Hệ gen ty thể sinh học và sinh thái học của cá bống răng cưa butis koilomatodon bleeker 1894 ở vùng cửa sông hậu ven biển đồng bằng sông cửu long

Cá bống răng cưa (Butis koilomatodon) là một loài cá có giá trị sinh thái và kinh tế quan trọng tại Đồng bằng sông… 281 trang · Trường Đại học Cần Thơ · 2023.

• Tác giả: Lâm Thị Huyền Trân
• Người hướng dẫn: PGS. Đinh Minh Quang
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Hệ gen ty thể và sinh thái của cá bống răng cưa Butis koilomatodon tại Đồng bằng sông Cửu Long
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu chung
• 1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Nội dung nghiên cứu
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.7. Tính mới của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
• 2.2. Khái quát về đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Khái quát về các vấn đề nghiên cứu
• 2.3.1. Đặc điểm về hình thái
• 2.3.2. Đặc điểm di truyền bộ gen ty thể và mã vạch DNA
• 2.3.2.1. Bộ gen ty thể
• 2.3.2.2. Phương pháp mã vạch DNA gen COI
• 2.3.2.3. Phương pháp mã vạch DNA gen Cytb
• 2.3.3. Đặc điểm sinh học đá tai
• 2.3.3.1. Tổng quan về đá tai
• 2.3.3.2. Một số ứng dụng của đá tai
• 2.3.4. Đặc điểm sinh học sinh sản
• 2.3.4.1. Sinh học sinh sản và sự hình thành tế bào mầm sinh dục ở cá
• 2.3.4.2. Các giai đoạn phát triển của tuyến trứng
• 2.3.4.3. Các giai đoạn phát triển của tuyến tinh
• 2.3.4.4. Hình thức và mùa vụ sinh sản
• 2.3.4.5. Chiều dài thành thục đầu tiên
• 2.3.4.6. Sức sinh sản
• 2.3.5. Đặc điểm sinh học tăng trưởng
• 2.3.6. Đặc điểm sinh thái dinh dưỡng
• 2.3.6.2. Chỉ số sinh trắc dạ dày GI (Gastrosomatic index)
• 2.3.6.3. Hệ số béo Clark
• 2.3.7. Đặc điểm sinh thái quần thể
• 2.3.7.1. Cấu trúc tuổi và tần suất chiều dài
• 2.3.7.2. Các chỉ số tăng trưởng của phương trình von Bertalanffy
• 2.3.7.3. Hệ số chết
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Thời gian nghiên cứu
• 3.3. Địa điểm nghiên cứu
• 3.4. Phương tiện nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp thu mẫu
• 3.6. Phương pháp phân tích mẫu
• 3.6.1. Sự biến động yếu tố môi trường ở khu vực nghiên cứu
• 3.6.2. Nội dung nghiên cứu 1
• 3.6.2.1. Xác định loài dựa trên đặc điểm hình thái
• 3.6.2.2. Xác định loài dựa trên phân tích di truyền
• 3.6.3. Nội dung nghiên cứu 2
• 3.6.3.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học đá tai
• 3.6.3.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản
• 3.6.3.3. Nghiên cứu đặc điểm sinh học hình thái và tăng trưởng
• 3.6.4. Nội dung nghiên cứu 3
• 3.6.4.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái dinh dưỡng
• 3.6.4.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái quần thể
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Sự biến động yếu tố môi trường ở khu vực nghiên cứu
• 4.2. Đặc điểm hình thái và di truyền của ba loài thuộc giống Butis
• 4.2.1. Định loại ba loài thuộc giống Butis dựa trên đặc điểm hình thái
• 4.2.2. Mối quan hệ giữa yếu tố môi trường với số đo và tỷ lệ hình thái
• 4.2.3. Định loại ba loài cá bống thuộc giống Butis bằng phương pháp mã vạch DNA của gen COI và Cytb
• 4.2.3.1. Kết quả tách chiết DNA
• 4.2.3.2. Kết quả khuếch đại các vùng gen nghiên cứu bằng kỹ thuật PCR
• 4.2.3.3. Kết quả phân tích và xác định trình tự các vùng gen nghiên cứu
• 4.2.3.4. Khoảng cách di truyền vùng gen COI và Cytb của ba loài thuộc giống Butis
• 4.2.3.5. Xây dựng cây quan hệ di truyền của ba loài thuộc giống Butis dựa trên gen COI và Cytb
• 4.3. Đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa
• 4.3.1. Đặc điểm sinh học đá tai
• 4.3.1.1. Hình thái đá tai
• 4.3.1.2. Sự khác biệt các số đo hình thái của đá tai
• 4.3.1.3. Quan hệ hồi quy giữa kích thước cá và kích thước đá tai
• 4.3.2. Đặc điểm sinh học sinh sản của loài Cá bống răng cưa
• 4.3.2.1. Tỷ lệ giới tính
• 4.3.2.2. Đặc điểm hình thái và mô học của tuyến sinh dục
• 4.3.2.3. Hình thức sinh sản
• 4.3.2.4. Mùa sinh sản
• 4.3.2.5. Chiều dài thành thục đầu tiên
• 4.3.2.6. Sức sinh sản tuyệt đối và quan hệ hồi quy với TL và W
• 4.3.3. Đặc điểm sinh học hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa
• 4.3.3.1. Sự biến động giá trị TL và W
• 4.3.3.2. Quan hệ hồi quy chiều dài-khối lượng và hình thức tăng trưởng
• 4.3.3.3. Hệ số điều kiện (CF)
• 4.4. Đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa
• 4.4.1. Đặc điểm sinh thái dinh dưỡng
• 4.4.2. Cường độ bắt mồi
• 4.4.3. Hệ số béo Clark
• 4.4.4. Thành phần thức ăn
• 4.4.5. Sự biến động thành phần thức ăn
• 4.4.6. Đặc điểm sinh thái quần thể
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hệ Gen Ty Thể Cá Bống Răng Cưa

Cá bống răng cưa (Butis koilomatodon) là một loài cá có giá trị sinh thái và kinh tế quan trọng tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Nghiên cứu về hệ gen ty thể của loài cá này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về đa dạng di truyền, mối quan hệ di truyền và sinh thái học của chúng. Cá bống răng cưa thuộc bộ Gobiiformes, một trong những bộ lớn nhất của lớp cá xương, với khoảng 2.000 loài sinh sống ở nhiều môi trường khác nhau. Việc nghiên cứu sinh thái cá bống và đặc điểm sinh học của chúng là rất cần thiết để bảo tồn và quản lý nguồn lợi này một cách bền vững. Các nghiên cứu trước đây về định loại dựa trên hình thái học thường gặp nhiều hạn chế do sự đa dạng hóa sinh thái và sự thiếu hụt các đặc điểm hình thái.

