Luận án tiến sĩ về di truyền và sinh sản hàu năm 2016

Luận án tiến sĩ nghiên cứu Luận án tiến sỹ về di truyền và sinh sản hàu phd thesis 2016, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng trong lĩnh vực tại Việt Nam.

• Tác giả: Vu Van In
• Người hướng dẫn: A/Prof. Wayne Knibb
• Trường học: University of the Sunshine Coast
• Chuyên ngành: Genetics, Ecology and Physiology
• Đề tài: Nghiên Cứu Di Truyền Và Sinh Sản Hàu
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Maroochydore

Mục lục chi tiết

• Declaration of the origin by author
• Statement of Contributions to Jointly Authored Works Contained in the thesis
• Statement of parts of the thesis submitted to qualify for the award of another degree
• Published Works by the author incorporated into the thesis
• Acknowledgments
• Abstract
• Table of Contents
• 1. CHƯƠNG 1: LITERATURE REVIEW
• 1.1. Genetic variation and genetic programs
• 1.2. DNA barcoding for resolving close-related oysters
• 2. CHƯƠNG 2: REPRODUCTIVE NEUROPEPTIDES THAT STIMULATE SPAWNING IN THE SYDNEY ROCK OYSTER SACCOSTREA GLOMERATA
• 2.1. Materials and methods
• 2.2. Transcriptomics and peptidomics
• 2.3. Neuropeptides identified from transcriptomes and LC-MS/MS analysis
• 2.4. In vivo bioassays
• 3. CHƯƠNG 3: CAN GENETIC DIVERSITY BE MAINTAINED ACROSS MULTIPLE MASS SELECTION LINES OF SYDNEY ROCK OYSTER, SACCOSTREA GLOMERATA DESPITE LOSS WITHIN EACH?
• 3.1. Materials and methods
• 3.2. Spawning and selection
• 3.3. Mitochondrial DNA sequencing and analysis
• 3.4. Validation and development of microsatellite primers
• 3.5. Data analysis and statistical methods
• 3.6. Microsatellite diversity within among lines and wild populations
• 3.7. mtDNA haplotype diversity among populations
• 4. CHƯƠNG 4: IS THE VIETNAM AQUACULTURE PACIFIC OYSTER CRASSOSTREA GIGAS? AND CAN CURRENT AQUACULTURE PRACTICES MAINTAIN GENETIC VARIATION AMONG LINES? A CASE STUDY ON TAXONOMY AND GENETIC DIVERSITY FOR A START OF BREEDING PROGRAM
• 4.1. Materials and methods
• 4.2. Mitochondrial DNA sequencing and analysis
• 4.3. Validation of microsatellite primers
• 4.4. Data analysis and statistical methods
• 4.5. ID identity and mtDNA haplotype diversity among lines
• 4.6. Identification of hatchery oyster ID in Nhatrang, Vietnam
• 4.7. Genetic diversity among C.
• 4.8. Inbreeding and effective population size assessed by analysis of genotypes using Colony software
• 5. CHƯƠNG 5: ARE STRAIN GENETIC EFFECT AND HETEROSIS EXPRESSION ALTERED WITH CULTURE SYSTEM AND REARING ENVIRONMENT IN THE PORTUGUESE OYSTER, CRASSOSTREA ANGULATA?
• 5.1. Materials and methods
• 5.2. Location of experiment
• 5.3. Family production and rearing
• 5.4. Grow-out testing environments and harvest measurement
• 5.5. Characteristics of the data
• 5.6. Effects of culture system (“single” vs. “cultch”) and environment (Catba vs.
• 5.7. Strain additive genetic effect
• 6. CHƯƠNG 6: FINAL STATEMENT
• 6.1. Reproductive neuropeptides of S.
• 6.2. Genetic loss in mass selected S.
• 6.3. Genetic integrity and diversity of aquaculture oyster in Vietnam
• 6.4. Evaluate strain genetic effect and heterosis
• Lists of Figures

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Luận án tiến sĩ 'Nghiên cứu di truyền và sinh sản hàu' của tác giả Vu Van In tập trung vào các yếu tố di truyền và sinh lý liên quan đến sinh sản của hai loài hàu quan trọng: hàu Thái Bình Dương (Crassostrea gigas) và hàu Sydney (Saccostrea glomerata). Nghiên cứu này nhằm phát triển các công cụ di truyền, phân tử và sinh lý cần thiết cho việc quản lý chương trình di truyền trong nuôi trồng thủy sản. Tác giả nhấn mạnh rằng việc kiểm soát quá trình sinh sản là điều kiện tiên quyết để duy trì sự đa dạng di truyền và cải thiện các đặc tính của loài hàu. Các chương của luận án được chia thành bốn phần chính, mỗi phần tập trung vào một khía cạnh khác nhau của sinh sản và di truyền.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định các gen và hormone peptide liên quan đến hiệu suất sinh sản của hàu Sydney. Nghiên cứu cũng nhằm phân tích sự đa dạng di truyền của các dòng hàu đã được chọn lọc và xác định danh tính loài hàu nuôi trồng tại Việt Nam. Từ đó, nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin cần thiết để thiết lập các chương trình sinh sản bền vững và có thể tái tạo được.

