Nghiên cứu hệ gen phiên mã transcriptome của tôm sú Penaeus monodon nhằm sàng lọc các chỉ thị phân tử phục vụ chọn giống

• Tác giả: Nguyễn Giang Thu
• Người hướng dẫn: PGS. Đinh Duy Kháng
• Trường học: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu hệ gen phiên mã (Transcriptome) của tôm sú (Penaeus monodon) nhằm sàng lọc các chỉ thị phân tử phục vụ công tác chọn giống
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TÔM SÚ VÀ TÌNH HÌNH NUÔI TÔM SÚ Ở VIỆT NAM
• 1.1.1. Giới thiệu về tôm sú
• 1.1.2. Tình hình nuôi tôm sú trên thế giới và Việt Nam
• 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ GEN VÀ HỆ GEN PHIÊN MÃ CỦA TÔM SÚ TRÊN THẾ GIỚI
• 1.2.1. Công trình nghiên cứu đầu tiên liên quan tới hệ gen phiên mã của tôm
• 1.2.2. Xác định các gen liên quan tới hệ miễn dịch của tôm thông qua việc phân tích hệ phiên mã
• 1.2.3. Xác định các gen có liên quan tới khả năng sinh sản của tôm
• 1.2.4. Xác định các gen có liên quan tới giới tính của tôm sú
• 1.2.5. Nghiên cứu giải trình tự hệ gen và hệ phiên mã tôm sú ở Thái Lan
• 1.2.6. Nghiên cứu lập bản đồ gen tôm sú ở Đài Loan
• 1.2.7. Nghiên cứu giải mã hệ gen và hệ phiên mã tôm sú ở Việt Nam
• 1.3. CHỈ THỊ PHÂN TỬ SNP VÀ MICROSATELLITE
• 1.3.1. Chỉ thị phân tử SNP
• 1.3.2. Chỉ thị phân tử Microsatellite
• 1.4. TÍNH TRẠNG TĂNG TRƯỞNG VÀ MỘT SỐ GEN DỰ ĐOÁN LIÊN QUAN Ở ĐỘNG VẬT GIÁP XÁC
• 1.4.1. Tính trạng tăng trưởng
• 1.4.2. Các nhóm gen ứng viên liên quan đến tính trạng tăng trưởng đã được công bố trong nhóm giáp xác
• 1.4.3. Các nhóm gen ứng viên trong quá trình lột xác
• 1.4.4. Các gen phân giải và phát triển hệ cơ trong quá trình lột xác
• 1.5. SƠ LƯỢC CÁC PHẦN MỀM LẮP RÁP SỬ DỤNG CHO CÔNG NGHỆ GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI
• 1.5.1. Phân loại các phần mềm lắp ráp
• 1.5.2. Các phần mềm lắp ráp cho hệ gen
• 1.5.3. Các phần mềm lắp ráp cho hệ gen phiên mã
• 2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 2.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
• 2.3. ĐỐI TƯỢNG/VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.1. Phương pháp tách riêng rẽ các mô nghiên cứu
• 2.5.2. Tách chiết RNA tổng số từ mô tôm bằng Trizol
• 2.5.3. Tách và tinh sạch mRNA
• 2.5.4. Thiết lập thư viện cDNA
• 2.5.5. Phương pháp tiền xử lý dữ liệu
• 2.5.6. Phương pháp lắp ráp de novo hệ gen phiên mã
• 2.5.7. Phương pháp đánh giá chất lượng lắp ráp hệ phiên mã
• 2.5.8. Phương pháp chú giải chức năng của unigene trong hệ gen phiên mã
• 2.5.9. Phương pháp phân tích biểu hiện hệ gen phiên mã
• 2.5.10. Xác định các SNP trong ngân hàng unigene
• 2.5.11. Xác định các microsatellite trong ngân hàng unigene
• 2.5.12. Phát hiện SNP liên quan đến tính trạng tăng trưởng
• 2.5.13. Phương pháp định lượng Real-time PCR (qPCR)
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ GEN PHIÊN MÃ (TRANSCRIPTOME) TÔM SÚ (PENAEUS MONODON)
• 3.1.1. Sàng lọc mẫu tôm sạch bệnh
• 3.1.2. Chuẩn bị thư viện cDNA
• 3.1.3. Giải trình tự, đánh giá và tiền xử lý dữ liệu đọc trình tự thô
• 3.1.4. Lắp ráp và chú giải chức năng hệ gen phiên mã
• 3.1.5. Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu hệ gen phiên mã (transcriptome) tôm sú (Penaeus monodon)
• 3.2. SÀNG LỌC CÁC GEN GIẢ ĐỊNH (UNIGENE) LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH TRẠNG TĂNG TRƯỞNG CỦA TÔM SÚ (PENAEUS MONODON)
• 3.2.1. Sàng lọc các unigene
• 3.2.2. Phân tích sự biểu hiện khác nhau của hệ gen phiên mã tôm sú (Penaeus monodon)
• 3.3. SÀNG LỌC CÁC SNP LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH TRẠNG TĂNG TRƯỞNG CỦA TÔM SÚ (PENAEUS MONODON) TỪ DỮ LIỆU HỆ PHIÊN MÃ
• 3.4. SÀNG LỌC CÁC SNP LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH TRẠNG TĂNG TRƯỞNG TỪ NHÓM TÔM SÚ GIA HÓA TĂNG TRƯỞNG NHANH VÀ TĂNG TRƯỞNG CHẬM
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hệ gen tôm sú và ứng dụng trong chọn giống