1.1. Giới thiệu chung về cá bống răng cưa Butis koilomatodon

Cá bống răng cưa (Butis koilomatodon) thuộc họ Butidae, trước đây là một phân họ của Eleotridae. Họ Butidae có tên chung là “Sleeper goby”, bao gồm 10 giống với 46 loài. Tại Việt Nam, năm trong số sáu loài thuộc giống Butis đã được ghi nhận, trong đó có ba loài được tìm thấy ở ĐBSCL. Nghiên cứu này tập trung vào loài Butis koilomatodon để làm sáng tỏ các khía cạnh về di truyền học cá bống và sinh thái học cá bống.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu hệ gen ty thể trong sinh thái học

Hệ gen ty thể là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu sinh thái học. Phân tích DNA ty thể giúp xác định mối quan hệ di truyền giữa các loài, phân tích cấu trúc quần thể và nghiên cứu sự thích nghi của loài với môi trường. Nghiên cứu này sử dụng gen COI và gen Cytb để phân tích đa dạng di truyền của cá bống răng cưa tại ĐBSCL. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho công tác bảo tồn cá bống và quản lý nguồn lợi cá bống.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Sinh Thái Cá Bống Răng Cưa

Việc nghiên cứu sinh thái cá bống răng cưa gặp nhiều thách thức do sự phức tạp của môi trường sống và sự đa dạng về đặc điểm sinh học của loài. Các yếu tố như biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường và khai thác quá mức có thể ảnh hưởng đến quần thể cá bống. Việc xác định chính xác loài cá bống cũng là một thách thức, đặc biệt là khi dựa vào các đặc điểm hình thái truyền thống. Do đó, việc kết hợp các phương pháp phân tích di truyền với các phương pháp sinh thái học là rất cần thiết để có được cái nhìn toàn diện về loài cá này.

2.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sinh thái cá bống ĐBSCL

Biến đổi khí hậu gây ra những thay đổi lớn trong môi trường sống của cá bống, bao gồm sự thay đổi về độ mặn, nhiệt độ và mực nước. Những thay đổi này có thể ảnh hưởng đến sinh sản, tăng trưởng và phân bố của cá bống. Nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của môi trường đến sự thích nghi của cá bống răng cưa tại ĐBSCL.

2.2. Tác động của khai thác và ô nhiễm đến quần thể cá bống

Khai thác quá mức và ô nhiễm môi trường là những mối đe dọa lớn đối với quần thể cá bống. Việc sử dụng các phương pháp khai thác không bền vững có thể làm giảm số lượng cá bống và gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm từ thuốc trừ sâu và chất thải công nghiệp, có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và khả năng sinh sản của cá bống.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hệ Gen Ty Thể Cá Bống Răng Cưa

Nghiên cứu này sử dụng kết hợp các phương pháp sinh học phân tử và sinh thái học để nghiên cứu về cá bống răng cưa. Các phương pháp phân tích DNA ty thể được sử dụng để xác định đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của loài. Các phương pháp sinh thái học được sử dụng để nghiên cứu về môi trường sống, thức ăn và sinh sản của cá bống. Việc kết hợp các phương pháp này giúp chúng ta có được cái nhìn toàn diện về loài cá này.

3.1. Kỹ thuật giải trình tự DNA ty thể và phân tích phát sinh loài

Kỹ thuật giải trình tự DNA được sử dụng để xác định trình tự của gen COI và gen Cytb trong hệ gen ty thể của cá bống răng cưa. Dữ liệu trình tự này sau đó được sử dụng để phân tích phát sinh loài, giúp xác định mối quan hệ di truyền giữa các loài cá bống khác nhau. Phân tích phát sinh loài cũng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa của loài cá này.

3.2. Phương pháp thu thập và phân tích mẫu sinh thái cá bống

Mẫu cá bống được thu thập tại sáu vùng cửa sông từ Trà Vinh đến Cà Mau mỗi tháng một lần từ 01/2019 đến 12/2020 bằng lưới đáy với kích thước mắt lưới 1,5 cm. Các mẫu cá được phân tích để xác định đặc điểm sinh học, bao gồm chiều dài, khối lượng, giới tính và độ thành thục sinh dục. Phân tích thành phần thức ăn cũng được thực hiện để xác định chế độ ăn của cá bống.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Hệ Gen Ty Thể Cá Bống Răng Cưa

Kết quả nghiên cứu về hệ gen ty thể và sinh thái của cá bống răng cưa có nhiều ứng dụng quan trọng trong công tác bảo tồn và quản lý nguồn lợi loài cá này. Thông tin về đa dạng di truyền có thể được sử dụng để xác định các quần thể cá bống có nguy cơ tuyệt chủng và cần được bảo vệ. Thông tin về môi trường sống và thức ăn có thể được sử dụng để xây dựng các kế hoạch quản lý hiệu quả hơn.

4.1. Đề xuất các biện pháp bảo tồn cá bống răng cưa hiệu quả

Dựa trên kết quả nghiên cứu, có thể đề xuất các biện pháp bảo tồn cá bống răng cưa hiệu quả, bao gồm việc bảo vệ môi trường sống, quản lý khai thác và tái tạo quần thể. Việc bảo vệ các khu vực sinh sản quan trọng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường là rất cần thiết để đảm bảo sự tồn tại của loài cá này.

4.2. Quản lý nguồn lợi cá bống răng cưa bền vững tại ĐBSCL

Việc quản lý nguồn lợi cá bống răng cưa một cách bền vững đòi hỏi sự phối hợp giữa các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng địa phương. Cần xây dựng các quy định về khai thác và bảo vệ nguồn lợi cá bống, đồng thời nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo tồn loài cá này.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Hệ Gen Ty Thể Cá Bống Răng Cưa

Nghiên cứu đã cung cấp các dẫn liệu về gen ty thể COI và Cytb; đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản và tăng trưởng; đặc điểm sinh dưỡng và quần thể của Cá bống răng cưa ở Đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả phân tích thành phần chính cho thấy pH và độ mặn của nước có tác động rõ rệt đến chỉ số hình thái của ba loài cá thuộc giống Butis. Kết quả nghiên cứu còn cho thấy kết hợp đặc điểm hình thái với mã vạch gen ty thể COI và Cytb đã giúp định loại chính xác loài B. koilomatodon và xác định được mối quan hệ di truyền giữa ba loài cá thuộc giống Butis.

