ĐẶT VẤN ĐỀ Nguồn gen vật nuôi rất quan trọng đối với an ninh lương thực và sinh kế toàn cầu, đặc biệt đối với các nước đang phát triển, nơi có khoảng một tỷ người phụ thuộc trực tiếp vào chăn nuôi để sinh kế (FAO, 2009). Nhu cầu đối với các sản phẩm động vật đang ngày càng tăng lên, do đó dẫn đến những thay đổi trong sản xuất chăn nuôi hệ thống và thay thế hoặc lai tạo giữa các giống địa phương với các giống ngoại có năng suất cao hơn ở nhiều nước đang phát triển (Groeneveld và cs., 2010; Ibeagha Awemu và cs. Kết quả là, nhiều giống bản địa đã bị tuyệt chủng dẫn đến sự suy giảm đáng kể về đa dạng sinh học (Rege và Gibson, 2003). Hơn nữa, đã có nhiều tài liệu chứng minh rằng việc duy trì đa dạng các nguồn gen động vật là rất quan trọng để đảm bảo sự thích nghi đối với tương lai chẳng hạn như biến đổi khí hậu, dịch bệnh.
Sử dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu đánh giá đặc điểm di truyền phân tử ở các quần thể, giống vật nuôi phục vụ cho mục đích bảo tồn, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên di truyền bản địa, đồng thời hỗ trợ chọn lọc các giống vật nuôi có năng suất, chất lượng cao đã được tiến hành ở nhiều quốc gia trên thế giới (Stolpovskiy và Zakharov, 2017). Nhiều kỹ thuật phân tử hữu hiệu đã được FAO khuyến cáo sử dụng để đánh giá đặc điểm di truyền nguồn gen vật nuôi bản địa như phân tích các chỉ thị microsatlelite, giải trình tự và phân tích hệ gen ty thể, phân tích đa hình các gen liên quan đến các tính trạng năng suất, chất lượng và khả năng kháng bệnh nhằm hỗ trợ cho công tác bảo tồn và chọn giống. Việt Nam nằm ở trung tâm thuần hóa lợn (Groenen và cs. Trên thực tế, lợn là loài vật nuôi đặc biệt quan trọng của Việt Nam với hơn 23 triệu con (tính đến ngày 1/7/2020 của Tổng cục Thống kê Việt Nam).
Do các ưu tiên về năng suất, tỷ lệ lợn nái bản địa đã giảm từ 72% tổng đàn năm 1994 1 xuống chỉ còn 26% năm 2002 ở Việt Nam (Lemke và cs. Theo FAO (http://dad.org/, truy cập vào tháng 7 năm 2018), nguồn gen lợn bản địa Việt Nam có 16 giống được nuôi giữ bởi đồng bào vùng sâu vùng xa. Sách đỏ của Việt Nam cho biết các giống lợn bản địa như lợn Thuộc Nhiêu, Lang Hồng và Phú Khánh đã tuyệt chủng do năng suất thấp hơn so với các giống lợn nhập nội. Các nghiên cứu trong nước về đặc điểm di truyền trước đây về các giống lợn nội Việt Nam chủ yếu là được đánh giá, xác định, so sánh, phân loại thông qua các đặc điểm về ngoại hình.
Những nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền và sai khác di truyền giữa các giống lợn ở mức độ phân tử còn chưa được tiến hành đầy đủ và hệ thống. Hongo và cs. (2002) đã báo cáo các biến thể về trình tự ty thể của lợn Việt Nam và mối quan hệ của chúng với vật nuôi châu Á và lợn rừng Nhật Bản. Thúy và cs.