II. Các phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, bao gồm phân tích gen, sinh học phân tử và sinh lý học. Các phương pháp này cho phép tác giả xác định các peptide sinh sản có khả năng kích thích quá trình sinh sản ở hàu Sydney. Đặc biệt, nghiên cứu đã phát hiện ra khoảng 28 gen neuropeptide có liên quan đến sự phát triển của gonad và quá trình sinh sản. Các peptide này đã được thử nghiệm để xác định khả năng kích thích sinh sản, với một số peptide cho thấy khả năng thúc đẩy sự trưởng thành của gonad.

2.1. Phân tích gen và peptide

Phân tích gen và peptide được thực hiện thông qua các kỹ thuật như transcriptomics và peptidomics. Nghiên cứu đã xác định được các peptide sinh học có khả năng ảnh hưởng đến chu kỳ sinh sản của hàu, từ đó mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực sinh học thần kinh của hàu. Việc hiểu rõ hơn về các peptide này có thể giúp cải thiện quy trình nuôi trồng và sản xuất hàu.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sự đa dạng di truyền của hàu Sydney đã được duy trì qua nhiều thế hệ chọn lọc, mặc dù có sự mất mát trong từng dòng chọn lọc. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc duy trì nhiều dòng chọn lọc độc lập có thể giúp bảo tồn sự đa dạng di truyền. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các chương trình di truyền bền vững cho nuôi trồng thủy sản.

3.1. Đánh giá sự đa dạng di truyền

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng mặc dù có sự mất mát về đa dạng di truyền trong từng dòng chọn lọc, nhưng khi xem xét tổng thể, các dòng khác nhau vẫn duy trì được mức độ đa dạng không khác biệt so với mẫu tự nhiên. Điều này cho thấy rằng các chương trình chọn lọc có thể được thiết kế để bảo tồn sự đa dạng di truyền, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

IV. Ứng dụng thực tiễn

Luận án không chỉ cung cấp kiến thức khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao trong ngành nuôi trồng thủy sản. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để phát triển các chương trình sinh sản bền vững cho hàu, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc hiểu rõ về di truyền và sinh sản của hàu sẽ giúp các nhà nghiên cứu và người nuôi trồng có thể đưa ra các quyết định hợp lý trong việc quản lý nguồn lợi thủy sản.

4.1. Tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu mở ra nhiều hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực di truyền và sinh sản của hàu. Việc áp dụng các công nghệ sinh học hiện đại có thể giúp cải thiện quy trình chọn giống và sản xuất hàu, đồng thời bảo tồn sự đa dạng di truyền của các loài hàu nuôi trồng. Điều này không chỉ có lợi cho ngành nuôi trồng thủy sản mà còn góp phần bảo vệ môi trường sống tự nhiên của các loài hàu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nghề nuôi nhuyễn thể đóng vai trò trụ cột trong ngành thủy sản toàn cầu với tổng sản lượng hàng năm đạt khoảng 5 triệu tấn. Tại Việt Nam, nhóm đối tượng này ghi nhận bước tăng trưởng vượt bậc từ quy mô manh mún trước năm 2008 lên mức sản lượng xấp xỉ 190.000 tấn vào năm 2012. Điển hình là sự phát triển của nghề nuôi hàu tại các tỉnh phía Bắc, nhanh chóng tăng từ mức không đáng kể giai đoạn 2006-2007 lên 7.000 tấn vào giai đoạn 2010-2011 với giá trị thương mại đạt khoảng 7 triệu AUD. Mặc dù sở hữu tiềm năng kinh tế to lớn, chuỗi cung ứng giống và công tác chọn tạo giống đang đối mặt với nhiều rào cản nghiêm trọng. Hai thách thức kỹ thuật then chốt bao gồm tình trạng thoái hóa giống do suy giảm biến dị di truyền sau nhiều thế hệ sản xuất khép kín và sự thiếu hụt công cụ nội tiết sinh học để chủ động điều khiển quá trình thành thục sinh dục cũng như phóng noãn nhân tạo.

Bên cạnh đó, thị trường nuôi trồng tồn tại sự nhập nhằng kéo dài về mặt phân loại học giữa loài hàu Thái Bình Dương và hàu Bồ Đào Nha, gây cản trở trực tiếp cho việc hoạch định các chương trình chọn giống chuẩn hóa. Nghiên cứu này được tiến hành nhằm thiết lập hệ thống giải pháp toàn diện bao gồm: giải mã cơ chế nội tiết thần kinh điều hòa sinh sản ở hàu đá Sydney, đánh giá sự biến động đa dạng di truyền qua các thế hệ chọn lọc nhân tạo, chuẩn hóa phương pháp định danh phân loại loài hàu nuôi tại miền Bắc Việt Nam và đánh giá hiệu ứng di truyền cộng gộp cùng ưu thế lai phục vụ công tác lai tạo.

