9 0 7 Cửa biển Tư Hiền TH 30 7 0 Tổng 350 189 48 2. Phân tích đặc điểm hình thái, môi trường và bản đồ phân bố Tổng cộng 21 chỉ số hình thái ngoài của cá Chình hoa đo đếm và chuẩn hóa trên toàn bộ 350 cá thể có khối lượng từ 3,0 – 4.
Trong đó, 10 chỉ số được đo bằng cách sử dụng mặt trái của cơ thể hoặc mặt lưng của đầu, bao gồm: chiều dài tổng (TL), chiều dài đầu (LH), khởi điểm vây lưng (PD), khởi điểm vây hậu 5 môn (PA), khoảng cách vây lưng và vây hậu môn (AD), khoảng cách từ vây ngực đến vây lưng (PDH), chiều dài vây đuôi (T), Chiều dài thân (TR), đường kính mắt (E), khoảng cách giữa 2 mắt (IO). 10 ký tự được chuẩn hóa theo tỷ lệ LT hoặc LH: HL/TL, PD/TL, PA/TL, TR/TL, AD/TL, PDH/TL, T/TL, E/HL, IO/HL. Các chỉ số hình thái trong được mô tả và phân tích qua giải phẩu 189 mẫu vật.