5.1. Phân tích đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền cá bống

Kết quả phân tích di truyền cho thấy có sự đa dạng di truyền đáng kể trong quần thể cá bống răng cưa tại ĐBSCL. Cây phát sinh loài được xây dựng dựa trên dữ liệu DNA ty thể cho thấy mối quan hệ di truyền giữa các loài cá bống khác nhau. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và quản lý loài cá này.

5.2. Đánh giá đặc điểm sinh học và sinh thái học cá bống răng cưa

Nghiên cứu đã cung cấp thông tin chi tiết về đặc điểm sinh học và sinh thái học của cá bống răng cưa, bao gồm sinh sản, tăng trưởng, thức ăn và môi trường sống. Những thông tin này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự thích nghi của loài cá này với môi trường sống và có thể được sử dụng để xây dựng các kế hoạch quản lý hiệu quả hơn.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Hệ Gen Ty Thể Cá Bống

Nghiên cứu về hệ gen ty thể và sinh thái của cá bống răng cưa đã cung cấp những thông tin quan trọng cho công tác bảo tồn và quản lý nguồn lợi loài cá này. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi cần được giải đáp. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường đến quần thể cá bống, cũng như nghiên cứu về di truyền học quần thể để hiểu rõ hơn về cấu trúc quần thể và sự thích nghi của loài.

6.1. Tóm tắt các kết quả chính và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu đã thành công trong việc xác định đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của cá bống răng cưa tại ĐBSCL. Nghiên cứu cũng đã cung cấp thông tin chi tiết về đặc điểm sinh học và sinh thái học của loài. Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và quản lý loài cá này.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về cá bống răng cưa

Các hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường đến quần thể cá bống. Nghiên cứu về di truyền học quần thể cũng rất cần thiết để hiểu rõ hơn về cấu trúc quần thể và sự thích nghi của loài. Ngoài ra, cần có thêm các nghiên cứu về kinh tế học để đánh giá giá trị kinh tế của cá bống và xây dựng các kế hoạch quản lý bền vững hơn.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ chuyên ngành Công nghệ Sinh học (mã số: 9420201) của nghiên cứu sinh Lâm Thị Huyền Trân có tiêu đề: "Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long", được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Đinh Minh Quang và TS. Trương Thị Bích Vân tại Trường Đại học Cần Thơ vào năm 2023.

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, khu hệ cá vùng cửa sông ven biển Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) giữ vai trò then chốt trong đa dạng sinh học thủy sản và sinh kế của cư dân địa phương. Tuy nhiên, khu hệ cá vùng này thường xuyên chịu tác động tiêu cực từ biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn, việc xây dựng các công trình đập thủy điện ở thượng nguồn cũng như áp lực khai thác quá mức. Cá bống răng cưa (Butis koilomatodon), thuộc họ Butidae, là loài cá thương phẩm có giá trị tại các tỉnh ven biển Tây Nam Bộ. Mặc dù vậy, các nghiên cứu trước đây về loài cá này trên thế giới và tại Việt Nam chủ yếu mang tính rời rạc, giới hạn ở việc ghi nhận sự phân bố, hình thái ngoài hoặc điều kiện môi trường sống; chưa có công trình nào đánh giá toàn diện và có hệ thống về cơ sở di truyền phân tử, đặc điểm đá tai, sinh sản, tăng trưởng, sinh thái dinh dưỡng và cấu trúc quần thể của loài tại vùng cửa sông ĐBSCL. Bên cạnh đó, việc định loại các loài trong giống Butis bằng hình thái truyền thống gặp nhiều khó khăn do kích thước cơ thể nhỏ và mức độ tương đồng cao giữa các loài. Do đó, việc nghiên cứu kết hợp giữa đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử DNA ty thể, đồng thời khảo sát toàn diện sinh học và sinh thái của B. koilomatodon là yêu cầu thực tiễn cấp bách.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định rõ:

• Mục tiêu chung: Cung cấp dẫn liệu về trình tự hai gen ty thể COI và Cytb và đặc điểm hình thái trong định loại ba loài thuộc giống Butis; các đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản và tăng trưởng; các đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở ĐBSCL.
• Các mục tiêu cụ thể:
  1. Phân loại ba loài cá trong giống Butis (B. butis, B. humeralis, B. koilomatodon) dựa trên các đặc điểm hình thái ngoài kết hợp với trình tự hai gen ty thể COI và Cytb.
  2. Cung cấp dẫn liệu sinh học về: đá tai và quan hệ hồi quy giữa kích thước đá tai với cơ thể cá; sinh sản như hình thức và mùa vụ sinh sản; chỉ số hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu.
  3. Cung cấp dẫn liệu sinh thái về: dinh dưỡng như tính ăn và phổ thức ăn; và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Ba loài cá thuộc giống Butis gồm B. butis, B. humeralis và B. koilomatodon được sử dụng cho nội dung định danh hình thái và phân tích di truyền phân tử. Riêng loài Cá bống răng cưa B. koilomatodon là đối tượng duy nhất được phân tích sâu về đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, hình thái, tăng trưởng, dinh dưỡng và sinh thái quần thể.
• Phạm vi không gian: Nghiên cứu được triển khai tại sáu vùng cửa sông ven biển dọc theo sông Hậu thuộc bốn tỉnh ĐBSCL, bao gồm Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung và Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình và Đông Hải (Bạc Liêu), cùng Đầm Dơi (Cà Mau).
• Phạm vi thời gian: Mẫu cá và số liệu môi trường được thu thập định kỳ hàng tháng trong thời gian 24 tháng liên tục, từ tháng 01/2019 đến tháng 12/2020.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án đã hệ thống hóa các hướng nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến đối tượng cá bống và giống Butis:

• Về phân loại và phân bố: Giống Butis thuộc họ Butidae (trước đây thuộc Eleotridae, sau được tách thành họ riêng gồm 10 giống với 46 loài theo Nelson et al., 2016). Trên thế giới ghi nhận sáu loài thuộc giống này (Eschmeyer & Fong, 2015). Ở Việt Nam, năm loài đã được phát hiện, riêng tại ĐBSCL ghi nhận ba loài là B. butis, B. humeralis và B. koilomatodon (Tran et al., 2020). Loài B. koilomatodon từng được xếp vào giống Prionobutis (Talwar & Jhingran, 1991), nhưng Larson & Murdy (2001) và Kottelat (2013) đã chuyển sang giống Butis do đặc điểm không có râu thịt ở cằm và có đốm đen rõ rệt ở gốc vây ngực.
• Về sự thích nghi và môi trường sống: B. koilomatodon được ghi nhận tại nhiều vùng biển trên thế giới như kênh đào Panama (Dawson, 1973), bờ biển Tây Phi tại Nigeria (Miller et al., 1989), bờ biển Venezuela (Lasso-Alcalá et al., 2005), bờ biển Brazil (Macieira et al., 2012; Soares et al., 2012; Contente et al., 2016; Bonfim et al., 2017; Guimarães et al., 2017), miền Nam Thái Lan (Yokoo et al., 2006) và Ấn Độ (Hossin et al., 2019). Tại Việt Nam, loài được ghi nhận tại cửa sông Ba Lạt (Thủy và ctv., 2020; Tran et al., 2021b) và vùng ĐBSCL (Tran et al., 2020).
• Về mã vạch DNA và di truyền phân tử: Nghiên cứu của Viswambharan et al. (2015), Bingpeng et al. (2018), Turan et al. (2017) đã khẳng định tính hiệu quả của gen COI trong phân loại cá. Gen Cytb được sử dụng trong đánh giá phát sinh loài và cấu trúc quần thể cá (Meyer, 1994; Harada et al., 2002; Çiftci et al., 2013; Farias et al., 2001; Hà và ctv., 2017). Tại Việt Nam, Thảo & Yên (2015) từng khảo sát hình thái và gen COI của B. butis và B. humeralis, nhận thấy mức tương đồng di truyền cao (99-100%) và khoảng cách di truyền rất thấp (0,03%), đặt ra vấn đề cần tiếp tục làm rõ phân loại giống Butis.
• Về sinh học đá tai, sinh sản, tăng trưởng và dinh dưỡng: Đá tai (sagittae) được dùng định loại và đánh giá tương quan kích thước cá (Campana & Thorrold, 2001; Santana et al., 2018; See et al., 2016; Nguyen & Dinh, 2020). Về sinh sản và tăng trưởng, Dinh & Le (2017) và Dinh (2017b, 2018b) đã công bố dữ liệu về B. butis tại Bạc Liêu. Về dinh dưỡng, Contente et al. (2016) và Froese & Pauly (2022) ghi nhận B. koilomatodon là loài săn mồi ăn giáp xác và cá nhỏ.

Khoảng trống nghiên cứu mà luận án giải quyết: Luận án là công trình đầu tiên kết hợp đồng thời chỉ thị hình thái và hai đoạn gen ty thể (COI, Cytb) để phân loại ba loài thuộc giống Butis tại ĐBSCL; đồng thời giải quyết toàn diện khoảng trống về các thông số sinh học sinh sản, đá tai, mô hình tăng trưởng, phân tích khẩu phần ăn định lượng và đánh giá hiện trạng khai thác quần thể của loài B. koilomatodon tại vùng cửa sông Hậu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án áp dụng kết hợp các cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu sinh học phân tử, hình thái học cá, mô học và sinh thái học quần thể:

1. Cơ sở lý thuyết và khung phân tích:

• Lý thuyết mã vạch DNA (DNA barcoding) sử dụng gen ty thể COI và Cytb. Phân tích khoảng cách di truyền dựa trên mô hình Kimura 2-parameter (K2P) và xây dựng cây quan hệ phát sinh loài bằng phần mềm chuyên dụng.
• Lý thuyết hình thái học cá xương và ứng dụng phân tích thành phần chính (PCA) để đánh giá tương tác giữa các yếu tố môi trường (pH, độ mặn) với các chỉ số đo hình thái thân cá.
• Lý thuyết sinh học đá tai (sagittae): Nghiên cứu tính đối xứng giữa hai bên trái - phải và hồi quy tương quan giữa khối lượng/kích thước đá tai với kích thước cơ thể cá (TL, SL, W).
• Lý thuyết sinh sản cá: Xác định các giai đoạn phát triển của tuyến sinh dục qua giải phẫu hình thái và lát cắt mô học nhuộm Hematoxylin - Eosin (HE); tính toán hệ số thành thục sinh dục (GSI), hệ số tích lũy năng lượng gan (HSI), xác định chiều dài thành thục đầu tiên ($L_m$) và sức sinh sản tuyệt đối ($F$).
• Lý thuyết tăng trưởng: Đánh giá tương quan chiều dài - khối lượng (LWR) qua phương trình lũy thừa $W = a \cdot TL^b$, kiểm tra hệ số $b$ để xác định kiểu hình tăng trưởng (đồng đẳng khi $b = 3$, bất đẳng khi $b \neq 3$) và tính hệ số điều kiện ($CF$).
• Lý thuyết sinh thái dinh dưỡng: Sử dụng chỉ số sinh trắc ruột tương đối ($RGL$) theo Nikolsky (1963) để xác định tính ăn; tính chỉ số no dạ dày ($GI$) và hệ số béo Clark; phân tích phổ thức ăn bằng phương pháp tần suất xuất hiện, phương pháp khối lượng, phương pháp điểm số kết hợp biểu đồ Costello.
• Lý thuyết động thái quần thể: Ứng dụng phương trình tăng trưởng von Bertalanffy để xác định chiều dài vô hạn ($L_\infty$), hệ số tăng trưởng ($K$), tuổi thọ tối đa ($t_{max}$), chỉ số tăng trưởng tổng hợp ($\Phi'$); ước tính hệ số chết tự nhiên ($M$), hệ số chết do khai thác ($F$), hệ số chết tổng ($Z$), hệ số khai thác ($E = F/Z$) và phân tích sản lượng trên mỗi lần bổ sung bằng phần mềm FiSAT II.

2. Phương pháp thực tế và nguồn dữ liệu:

• Thu mẫu thực địa: Mẫu cá được thu thập định kỳ hàng tháng từ 01/2019 đến 12/2020 bằng lưới đáy mắt lưới 1,5 cm tại sáu cửa sông: Duyên Hải, Cù Lao Dung, Trần Đề, Hòa Bình, Đông Hải và Đầm Dơi. Đồng thời đo đạc các yếu tố môi trường (nhiệt độ, pH, độ mặn).
• Kỹ thuật sinh học phân tử: Tách chiết DNA tổng số, khuếch đại vùng gen COI và Cytb bằng kỹ thuật PCR với các cặp mồi chuyên biệt, giải trình tự nucleotide và đối chiếu với ngân hàng gen NCBI. Đã đăng ký thành công 24 trình tự mới trên NCBI GenBank cùng với việc sử dụng chín trình tự tham chiếu đối chứng.
• Kỹ thuật mô học: Xử lý khử nước, đúc khuôn parafin, cắt lát mỏng và nhuộm HE buồng trứng, buồng tinh theo quy trình chuẩn.
• Dữ liệu nghiên cứu: Dữ liệu đo đạc sinh trắc học cá, số đo đá tai trái - phải, dữ liệu tần suất chiều dài phục vụ mô hình FiSAT II, dữ liệu thành phần thức ăn trong dạ dày qua kính hiển vi và cân phân tích.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này xác định bối cảnh nghiên cứu, tính cấp thiết của việc bảo vệ và quản lý nguồn lợi cá bống vùng cửa sông ĐBSCL. Tác giả nêu rõ mục tiêu chung, ba mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu (ba loài cá bống giống Butis và trọng tâm là B. koilomatodon), phạm vi không gian (sáu cửa sông thuộc bốn tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau) và thời gian (24 tháng, từ 01/2019 đến 12/2020). Chương 1 cũng trình bày ba nội dung nghiên cứu lớn, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn cùng sáu điểm mới cốt lõi của luận án.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 trình bày tổng quan điều kiện tự nhiên tại bốn tỉnh ven biển ĐBSCL (Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau), nêu bật các đặc trưng địa hình cửa sông ngập mặn, chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa phân hóa hai mùa mưa - khô rõ rệt và chế độ bán nhật triều/nhật triều tác động trực tiếp đến thủy vực. Tiếp đó, tác giả tổng thuật chi tiết đặc điểm phân loại, hình thái, phân bố và sinh thái của B. koilomatodon, B. butis và B. humeralis.