(2006) đã sử dụng 20 chỉ thị microsatellite để đánh giá đặc điểm di truyền của năm giống lợn bản địa Việt Nam và so sánh với lợn châu Âu. Sự suy giảm đa dạng di truyền cũng được báo cáo trong một số quần thể lợn ở tỉnh Hà Giang (Berthouly và cs. Kết quả của Lan và cs. Gần đây, (Ishihara và cs., 2018) cũng chỉ ra rằng một số giống bản địa của Việt Nam có khoảng cách di truyền tương đồng với vị trí địa lý khu vục phân bố của chúng.
Tuy nhiên, nghiên cứu này dựa trên vài mẫu (6 mẫu trên một giống) và sử dụng chíp Illumina Porcine SNP60 được thiết kế dựa trên thông tin từ các giống lợn khác. Qua đó cho thấy mới chỉ có một số nghiên cứu đã được tiến hành trên các giống bản địa Việt Nam cung cấp thông tin di truyền ít ỏi trong sự nỗ lực bảo tồn di truyền nguồn gen lợn bản địa. Do đó, chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Một số đặc điểm di truyền ở mức độ phân tử của 15 giống lợn nội Việt Nam” với mục đích đánh giá đặc điểm đa dạng di truyền, cấu trúc di truyền, mối quan hệ di truyền, nguồn gốc phát sinh chủng 2 loài và đặc điểm tần số kiểu gen, tần số alen của một số chỉ thị phân tử nhằm hỗ trợ phục vụ công tác bảo tồn, chọn giống và khai thác nguồn gen các giống lợn nội một cách có hiệu quả. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.
Mục tiêu tổng quát Đánh giá được đặc điểm di truyền của 15 giống lợn nội bằng một số chỉ thị phân tử nhằm hỗ trợ cho công tác bảo tồn, chọn tạo và khai thác sử dụng các giống lợn nội Việt Nam. Mục tiêu cụ thể Xác định được đa dạng di truyền, khoảng cách di truyền và cấu trúc di truyền của 15 giống lợn nội dựa trên 19 chỉ thị microsatellite. Xác định được mối quan hệ phát sinh loài của 15 giống lợn nội thông qua đa hình trình tự gen Cytochrome B ty thể. Xác định được kiểu gen và tần số alen của gen ứng cử (MX1 và MX2) liên quan đến khả năng kháng vi rút viêm loét miệng và vi rút gây bệnh tai xanh ở 15 giống lợn nội.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1. Nghiên cứu đa dạng di truyền, khoảng cách di truyền và cấu trúc di truyền của 15 giống lợn nội bằng 19 chỉ thị microsatellite. Nghiên cứu đa dạng di truyền gen Cytocrome B ở 15 giống lợn nội và mối quan hệ phát sinh loài với một số giống lợn trên thế giới. Nghiên cứu đa hình di truyền gen MX1 và MX2 ở 15 giống lợn nội.
ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Luận án là công trình hệ thống đầu tiên nghiên cứu một số đặc điểm di truyền ở mức độ phân tử của 15 giống lợn nội sử dụng các chỉ thị của cả hệ gen nhân (microsatellite, MX1, MX2) và hệ gen ty thể (Cytochrome B) tại Việt Nam. - Luận án đã đánh giá được tính đa dạng, mối quan hệ và cấu trúc di truyền của 15 giống lợn nội dựa trên 19 chỉ thị microsatellite. - Đã xác định được cây phát sinh loài thể hiện mối quan hệ di truyền theo dòng mẹ giữa các haplotype của 15 giống lợn nội Việt Nam với một số giống lợn trên thế giới thông qua đa hình gen Cytochrome B. - Đã xác định được tính đa hình của gen MX1 và MX2 - những gen ứng cử liên quan đến tính kháng bệnh của 15 giống lợn nội.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN - Luận án là tài liệu khoa học hệ thống đầu tiên cung cấp thông tin về tính đa dạng, khoảng cách và cấu trúc di truyền dựa trên các chỉ thị microsatellite và nguồn gốc phát sinh chủng loài của 15 giống lợn nội Việt Nam với một số giống lợn trên thế giới thông qua trình tự gen Cytochrom B. - Luận án là công trình hệ thống đầu tiên ở Việt Nam cung cấp những thông tin về tần số kiểu gen, tần số alen của gen MX1 và MX2, đây là những gen được cho liên quan đến khả năng kháng bệnh của 15 giống lợn nội. - Các bài báo đã đăng trên các tạp chí trong và ngoài nước là những tư liệu có giá trị tham khảo trong nghiên cứu và giảng dạy. 4 - Các kết quả nghiên cứu đã đóng góp vào cơ sở dữ liệu về nguồn gen của các giống lợn nội Việt Nam; tạo tiền đề cho các nghiên cứu xác định những giống lợn nội có khả kháng bệnh.