Nghiên cứu hệ gen tôm sú (Penaeus monodon) tập trung vào việc giải mã phiên mã transcriptome để sàng lọc các chỉ thị phân tử phục vụ công tác chọn giống tôm. Việc phân tích hệ gen phiên mã giúp xác định các gen liên quan đến tính trạng tăng trưởng, khả năng kháng bệnh và chống chịu môi trường. Đây là bước tiến quan trọng trong việc tối ưu hóa chọn giống tôm sú, đặc biệt trong bối cảnh ngành nuôi tôm đang đối mặt với nhiều thách thức như dịch bệnh và suy giảm nguồn tôm bố mẹ tự nhiên.

1.1. Giải mã hệ gen phiên mã

Nghiên cứu sử dụng công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) để giải mã phiên mã transcriptome từ 4 mô chính của tôm sú: mô cơ, mô tim, mô gan tụy và mô gốc mắt. Kết quả tạo ra một cơ sở dữ liệu hệ gen phiên mã toàn diện, là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc chú giải chức năng gen giúp xác định các gen ứng viên liên quan đến tính trạng tăng trưởng và khả năng chống chịu bệnh tật.

1.2. Sàng lọc chỉ thị phân tử

Từ cơ sở dữ liệu hệ gen phiên mã, nghiên cứu đã sàng lọc các chỉ thị phân tử như SNP (Single Nucleotide Polymorphism) và microsatellite. Các chỉ thị này được sử dụng để phân biệt giữa nhóm tôm tăng trưởng nhanh và chậm, hỗ trợ công tác chọn giống tôm sú hiệu quả hơn. Đây là bước đột phá trong việc ứng dụng công nghệ sinh học vào ngành nuôi tôm.

II. Tình hình nuôi tôm sú và thách thức

Tôm sú (Penaeus monodon) là một trong những loài thủy sản có giá trị kinh tế cao, được nuôi phổ biến tại hơn 22 quốc gia, trong đó có Việt Nam. Tuy nhiên, ngành nuôi tôm sú đang đối mặt với nhiều thách thức như dịch bệnh, suy giảm nguồn tôm bố mẹ tự nhiên và cạnh tranh từ tôm thẻ chân trắng. Nghiên cứu hệ gen phiên mã tôm sú là giải pháp khoa học để nâng cao hiệu quả chọn giống và phát triển bền vững ngành nuôi tôm.

2.1. Thách thức từ dịch bệnh

Các bệnh như hội chứng đốm trắng (WSSV), hoại tử gan tụy cấp (IHHNV) và bệnh đầu vàng (YHV) đã gây thiệt hại lớn cho ngành nuôi tôm. Nghiên cứu hệ gen phiên mã giúp xác định các gen liên quan đến khả năng kháng bệnh, từ đó phát triển các giống tôm sú có sức đề kháng cao hơn.

2.2. Cạnh tranh từ tôm thẻ chân trắng

Tôm thẻ chân trắng đã chiếm ưu thế trong ngành nuôi tôm nhờ khả năng chủ động nguồn tôm bố mẹ và sản xuất giống sạch bệnh. Nghiên cứu hệ gen phiên mã tôm sú là nỗ lực để cải thiện chất lượng giống, giúp tôm sú cạnh tranh hiệu quả hơn trên thị trường.

III. Ứng dụng thực tiễn và ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu hệ gen phiên mã tôm sú không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn lớn. Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong việc phát triển các chip chỉ thị phân tử, hỗ trợ công tác chọn giống tôm sú bố mẹ sạch bệnh, tăng trưởng nhanh và có sức sinh sản cao.

3.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu hệ gen phiên mã tôm sú tự nhiên, là nguồn tài nguyên quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về di truyền tôm và biến đổi gen. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí quốc tế và nhận được sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu tạo ra các chỉ thị phân tử SNP và microsatellite, là công cụ hữu ích trong việc chọn giống tôm sú. Các chỉ thị này được sử dụng để phát triển các chip phân tử, hỗ trợ công nghệ tối ưu hóa chọn giống và nâng cao hiệu quả sản xuất tôm sú.