Tác giả tổng hợp dữ liệu nghiên cứu về môi trường sống của B. koilomatodon từ nhiều công trình trên thế giới, phản ánh khả năng thích nghi độ mặn và nhiệt độ rất rộng của loài:

Nguồn tác giả	Địa điểm nghiên cứu	Dạng môi trường sống	Nhiệt độ (°C)	Độ mặn (‰)
Whitley (1939)	Đảo Melville, Australia	Hang động vật không xương sống ở bãi triều bùn	-	-
Smith (1959)	Vịnh Delagoa, Mozambique	Mỏm đá vùng liên triều xa biển	-	-
Dawson (1973)	Hồ Miraflores, Panama	Đáy bùn dưới triều của kênh vận chuyển	-	20
Miller et al. (1989)	Cảng Harcourt, Nigeria	Vùng sinh vật bám (biofouling) dưới triều	27 - 31	27 - 31
Miller et al. (1989)	Cảng Harcourt, Nigeria	Kênh thoát nước vùng liên triều ngập mặn	26 - 32	3,8 - 21,4
Yokoo et al. (2006)	Tỉnh Trang, Thái Lan	Vùng cửa sông ngập mặn	26,8 - 33,0	26,0 - 31,5
Macieira et al. (2012)	Sông Escuro, Brazil	Tảo bám vào rễ cây ngập mặn	-	11 - 27
Soares et al. (2012)	Pará, Brazil	Vũng triều chứa đá	28 - 36,9	9 - 26
Contente et al. (2016)	São Paulo, Brazil	Hồ đáy cát, mỏm đá có tảo bao phủ 75%	25,90 ± 0,48	37,25 ± 0,50
Bonfim et al. (2017)	Maranhão, Brazil	Vùng liên triều ven biển	29,3 - 30,3	30,8 - 31,6
Guimarães et al. (2017)	São Luis, Brazil	Vũng triều chứa đá	28,5	32,5
Tran et al. (2021b)	Cửa sông Ba Lạt, Việt Nam	Rừng ngập mặn	28,83 - 30,00	0,00 - 25,83

Chương này cũng tổng hợp các dữ liệu so sánh về kiểu hình tăng trưởng và chỉ số sinh trắc ruột ($RGL$) của các loài cá bống tại ĐBSCL từ các tài liệu đã công bố:

Loài cá	Địa điểm	Tương quan $r^2$	Hệ số điều kiện ($CF$)	Hệ số hồi quy ($b$)	Kiểu hình tăng trưởng	Nguồn trích dẫn
Butis butis	Bạc Liêu	0,79 - 0,81	-	2,74	Bất đẳng âm	Dinh (2017b)
Butis butis	Ba Lạt, Sông Hồng	0,95	-	3,62	Bất đẳng dương	Tran et al. (2021b)
Butis koilomatodon	Ba Lạt, Sông Hồng	0,90	-	3,21	Bất đẳng dương	Tran et al. (2021b)
Glossogobius aureus	Sóc Trăng	0,93	-	2,70	Bất đẳng âm	Dinh (2014a)
Glossogobius aureus	Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau	0,92 - 0,93	1,04 - 1,06	2,83 - 2,90	Bất đẳng âm	Phan et al. (2021b)
Glossogobius giuris	Trà Vinh, Sóc Trăng	0,93 - 0,95	0,99 - 1,00	2,94 - 3,00	Đồng đẳng	Phan et al. (2021a)

Đồng thời, số liệu tham chiếu về chỉ số $RGL$ cho thấy tính ăn phân hóa rõ rệt giữa các nhóm cá bống: các loài như Glossogobius sparsipapillus, Glossogobius aureus, Stigmatogobius pleurostigma, Periophthalmodon schlosseri, Periophthalmodon septemradiatus đều có $RGL < 1$ (ăn động vật); Parapocryptes serperaster có $RGL = 1 - 3$ (ăn tạp); và Boleophthalmus boddarti có $RGL > 3$ (ăn thực vật).

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết địa bàn thu mẫu, quy trình kỹ thuật phòng thí nghiệm và phương pháp tính toán:

• Sáu trạm thu mẫu thực địa dọc cửa sông Hậu: Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung (Sóc Trăng), Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình (Bạc Liêu), Đông Hải (Bạc Liêu), Đầm Dơi (Cà Mau). Thiết bị thu mẫu là lưới đáy mắt lưới 1,5 cm.
• Quy trình phân tích phân tử: Trình tự các cặp mồi cho vùng gen COI và Cytb, thành phần hóa chất một phản ứng PCR và chu trình nhiệt chuẩn hóa để nhân bản các đoạn gen đích.
• Quy trình mô học tuyến sinh dục: Quy trình khử nước qua các nồng độ cồn tăng dần, tẩm đúc parafin, cắt lát và nhuộm Hematoxylin - Eosin đối với mẫu buồng trứng và tinh sào.
• Phương pháp xử lý đá tai: Tách chiết đá tai sagittae, làm sạch, sấy khô, đo kích thước (chiều dài, chiều rộng bằng kính hiển vi có trắc vi thị kính) và cân khối lượng trên cân phân tích độ chính xác cao.
• Phương pháp sinh thái học và thống kê: Ứng dụng phân tích thành phần chính (PCA) cho dữ liệu hình thái và môi trường; phân tích tần suất thức ăn, khối lượng thức ăn, phương pháp điểm số và mô hình Costello; các công thức tính GSI, HSI, CF, RGL, GI; và các module đánh giá nguồn lợi trong phần mềm FiSAT II.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 là chương nội dung thực nghiệm trọng tâm của luận án, được chia thành bốn phần chính:

1. Biến động các yếu tố môi trường: Ghi nhận giá trị nhiệt độ, pH và độ mặn tại sáu điểm thu mẫu trong 24 tháng. Phân tích PCA chỉ ra rằng pH và độ mặn có tác động rõ rệt và tạo ra sự phân hóa các chỉ số đo hình thái ngoài của các loài trong giống Butis.
2. Hình thái và di truyền ba loài giống Butis:
   • Xây dựng khóa định loại hình thái cho ba loài B. butis, B. humeralis và B. koilomatodon tại ĐBSCL dựa trên các sai khác về cấu trúc xương ổ mắt, đốm gốc vây ngực và tỷ lệ sinh trắc thân.
   • Kết quả tách chiết, khuếch đại PCR và giải trình tự nucleotide thành công đoạn gen COI và Cytb. Đăng ký mới 24 trình tự trên GenBank NCBI.
   • So sánh với các trình tự tham chiếu trên thế giới và tính toán khoảng cách di truyền K2P cho thấy sự khác biệt rõ ràng giữa ba loài, làm sáng tỏ mối quan hệ di truyền phát sinh loài của giống Butis bằng cây quan hệ phân tử.
3. Đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, hình thái và tăng trưởng của B. koilomatodon:
   • Đá tai sagittae có hình dạng đặc trưng loài, đối xứng và không có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê giữa bên trái và bên phải về chiều dài, chiều rộng và khối lượng. Khối lượng đá tai có mối tương quan hồi quy tuyến tính trung bình với kích thước cơ thể cá.
   • Tuyến sinh dục trải qua các giai đoạn phát triển thành thục từ giai đoạn I đến giai đoạn IV (được minh chứng rõ ràng qua cấu trúc mô học nang trứng và nang bao tinh). Cá đực chiếm ưu thế với tỷ lệ đực:cái là 2,21:1,00.
   • Cá sinh sản nhiều lần trong năm (iteroparous), mùa vụ tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 06 đến tháng 10 hàng năm (thể hiện qua các đỉnh cao của chỉ số GSI). Chiều dài thành thục sinh dục lần đầu ($L_m$) đạt khoảng 5 cm. Sức sinh sản tuyệt đối ($F$) có quan hệ hồi quy đồng biến với chiều dài tổng ($TL$) và khối lượng ($W$).
   • Về tăng trưởng: Tương quan LWR cho thấy hệ số $b < 3$, phản ánh kiểu hình tăng trưởng chủ yếu là bất đẳng âm. Cá thích nghi tốt với môi trường sống, hệ số điều kiện ($CF$) đạt giá trị cao hơn vào mùa khô và tại vùng biển Trà Vinh.
4. Đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của B. koilomatodon:
   • Chỉ số sinh trắc ruột $RGL < 1$, khẳng định B. koilomatodon là loài cá ăn động vật điển hình. Chỉ số no dạ dày $GI$ và hệ số béo Clark biến động có quy luật nghịch chiều với chu kỳ phát triển tuyến sinh dục.
   • Thành phần thức ăn gồm bốn nhóm chính: tép, cá nhỏ, giun nhiều tơ (Polychaeta) và mảnh vụn hữu cơ; trong đó tép là nhóm thức ăn chiếm ưu thế tuyệt đối về tần số xuất hiện, khối lượng và điểm số.
   • Đánh giá động thái quần thể qua mô hình FiSAT II cho thấy quần thể có hai đỉnh bổ sung cá con hàng năm vào các giai đoạn tháng 04 - 05 và tháng 07 - 08. Hệ số khai thác ($E$) hiện tại nằm ở mức hợp lý so với ngưỡng khai thác tối ưu.

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Chương này tổng kết ngắn gọn toàn bộ các kết quả đạt được về di truyền phân tử, đặc điểm đá tai, các thông số sinh sản, kiểu hình tăng trưởng, tập tính dinh dưỡng và thông số quần thể của loài Cá bống răng cưa; đồng thời đưa ra các đề xuất về quản lý khai thác và hướng bảo tồn tài nguyên thủy sản tại vùng cửa sông ĐBSCL.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã tự công bố các đóng góp mới về mặt lý luận khoa học và thực tiễn:

1. Đóng góp về lý luận và khoa học:

• Đã đăng ký thành công 24 trình tự nucleotide mới của hai vùng gen ty thể COI và Cytb của ba loài cá bống B. butis, B. humeralis và B. koilomatodon trên ngân hàng gen quốc tế NCBI GenBank, làm giàu cơ sở dữ liệu di truyền học thủy sản thế giới.
• Làm rõ khoảng cách di truyền K2P và xây dựng cây phát sinh chủng loại phân tử cho ba loài thuộc giống Butis tại ĐBSCL, chứng minh việc phối hợp chỉ thị phân tử (COI, Cytb) với đặc điểm hình thái giúp giải quyết triệt để sự nhầm lẫn trong định loại loài cá bống.
• Đánh giá định lượng tác động của các nhân tố môi trường (pH và độ mặn) đến sự biến thiên các chỉ số đo hình thái ngoài của giống Butis qua phân tích PCA.
• Xác định hình thái và đặc điểm sinh học đá tai sagittae, thiết lập phương trình hồi quy tương quan giữa khối lượng đá tai với kích thước cá, cung cấp cơ sở nhận diện loài và phục hồi kích thước cá từ mẫu đá tai.
• Cung cấp toàn diện các dữ liệu sinh học sinh sản: tỷ lệ giới tính (2,21 đực : 1,00 cái), cấu trúc mô học tuyến sinh dục qua các giai đoạn phát triển, mùa sinh sản tập trung từ tháng 06 đến tháng 10, chiều dài thành thục đầu tiên ($L_m \approx 5\text{ cm}$) và quy luật sức sinh sản tuyệt đối.
• Xác định kiểu hình tăng trưởng bất đẳng âm ($b < 3$), mức độ thích nghi của cá theo mùa và theo điểm nghiên cứu qua hệ số $CF$.
• Xác định tính ăn động vật ($RGL < 1$) với phổ thức ăn chủ đạo là tép, đồng thời mô hình hóa chiến lược dinh dưỡng của loài bằng biểu đồ Costello.
• Cung cấp các thông số động thái quần thể và xác định được hai đỉnh phục hồi hàng năm của quần thể cá tại vùng cửa sông ĐBSCL.