Phạm vi thực nghiệm được triển khai từ năm 2010 đến 2016 tại New South Wales thuộc Úc, kết hợp khảo nghiệm thực địa tại đảo Cát Bà thuộc Hải Phòng và huyện đảo Vân Đồn thuộc tỉnh Quảng Ninh. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở khoa học để khống chế tốc độ tích lũy cận huyết dưới ngưỡng an toàn 1% mỗi thế hệ, đồng thời tối ưu hóa mức tăng trưởng thân thịt thêm 1,86% thông qua việc khai thác chính xác nguồn biến dị di truyền cộng gộp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết chuyên ngành vững chắc:

Thứ nhất, lý thuyết Di truyền học số lượng và Mô hình động vật tuyến tính hỗn hợp. Khung lý thuyết này cho phép bóc tách các thành phần phương sai di truyền, phân định rõ ràng giữa hiệu ứng di truyền cộng gộp mang tính tích lũy qua các thế hệ và hiệu ứng không cộng gộp bao gồm ưu thế lai và hiệu ứng dòng mẹ.

Thứ hai, học thuyết Nội tiết thần kinh nhuyễn thể. Lý thuyết này tập trung vào cơ chế sinh tổng hợp, chế biến sau dịch mã và hoạt động chức năng của các chuỗi peptide thần kinh tiết ra từ hệ thần kinh trung ương nhằm chi phối quá trình phát triển nang sinh dục, sự chuyển đổi giới tính và hành vi phóng noãn.

Thứ ba, nguyên lý Mã vạch phân tử và Di truyền học quần thể. Học thuyết này ứng dụng các biến dị trên trình tự DNA ty thể và các đoạn vi vệ tinh lặp lại nhân tế bào để phân tích cấu trúc di truyền, xác định ranh giới phân loại học giữa các loài gần gũi và lượng hóa mức độ đa dạng sinh học trong các quần thể chọn giống.

Các khái niệm then chốt xuyên suốt đề tài gồm có: Giá trị giống cộng gộp phản ánh tiềm năng di truyền truyền lại cho đời sau, Ưu thế lai biểu thị sự vượt trội của con lai so với trung bình bố mẹ thuần, Đa dạng alen đo lường số lượng biến thể gen trên mỗi locus, Hệ số dị hợp tử quan sát và Kích thước quần thể hữu hiệu phản ánh năng lực duy trì nguồn gen của đàn bố mẹ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua các chuỗi thí nghiệm đa tầng với quy mô mẫu lớn:

Phân tích hệ phiên mã sử dụng 58 triệu đoạn đọc ngắn từ hạch nội tạng và 37 triệu đoạn đọc từ tuyến sinh dục của 70 cá thể hàu đá Sydney ở các giai đoạn phát triển khác nhau. Dữ liệu peptidomics được xử lý qua hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao pha đảo kết hợp khối phổ kế phân giải cao LC-MS/MS.

Thử nghiệm chọn giống và đánh giá sinh trưởng khảo sát trên tổng số 7.269 cá thể hàu Bồ Đào Nha qua chu kỳ nuôi kéo dài 270 ngày. Mẫu được bố trí theo sơ đồ lai luân chuyển hoàn chỉnh 3x3 diallel cross từ ba nguồn đàn: Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 1, Nam Định và nguồn giống nhập từ Trung Quốc.

Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật lấy mẫu phân tầng ngẫu nhiên theo năm giai đoạn thành thục sinh dục từ giai đoạn phát triển ban đầu đến giai đoạn sau phóng noãn. Trong thử nghiệm sinh trưởng, các gia đình toàn phối và bán phối được phân bổ ngẫu nhiên vào hai môi trường nuôi sinh thái khác biệt tại Cát Bà và Vân Đồn, đồng thời chia thành hai hệ thống nuôi thương phẩm gồm nuôi hạt đơn rời và nuôi bám giá thể chùm.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Việc tích hợp công nghệ giải trình tự de novo RNA-seq với phân tích khối phổ LC-MS/MS là phương pháp tối ưu nhất hiện nay để tránh các sai số dự đoán tin sinh học, đảm bảo các neuropeptide tổng hợp nhân tạo có cấu trúc hoạt tính sinh học chính xác. Đối với dữ liệu sinh trưởng, mô hình tuyến tính hỗn hợp giải bằng thuật toán ước lượng hợp lý cực đại hạn chế được lựa chọn nhờ khả năng loại bỏ các yếu tố gây nhiễu từ môi trường nuôi và phương thức treo lồng, từ đó ước lượng chuẩn xác các tham số di truyền.