- Luận án cung cấp thông tin hữu ích cho công tác bảo tồn, chọn giống, định hướng lai tạo, khai thác và sử dụng nguồn gen các giống lợn nội một cách có hiệu quả. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC GIỐNG LỢN NHÀ 1. Nguồn gốc Lợn nhà có nguồn gốc từ lợn rừng.
Con người trong quá trình săn bắn, hái lượm, đã bắt được lợn rừng và đem về nuôi, theo thời gian con người ý thức và lựa chọn những con lợn tốt để nuôi, còn những con kém chất lượng có thể giết thịt nhằm cung cấp thực phẩm. Giuffra và cs. (2000) cho rằng lợn nhà ngày nay được tạo ra từ các giống lợn rừng châu Á và châu Âu. Nguồn gốc các giống lợn được minh họa trên hình 1.
Lịch sử hình thành giống lợn (Bosse Mirte, 2018) Quá trình lịch sử hình thành các giống lợn hiện đại được cho là đã trải qua 5 giai đoạn: (1) Loài Sus tổ tiên chung hình thành từ Đông Nam Á; (2) Quá 6 trình phân ly thành hai dòng châu Âu và châu Á; (3) Quá trình thuần hóa độc lập dẫn đến sự phân tách thành hai nhánh châu Âu và châu Á; (4) Quá trình lai tạo giữa lợn nhà châu Âu và lợn nhà châu Á; (5) Quá trình hình thành các giống lợn ngày nay. Quá trình thuần hóa hình thành các giống lợn nhà Sus scrofa là một trong những loài động vật có vú phổ biến trên toàn thế giới. Từ lâu nhân tố thúc đẩy sự tiến hóa đã được giả định là sự thuần hoá và chọn lọc tự nhiên. Lợn bản địa được tìm thấy ở hầu khắp các vùng khác nhau trên toàn cầu.
Một số đặc tính, bao gồm răng và hình thái xương sọ, tỷ lệ bên ngoài, lông và màu sắc, đa hình sinh hóa và phân tử, sinh thái và hành vi, cách ly sinh sản và các khu vực sống tự nhiên, được sử dụng để phân biệt nhiều loài trong chi Sus. Thuần hoá là quá trình thích nghi di truyền của sinh vật hoang dã để đáp ứng tốt hơn với nhu cầu của con người, là kết quả của điều kiện sinh sống và sinh sản dưới sự kiểm soát của con người trong nhiều thế hệ. Việc thuần hóa lợn là một phần không thể thiếu của sự phát triển nông nghiệp và áp dụng các phương pháp canh tác nông nghiệp trên khắp thế giới. Việc hiểu rõ quá trình tiến hóa và sự phân bố rộng khắp của giống loài này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nguồn gốc và sự tăng trưởng của nông nghiệp chăn nuôi, sự phát triển của nền văn minh con người thủa ban đầu.
Những tàn tích sớm nhất của lợn thuần hoá đã được khai quật tại Cayonu ở đông nam Anatolia từ 7.000 năm trước Công nguyên (Reed, 1969). Theo quan điểm truyền thống về động vật học, lợn sinh ra ở vùng Cận Đông và phía tây lan sang châu Âu và phía đông sang Trung Quốc.