2. Đóng góp về thực tiễn và các giải pháp đề xuất:

• Cung cấp căn cứ khoa học quan trọng cho việc xây dựng quy chế quản lý nghề cá tại các địa phương ven biển ĐBSCL: Luận án khuyến nghị kích thước khai thác tối thiểu của Cá bống răng cưa phải lớn hơn chiều dài thành thục đầu tiên ($TL > 5\text{ cm}$) và quy định kích thước mắt lưới mắt đáy tối thiểu phù hợp để bảo vệ cá con chưa thành thục.
• Đề xuất thời gian hạn chế hoặc kiểm soát cường lực đánh bắt tập trung vào mùa sinh sản chính của cá (từ tháng 06 đến tháng 10) và trong các thời điểm cá con phục hồi vào quần thể (tháng 04 - 05 và tháng 07 - 08) nhằm đảm bảo sự tái tạo bền vững nguồn lợi.
• Các dẫn liệu sinh học về sinh sản, mùa vụ và phổ thức ăn tự nhiên là cơ sở thực nghiệm tiền đề cho các định hướng nghiên cứu sinh sản nhân tạo, sản xuất giống và nuôi thương phẩm loài cá này nhằm đa dạng hóa đối tượng thủy sản nuôi thích ứng vùng nước lợ ven biển ĐBSCL.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế và phạm vi chưa thực hiện được nêu trong văn bản:

• Dữ liệu nghiên cứu thực địa và sinh thái quần thể chủ yếu được tập trung giới hạn trong phạm vi sáu khu vực cửa sông ven biển dọc theo sông Hậu thuộc bốn tỉnh ĐBSCL (Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau); chưa mở rộng khảo sát so sánh với các vùng thủy vực khác như lưu vực sông Tiền hay vùng ven biển Tây Kiên Giang.
• Nghiên cứu chưa đi sâu vào việc giải trình tự toàn bộ hệ gen ty thể (mitogenome hoàn chỉnh) của các loài khảo sát mà tập trung vào hai phân đoạn gen mã vạch là COI và Cytb.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện giải trình tự toàn bộ hệ gen ty thể của ba loài thuộc giống Butis tại ĐBSCL để làm sâu sắc hơn quan hệ phát sinh loài phân tử ở quy mô bộ Gobiiformes.
• Thực hiện các thử nghiệm nuôi thuần dưỡng, khảo sát nhu cầu dinh dưỡng nhân tạo và thử nghiệm kích thích sinh sản nhân tạo loài Cá bống răng cưa dựa trên các tham số mùa vụ và sinh học sinh sản đã được luận án xác lập.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao:

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Công nghệ Sinh học, Sinh học thực nghiệm, Quản lý Thủy sản và Sinh thái học: Luận án cung cấp quy trình nghiên cứu mẫu mực về việc kết hợp đa phương pháp (phân tử, hình thái sinh trắc, mô học tuyến sinh dục, sinh học đá tai và mô hình hóa quần thể bằng phần mềm chuyên dụng như FiSAT II).
• Đối với giảng viên và các nhà nghiên cứu phân loại học cá: Chương 3 và Chương 4 cung cấp chi tiết trình tự mồi PCR, chu trình nhiệt, quy trình nhuộm mô học và khóa định loại chi tiết các loài trong giống Butis bằng hình thái kèm dữ liệu gen tham chiếu.
• Đối với cán bộ quản lý tài nguyên, các Chi cục Thủy sản và nhà hoạch định chính sách tại các tỉnh ĐBSCL: Phần kết quả sinh thái quần thể, mùa sinh sản và chiều dài thành thục đầu tiên ($L_m$) là cơ sở pháp lý và khoa học trực tiếp để ban hành các quy định về kích thước mắt lưới khai thác, thời gian đóng/mở ngư trường và các giải pháp bảo vệ bãi đẻ tại các cửa sông ven biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Cá bống răng cưa Butis koilomatodon là loài ăn động vật hay ăn tạp, và loại thức ăn nào quan trọng nhất trong khẩu phần?
   Luận án xác định Cá bống răng cưa là loài ăn động vật điển hình, thể hiện qua chỉ số sinh trắc ruột tương đối luôn nhỏ hơn 1 ($RGL < 1$). Phổ thức ăn trong ống tiêu hóa gồm bốn nhóm: tép, cá nhỏ, giun nhiều tơ (Polychaeta) và mảnh vụn hữu cơ; trong đó tép là loại thức ăn quan trọng nhất với tần số xuất hiện, khối lượng và điểm số cao nhất.

2. Mùa sinh sản của Cá bống răng cưa diễn ra vào thời gian nào và chiều dài thành thục lần đầu là bao nhiêu?
   Cá bống răng cưa là loài đẻ nhiều lần trong chu kỳ sinh sản năm, tuy nhiên mùa sinh sản tập trung cao điểm vào mùa mưa, kéo dài từ tháng 06 đến tháng 10. Chiều dài thành thục sinh dục lần đầu ($L_m$) của cá được xác định là khoảng 5 cm.

3. Tỷ lệ giới tính và quy luật tăng trưởng của Cá bống răng cưa ở vùng cửa sông ĐBSCL như thế nào?
   Trong quần thể khảo sát, cá đực chiếm ưu thế vượt trội so với cá cái với tỷ lệ giới tính đực:cái là 2,21:1,00. Phân tích tương quan chiều dài - khối lượng (LWR) cho thấy hệ số $b < 3$, chứng minh cá có kiểu hình tăng trưởng chủ yếu là bất đẳng âm; cá có mức thích nghi tốt với môi trường, đặc biệt biểu hiện hệ số điều kiện ($CF$) cao hơn vào mùa khô và tại vùng biển Trà Vinh.

4. Luận án đã đóng góp bao nhiêu trình tự gen mới lên ngân hàng gen thế giới và việc định danh loài dựa trên chỉ thị phân tử nào?
   Luận án đã phân lập, giải trình tự và đăng ký thành công 24 trình tự nucleotide mới của hai vùng gen ty thể COI và Cytb của ba loài Butis butis, Butis humeralis và Butis koilomatodon lên cơ sở dữ liệu NCBI GenBank. Kết hợp dữ liệu của hai gen ty thể này cùng khóa hình thái đã giúp định loại chính xác từng loài và xây dựng cây phát sinh loài rõ ràng giữa ba loài trong giống Butis.