Timeline nghiên cứu được triển khai đồng bộ từ năm 2010 đến năm 2016, bao gồm các mốc chính: 2010-2012 giải mã hệ phiên mã và định danh neuropeptide; 2012-2014 đánh giá đa dạng di truyền các dòng chọn lọc và định loại mẫu hàu Việt Nam; 2014-2016 hoàn thành thử nghiệm lai diallel và phân tích mô hình di truyền.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã nhận diện thành công 28 gen tiền chất neuropeptide từ hệ phiên mã hạch nội tạng và tuyến sinh dục của hàu đá Sydney, trong đó 11 tiền chất peptide được xác nhận chắc chắn cấu trúc thông qua phân tích khối phổ LC-MS/MS. Trong số 28 peptide sinh học được tổng hợp thử nghiệm, 6 neuropeptide gồm hormone rụng trứng ELH, hormone giải phóng gonadotropin GnRH, APGWamide, buccalin, CCAP và LFRFamide thể hiện hoạt tính kích hoạt mạnh mẽ phản ứng phóng noãn và phóng tinh ở cá thể thành thục. Đặc biệt, việc cấy viên nén cholesterol chứa 0,05 mg peptide APGWa hoặc buccalin vào cơ khép vỏ đã giúp đẩy nhanh quá trình tích lũy dinh dưỡng và thúc đẩy tuyến sinh dục đạt độ chín sớm hơn 4 tuần so với lô đối chứng.

Thứ hai, nghiên cứu đã phát triển thành công 7 chỉ thị vi vệ tinh mới cho hàu đá Sydney. Đánh giá di truyền qua nhiều thế hệ chọn giống hàng loạt cho thấy: mặc dù mỗi dòng chọn lọc đơn lẻ bị mất đi một phần số lượng alen và kiểu đơn bội so với quần thể tự nhiên, nhưng khi tổng hợp toàn bộ các dòng chọn lọc độc lập lại với nhau, mức độ đa dạng di truyền tổng thể vẫn được duy trì tương đương với quần thể hoang dã.

Thứ ba, phân tích trình tự đoạn gen ty thể COX1 đã phát hiện 5 vị trí nucleotide đặc thù có tính chất phân loại tuyệt đối giữa hai loài hàu cận duyên. Dựa trên 5 chỉ thị nucleotide này, nghiên cứu đã chứng minh toàn bộ các đàn hàu thương phẩm đang nuôi tại miền Bắc Việt Nam thực chất là loài hàu Bồ Đào Nha chứ không phải hàu Thái Bình Dương như định danh trước đây. Phân tích trên 9 locus vi vệ tinh cho thấy cả 3 dòng hàu giống miền Bắc vẫn giữ được mức đa dạng di truyền tương đối cao.

Thứ tư, kết quả theo dõi 7.269 cá thể hàu Bồ Đào Nha sau 270 ngày nuôi khẳng định hiệu ứng di truyền cộng gộp đóng vai trò quyết định đến khối lượng thân thịt khi thu hoạch. Dòng hàu nhập từ Trung Quốc đạt giá trị di truyền cộng gộp cao nhất, vượt 1,86% so với trung bình dòng thuần, trong khi dòng Nam Định và dòng của viện thủy sản thấp hơn lần lượt khoảng 0,96% và 2,01%. Ngược lại, hiệu ứng ưu thế lai giữa các tổ hợp lai chéo đều rất thấp, dao động quanh mức 0% và không có ý nghĩa thống kê ở cả hai hệ thống nuôi hạt đơn và bám chùm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm ưu thế lai trong phép lai diallel xuất phát từ việc các quần thể hàu Bồ Đào Nha hiện nay tại khu vực châu Á có khoảng cách di truyền chưa đủ xa hoặc đã từng trải qua quá trình giao lưu nguồn gen trong lịch sử. Do đó, việc lai chéo giữa các dòng không tạo ra mức độ dị hợp tử đột biến để kích hoạt hiện tượng ưu thế lai vượt trội. Điều này khẳng định chiến lược phát triển giống hàu thương phẩm nên tập trung vào việc chọn lọc nâng cao giá trị di truyền cộng gộp thay vì đầu tư vào sản xuất con lai thương mại.

Khi so sánh với các nghiên cứu chọn giống trên giáp xác, kết quả duy trì đa dạng di truyền thông qua hệ thống nhiều dòng chọn lọc độc lập ở hàu đá Sydney hoàn toàn thống nhất với các mô hình chọn lọc trên tôm chuối và tôm thẻ chân trắng. Điều này chứng minh rằng phương pháp chọn lọc hàng loạt song song nhiều dòng là giải pháp kinh tế và hiệu quả giúp bảo tồn vốn gen quý mà không bắt buộc phải theo dõi phả hệ phức tạp ở quy mô sản xuất lớn.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ phân tích tọa độ chính PCoA thể hiện khoảng cách di truyền rõ nét giữa các quần thể tự nhiên và các dòng chọn giống. Biểu đồ cây phát sinh chủng loại xây dựng theo phương pháp Neighbour-Joining với 500 lần lặp bootstrap phân định rõ ràng nhánh phân loại của hàu Bồ Đào Nha tại Việt Nam. Đồng thời, bảng ma trận phân tích phương sai hai nhân tố minh họa sự biến thiên khối lượng thân thịt trung bình theo từng môi trường Cát Bà, Vân Đồn và từng kỹ thuật nuôi đơn lẻ hay bám chùm.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, ứng dụng kỹ thuật kích thích sinh sản bằng viên cấy neuropeptide APGWa và buccalin với liều lượng 0,05 mg trên mỗi cá thể hàu bố mẹ. Giải pháp này cần được áp dụng tại các trại sản xuất giống bivalve trọng điểm trong khung thời gian 12 tháng tới, nhằm rút ngắn chu kỳ nuôi vỗ ít nhất 25% và đạt tỷ lệ thụ tinh nhân tạo trên 85%, giúp chủ động cung ứng con giống trái vụ.

Thứ tư, tái cơ cấu chương trình chọn giống quốc gia theo hướng tập trung vào chọn lọc gia đình dựa trên giá trị giống cộng gộp thay vì lai tìm ưu thế lai. Đơn vị chủ trì là các Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản phối hợp cùng doanh nghiệp, đặt mục tiêu nâng tốc độ tăng trưởng khối lượng thương phẩm từ 5% đến 8% qua mỗi thế hệ trong lộ trình 3 năm.

Thứ ba, thiết lập và duy trì hệ thống quản lý đàn giống tối thiểu từ 4 đến 6 dòng chọn lọc độc lập tại các trung tâm quốc gia giống hải sản. Giải pháp này giúp duy trì kích thước quần thể hữu hiệu trên 50 cá thể, khống chế hệ số tích lũy cận huyết dưới mức 1% mỗi chu kỳ sinh sản, triển khai đồng bộ ngay trong quý I của niên độ sản xuất tiếp theo.

Thứ tư, ban hành quy chuẩn kiểm định loài bắt buộc đối với toàn bộ đàn giống gốc nhập khẩu bằng phương pháp phân tích 5 nucleotide chỉ thị trên gen ty thể COX1. Cơ quan kiểm dịch thủy sản và trung tâm quan trắc giống cần tiến hành xét nghiệm định kỳ 100% các lô giống bố mẹ trước khi cấp phép lưu hành, ngăn chặn tình trạng lai tạp phát tán không kiểm soát ra môi trường tự nhiên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, nhóm các nhà khoa học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Di truyền học, Công nghệ sinh học biển và Nuôi trồng thủy sản. Luận văn cung cấp hệ thống dữ liệu toàn diện về hệ phiên mã, kỹ thuật phân tích khối phổ peptidomics và phương pháp tính toán tham số di truyền số lượng trên đối tượng nhuyễn thể.

Thứ hai, nhóm kỹ sư trưởng và giám đốc kỹ thuật tại các trung tâm sản xuất giống hải sản thương mại. Họ có thể khai thác trực tiếp quy trình chế tạo viên nén hormone neuropeptide và phương pháp cân bằng giao phối giữa các dòng để ngăn chặn hiện tượng thoái hóa giống trong thực tế vận hành trại giống.

Thứ ba, nhóm chuyên viên hoạch định chính sách và quản lý tài nguyên thủy sản tại các cơ quan quản lý nhà nước. Nội dung luận văn là tài liệu tham khảo giá trị để xây dựng danh mục nguồn gen thủy sản bản địa, chuẩn hóa tên khoa học trong hồ sơ quản lý và thiết lập hàng rào kỹ thuật kiểm dịch con giống ngoại lai.

Thứ tư, nhóm giảng viên và học viên cao học tại các trường đại học khối ngành Nông - Lâm - Ngư nghiệp. Đề tài là một nghiên cứu mẫu mực về việc kết hợp logic giữa nghiên cứu cơ bản cấp độ phân tử với nghiên cứu ứng dụng quy mô thực địa trên 7.269 cá thể nuôi thương phẩm.

Câu hỏi thường gặp

Loài hàu nuôi phổ biến tại miền Bắc Việt Nam là hàu Thái Bình Dương hay hàu Bồ Đào Nha? Kết quả giải trình tự gen ty thể COX1 xác nhận toàn bộ đàn hàu nuôi miền Bắc là loài hàu Bồ Đào Nha. Việc giám định dựa trên 5 vị trí nucleotide đặc thù độc bản, giúp loại bỏ hoàn toàn nhận định sai lệch trước đây xem đối tượng này là loài hàu Thái Bình Dương.

Những neuropeptide nào có khả năng kích thích trực tiếp quá trình phóng noãn ở hàu? Sáu neuropeptide gồm ELH, GnRH, APGWamide, buccalin, CCAP và LFRFamide đã được chứng minh kích hoạt phản ứng sinh sản ở hàu thành thục. Thử nghiệm in vivo với liều lượng 40 microgram trên mỗi cá thể ghi nhận tỷ lệ giải phóng giao tử thành công vượt trội so với nhóm đối chứng.

Phương pháp chọn giống hàng loạt qua nhiều thế hệ có làm suy giảm toàn bộ đa dạng di truyền không? Từng dòng chọn giống đơn lẻ bị giảm đáng kể số lượng alen và haplotype. Tuy nhiên, khi kết hợp nhiều dòng chọn lọc độc lập song song, mức độ đa dạng di truyền tổng thể vẫn được bảo tồn tương đương với các quần thể hoang dã tự nhiên.

Tại sao không nên áp dụng mô hình lai tạo tìm kiếm ưu thế lai ở hàu Bồ Đào Nha? Phân tích mô hình lai diallel 3x3 trên 7.269 cá thể qua 270 ngày nuôi cho thấy hiệu ứng ưu thế lai xấp xỉ 0%. Biến dị di truyền của loài này chủ yếu đến từ hiệu ứng cộng gộp với mức chênh lệch 1,86%, do đó chọn lọc phả hệ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.

Viên cấy neuropeptide APGWa và buccalin có ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng giao tử? Viên cấy chứa 0,05 mg APGWa hoặc buccalin giúp rút ngắn 4 tuần nuôi vỗ mà vẫn đảm bảo chỉ số điều kiện thành thục cao. Giao tử thu nhận từ cá thể cấy peptide duy trì hình thái bình thường và đạt tỷ lệ phân chia tế bào phôi tương đương cá thể chín tự nhiên.

Kết luận

Thứ nhất, luận văn đã định danh chính xác loài hàu nuôi chủ lực tại miền Bắc Việt Nam là hàu Bồ Đào Nha nhờ bộ công cụ 5 nucleotide chẩn đoán trên gen ty thể COX1, giải quyết dứt điểm tranh cãi phân loại học kéo dài.

Thứ hai, công trình đã giải mã 28 tiền chất neuropeptide và xác thực 6 chuỗi peptide chức năng có khả năng điều hòa sinh sản, mở ra hướng đi đột phá trong việc ứng dụng công nghệ sinh học phân tử để chủ động điều khiển quá trình phóng noãn nhân tạo.

Thứ ba, nghiên cứu chứng minh mô hình duy trì đa dòng chọn lọc độc lập là giải pháp tối ưu giúp bảo tồn đa dạng di truyền tương đương quần thể hoang dã trong các chương trình chọn giống hàng loạt quy mô lớn.

Thứ tư, thực nghiệm lai diallel quy mô 7.269 cá thể khẳng định giá trị di truyền cộng gộp dòng Trung Quốc vượt trội 1,86%, cung cấp căn cứ vững chắc để thiết lập chương trình chọn giống tập trung vào giá trị cộng gộp thay vì ưu thế lai.

Thứ năm, toàn bộ dữ liệu và phương pháp luận của nghiên cứu đã đặt nền móng khoa học vững chắc cho việc hiện đại hóa quy trình sản xuất giống nhuyễn thể bền vững tại Việt Nam và khu vực.

Trong lộ trình 24 tháng tới, các đơn vị nghiên cứu cần tiếp tục mở rộng đánh giá tính trạng kháng bệnh và hoàn thiện công nghệ tổng hợp peptide quy mô công nghiệp. Các doanh nghiệp và trung tâm giống thủy sản nên khẩn trương tiếp nhận chuyển giao quy trình cấy peptide nội tiết và bộ chỉ thị phân tử nhằm chuẩn hóa chuỗi sản xuất giống hàu thương phẩm chất lượng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Please do not remove this page Genetic and physiological parameters associated with oyster reproduction Vu, Van I https://research.au/esploro/outputs/doctoral/Genetic-and-physiological-parameters-associated-with/99450926602621/filesAndLinks?index=0 Vu, V. Genetic and physiological parameters associated with oyster reproduction [University of the Sunshine Coast, Queensland].25907/00231 Document Type: Thesis UniSC Research Bank: https://research.au [e-mail] It's your responsibility to determine if additional rights or permissions are needed for your use. Downloaded On 2024/04/17 13:35:05 +1000 Please do not remove this page PhD thesis GENETIC AND PHYSIOLOGICAL PARAMETERS ASSOCIATED WITH OYSTER REPRODUCTION VU VAN IN 2016 UNIVERSITY OF THE SUNSHINE COAST Centre of Genetics, Ecology and Physiology, Faculty of Science Health and Education, University of the Sunshine Coast, Locked Bag 4, Maroochydore Dc, QLD 4558, Australia.:[phone] Thesis primary supervisor: A/Prof. Wayne Knibb Aquaculture and genetics, Centre of Genetics, Ecology and Physiology, Faculty of Science Health and Education, University of the Sunshine Coast, Qld Thesis co-supervisors: Prof.

Abigail Elizur Aquaculture biotechnology Centre of Genetics, Ecology and Physiology, Faculty of Science Health and Education, University of the Sunshine Coast, QLD Dr. Scott Cummins Molecular and Cellular Biology Centre of Genetics, Ecology and Physiology, Faculty of Science Health and Education, University of the Sunshine Coast, QLD Dr. Nguyen Hong Nguyen Quantitative aquaculture genetics Centre of Genetics, Ecology and Physiology, Faculty of Science Health and Education, University of the Sunshine Coast, QLD A/Prof. Wayne O’Connor Oyster selective breeding and reproduction Port Stephens Fisheries Research Institute, NSW 1 Declaration of the origin by author The work presented in this study does not contain any material which has been previously published or written by any person other than the candidate, except where due and proper reference has been given in the text.

I have stated the contribution of the others to my thesis as a whole, including statistical assistance, survey design, data analysis, significant technical procedures, professional editorial advice, and any other original research work used or reported in my thesis. The content of my thesis is the result of work I have carried out since the commencement of my higher degree by research candidature. 2 Statement of Contributions to Jointly Authored Works Contained in the thesis: 1. Vu Van In, Nikoleta Ntalamagka, Wayne O’Connor, Tianfang Wang, Dan Powell, Scott F.

Cummins and Abigail Elizur. Reproductive neuropeptides that stimulate spawning in the Sydney rock oyster, Saccostrea glomerata.Incorporated as Chapter 2. VVI carried out the experiment design, sampling, in vivo bioassay, data analysis and writing the draft. NN took part in bioassay, writing the introduction of the draft, and edited the draft.

WO took part in experiment design for bioassay carried at Port Stephens NSW. TW took part in the LC-MS/MS. DP took part in identification of GnRH and sampling ganglia. SC took part in experiment design, sampling ganglia, data analysis, ELH identification and edited the draft.

AE directed the experiment design, data analysis and edited the draft. Vu Van In, Wayne O’Connor, Michael Dove, Wayne Knibb. Can genetic diversity be maintained across multiple mass selection lines of Sydney rock oyster, Saccostrea glomerata despite loss within each? Aquaculture, 454, 210-216. Incorporated as Chapter 3.

VVI conducted sample collection and analysis, participated in experiment design and drafted the manuscript. WO took part in experiment design and edited the draft. MD took part in sampling, collecting information of S. WK directed the experiment design, data analysis and edited the draft.

Vu Van In, Wayne O’Connor, Vu Van Sang, Phan Thi Van and Wayne Knibb. Is the Vietnam aquaculture pacific oyster Crassostrea gigas? and can traditional aquaculture practices retain genetic variation? A case study on taxonomy and genetic diversity for starting a breeding program. Incorporated as Chapter 4. VVI conducted experiment design, data analysis, wrote the draft.

WO raised the need to do the research, revised data and the draft PTV took part in experiment in Vietnam. VVS took part in samples collection and data analysis. WK directed the experiment design, data analysis and edited the draft. Vu Van In1,2, Vu Van Sang2, Wayne O’Connor3, Phan Thi Van4, Michael Dove3, Wayne Knibb1 and Nguyen Hong Nguyen1.

“Are strain genetic effect and heterosis expression 3 altered with culture system and rearing environment in Portuguese oyster, Crassostrea angulata?”. Incorporated as Chapter 5. VVI conducted experiment design, generation of family, data collection and analysis, preparation of the draft. VVS took part in writing draft and data analysis.

PTV took part in experiment in Vietnam. WK took part in experiment design and edited the draft. MD took part in cross breeding to produce families and data collection. NHN directed the experiment design, data analysis, edited the draft.

I hereby declare that the content of the above statement is accurate: Signature: Date: February 26, 2016 VU VAN IN 4 Statement of parts of the thesis submitted to qualify for the award of another degree None of the results presented in this thesis were submitted to qualify for another degree. 5 Published Works by the author incorporated into the thesis 1. Vu Van In, Nikoleta Ntalamagka, Wayne O’Connor, Tianfang Wang, Dan Powell, Scott F. Cummins and Abigail Elizur.

Reproductive neuropeptides that stimulate spawning in the Sydney rock oyster, Saccostrea glomerata. Published in Peptides 82 (2016) 109 – 119. Incorporated as Chapter 2. Vu Van In, Wayne O’Connor, Michael Dove, Wayne Knibb, 2016.

Can genetic diversity be maintained across multiple mass selection lines of Sydney rock oyster, Saccostrea glomerata despite loss within each? Published in Aquaculture, 454, 210-216. Incorporated as Chapter 3. Vu Van In, Wayne O’Connor, Vu Van Sang, Phan Thi Van and Wayne Knibb. Resolution of the controversial relationship between Pacific and Portuguese oysters internationally and in Vietnam.

Published on Aquaculture, 473 (2017) 389-399 Incorporated as Chapter 4. Vu Van In, Vu Van Sang, Wayne O’Connor, Phan Thi Van, Michael Dove, Wayne Knibb and Nguyen Hong Nguyen. Are strain genetic effect and heterosis expression altered with culture system and rearing environment in Portuguese oyster, Crassostrea angulata? Published on Aquaculture Research, 2016, 1-12 Incorporated as Chapter 5. 6 Acknowledgments This thesis could not have been realized without the help of my supervisory board, many colleagues and collaborators which I would like to hereby acknowledge.

First, I would like to express my deepest gratitude and appreciation to my supervisors: A/Prof Wayne Knibb, Prof. Abigail Elizur, Dr. Nguyen Hong Nguyen and A/Prof. Wayne O’Connor for their support and guidance, both professionally and personally, and for your patience.

I am really happy and proud to be their student. Sincere thanks to A/Prof. Wayne O’Connor, the leader of the ACIAR funded oyster project, for his support of my application for the ACIAR John Allwright Fellowship. I acknowledge the PSFI, NSW for generously providing samples and access to facilities for spawning and implantation bioassays, special thanks to Steve O’Connor, Michael Dove, Kyle Johnston and Brandt Archer (PSFI, NSW) for their assistance in sampling and bioassays.

Many thanks to A/Prof Phan Thi Van, Director of Research Institute for Aquaculture No.1 (RIA1), Vietnam for her support and creating the possibility for oyster genetic breeding trials in Vietnam. Many thanks to the oyster team at the Northern National Broodstock Centre for Mariculture (CatbaMBC), RIA1 for their technical assistance during oyster breeding and grow-out. We gratefully thank Dr Alun Jones (Institute for Molecular Bioscience, the University of Queensland) for advice and assistance with the LC-MS/MS. We gratefully acknowledge financial support from the University of the Sunshine Coast (USC) and Australian Centre for International Agricultural Research (ACIAR) through the John Allwright Fellowship to V-V., and through the project “Enhancing bivalve production in northern Vietnam and Australia” (FIS/2010/100), the Australian Seafood CRC and FRDC (Project No.2012/713) for the reproduction part.

We highly appreciate the technical assistance from USC staff, Nicole Levi, Emily and IT for their administrative work as well as Genecology group, especially David Bright, Ido Bar, Rob Lamont and Dan Powell for their instruction in lab work and genetic software. Thanks to my family members and friends for their support and encouraging me during this long but incredible journey. 7 Abstract Genetic programs are an essential component of aquaculture operations and can operate as a management tool to prevent inbreeding as well as facilitate selection for improved traits and increased profitability. A key requirement for the operation of genetic programs is the ability to reproduce select animals in captivity, that is, to have full control of the reproductive process.

This study focuses on genetics and reproduction of two important but, before this thesis, taxonomically confused/ indistinct aquaculture oyster species: Pacific oyster Crassostrea gigas or Portuguese oyster, Crassostrea angulata (this unidentified species is hereafter referred to VNO) and on Sydney rock oyster, Saccostrea glomerata with the aim to develop genetic, molecular and physiological tools required for an optimal operation of genetic programs for these species. Scientifically, this study intends to provide knowledge about how long term selection affects genetic diversity, about the role of the endocrine system in oyster reproduction and how this information can be used to set up reliable reproduction and genetically sustainable breeding programs. Research into the above objectives is set out in four data Chapters including: 1) Identification of key genes and peptide hormones associated with reproductive performance of S. glomerata; 2) Analysis of mass selected S.

glomerata lines for genetic diversity; 3) Identification of the species identity of oysters cultured in Vietnam and analysis of their genetic diversity and to determine if there is sufficient diversity to initiate a breeding program; 4) Application of the aforementioned discovered genetic and physiological tools to design a trial breeding program for the now identified VNO in Vietnam. Literature review overview about the oyster production and reproduction, genetic and genetic programs as well as about DNA barcoding for resolving close-related oysters. Chapter 2 was published in Peptides 82 (2016) 109 – 119 and considers the discovery of genes and neuropeptides that are expressed in the key regulatory tissues of S. glomerata, the visceral ganglia and gonads (male and female).

Special focus was made on the neuropeptides since they encompass a diverse class of chemical messengers that play functional roles in many aspects of an animal’s life, including reproduction. Approximately 28 neuropeptide genes were identified primarily within the visceral ganglia transcriptome that encode precursor proteins containing numerous neuropeptides; 11 were confirmed through mass spectral peptidomics 8 analysis of visceral ganglia. These 28 bioactive neuropeptides were synthesized, then tested for their capacity to induce gonad development and spawning. Six of the peptides (ELH, GnRH, APGWamide, buccalin, CCAP and LFRFamide neuropeptides) were found to be potential triggers for spawning in ripe animals.

Upon further testing, APGWa and buccalin demonstrated a capacity to advance gonadal maturation. In summary, our analysis of S. glomerata has found the neuropeptides that can influence the reproduction cycle of this species, specifically by accelerating gonadal maturation and triggering spawning. Other molluscan neuropeptides identified in this study will enable further research into understanding the neuroendocrinology of oysters, which may have benefits to the cultivation.

Chapter 3 was published in the journal Aquaculture and the paper was entitled “Can genetic diversity be maintained across multiple mass selection lines of Sydney rock oyster, Saccostrea glomerata despite loss within each?” Volume 454, 1 March 2016, Pages 210–216. This is the first assessment of genetic diversity after multiple generations of mass selection for fast growth and disease resistance in Sydney rock oysters using DNA microsatellites. Substantial losses of allelic and haplotypic diversity were evident within each single selected line compared with wild samples. However, considered together, the different selected lines had maintained levels of diversity not different to that in the wild samples.

glomerata data support other data from shrimp that genetic variation in mass selection program can be kept when multiple independent selection lines are maintained. This Chapter provided important internationally relevant knowledge about the consequences to genetic diversity following generations of mass selection and importantly suggest an approach to restore lost diversity if multiple lines are kept. Moreover, the seven new microsatellite markers for S. glomerata discovered in this study will add to the genetic toolbox of resources needed to operate efficient oyster genetic programs.

Chapter 4 was submitted to Aquaculture.