5. Hiện trạng khai thác quần thể Cá bống răng cưa tại ĐBSCL được đánh giá như thế nào và có mấy đỉnh phục hồi trong năm?
   Kết quả phân tích động thái quần thể bằng mô hình FiSAT II cho thấy quần thể Cá bống răng cưa tại khu vực nghiên cứu hiện có mức độ khai thác hợp lý. Quần thể xuất hiện hai đỉnh phục hồi (bổ sung cá con) hàng năm vào khoảng tháng 04 - 05 và tháng 07 - 08.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Lâm Thị Huyền Trân là công trình khoa học chuyên khảo toàn diện về hệ gen ty thể, đặc điểm sinh học và sinh thái học của loài Cá bống răng cưa Butis koilomatodon tại vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long. Tác giả đã kết hợp các kỹ thuật sinh học phân tử (COI, Cytb), hình thái học, mô học tuyến sinh dục và mô hình đánh giá nguồn lợi FiSAT II để giải quyết triệt để bài toán phân loại giống Butis, xác lập các quy luật sinh học sinh sản, tăng trưởng và đặc tính dinh dưỡng của loài. Các phát hiện về chiều dài thành thục đầu tiên ($L_m \approx 5\text{ cm}$), mùa sinh sản tập trung (tháng 06 - 10) và hai đỉnh phục hồi hàng năm cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch khai thác bền vững và định hướng phát triển đối tượng nuôi thủy sản mới tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trên thế giới có hơn 32.500 loài cá tồn tại, chiếm hơn phân nửa tổng số lượng động vật có xương sống. Bên cạnh vai trò quan trọng trong đa dạng sinh học, cá còn có giá trị kinh tế và là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con người (Ward et al. Loài Cá bống răng cưa Butis koilomatodon thuộc bộ Gobiiformes, họ Butidae, giống Butis (Froese & Pauly, 2022). Gobiiformes là một trong những Bộ lớn nhất trong Lớp cá xương, với khoảng 2.000 loài có kích thước nhỏ (4-10 cm) sinh sống trong môi trường nước ngọt, nước lợ và nước mặn trên khắp thế giới (Agorreta et al.

Chúng thể hiện sự đa dạng về hình thái, sinh thái, tập tính (Patzner et al., 2011) và chúng được sử dụng như sinh vật điển hình trong các nghiên cứu so sánh nhằm tìm hiểu quá trình đa dạng hóa của tiến hóa cơ bản (Nakatsuji et al., 1997; Sayer, 2005; Gracey, 2008; Agorreta & Rueber, 2012). Họ Butidae có tên chung là “SLeeper goby”, trước đây họ này là một phân họ của Eleotridae nhưng sau đó đã được công nhận là một họ riêng gồm 10 giống với 46 loài (Nelson et al. Theo Eschmeyer & Fong (2015), hiện có sáu loài thuộc giống Butis được ghi nhận trên thế giới là: Butis amboinensis (Bleeker, 1853); Butis butis (Hamilton, 1822); Butis gymnopomus (Bleeker, 1853); Butis humeralis (Valenciennes, 1837); Butis koilomatodon (Bleeker, 1849) và Butis melanostigma (Bleeker, 1849). Ở Việt Nam, năm trong số sáu loài trên đã được ghi nhận ngoại trừ loài B.

melanostigma, riêng ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), Tran et al. (2020) ghi nhận có ba loài thuộc giống này là B. Các nghiên cứu định loại dựa trên hình thái học thường bị hạn chế bởi sự đa dạng hóa sinh thái diễn ra phổ biến, xu hướng biệt hóa cũng như việc giảm hoặc mất các đặc điểm hình thái do sự tiến hóa, và thiếu các nhóm định loại gần đáng tin cậy của các loài cá bống (Winterbottom, 1993). Nelson (2006) cho rằng việc xác định các nhóm cá bống dựa trên đặc điểm hình thái đôi khi chưa rõ ràng và một số nhóm mới chỉ được công nhận tạm thời.

Thai & Dang (2015) cho rằng việc sử dụng phương pháp mã vạch DNA ty thể để định loại, nghiên cứu các quan hệ hồi quy phát sinh loài và tiến hóa ở mức phân tử là cần thiết. Phương pháp mã vạch DNA (DNA barcoding) dựa trên các đoạn gen ty thể như COI và Cytb đã được sử dụng rộng rãi trong xác định loài và nghiên cứu đa dạng sinh học (Harada et al., 2002; Pepe et al., 2005; Ward et al., 2005; Bingpeng et al. Do đó, phương pháp mã vạch DNA có thể giúp phân loại ba loài trong giống Butis ở ĐBSCL, do chúng có kích thước cơ thể nhỏ và nhiều đặc điểm hình thái tương đồng. Cũng như các loài cá bống khác, Cá bống răng cưa là loài có giá trị thương phẩm ở một số tỉnh ven biển ĐBSCL đặc biệt là vùng cửa sông ven biển từ Trà Vinh đến Cà Mau và nguồn lợi từ chúng đã góp phần nâng cao thu nhập cho các ngư dân địa phương.

Tuy nhiên, khu hệ cá ở vùng này luôn bị biến động (Dinh et al., 2018b; Tran et al., 2020; Hùng và ctv., 2022) do nhiều nguyên nhân như sự biến đổi khí hậu (Badjeck et al., 2010; 1 King, 2015), xây các đập ở thượng nguồn (Baran & Myschowoda, 2009; Baird, 2011) và sự khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản (Nhiên & Định, 2012; Tuấn, 2015). Hơn nữa, đến thời điểm hiện tại, chỉ có một số ít công trình nghiên cứu rời rạc được công bố có liên quan đến B. koilomatodon như: phát hiện loài mới, các đặc điểm hình thái ngoài, và điều kiện môi trường sống của chúng (Lasso-Alcalá et al., 2005; Yokoo et al., 2006; Macieira et al., 2012; Soares et al., 2012; Contente et al., 2016; Bonfim et al., 2017; GuimarãEs et al., 2017; Hossin et al., 2019; Thủy và ctv. Vì vậy, nghiên cứu kết hợp đặc điểm hình thái và phương pháp mã vạch DNA trong định loại ba loài Butis; đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản và tăng trưởng; đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của Cá bống răng cưa là cần thiết.

Các kết quả đạt được sẽ cung cấp dẫn liệu cho công tác giảng dạy, nghiên cứu, phân loại học, giúp đề xuất các nhóm giải pháp bảo vệ, khai thác hợp lý loài cá này ở ĐBSCL.1 Mục tiêu chung Cung cấp dẫn liệu về trình tự hai gen ty thể COI và Cytb và đặc điểm hình thái trong định loại ba loài thuộc giống Butis; các đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, và tăng trưởng; các đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở ĐBSCL.2 Mục tiêu cụ thể 1. Phân loại ba loài cá trong giống Butis dựa trên các đặc điểm hình thái ngoài kết hợp với trình tự hai gen ty thể COI và Cytb. Cung cấp được dẫn liệu sinh học về: đá tai và quan hệ hồi quy giữa kích thước đá tai với cơ thể cá; sinh sản như hình thức và mùa vụ sinh sản; chỉ số hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu. Cung cấp được dẫn liệu sinh thái về: dinh dưỡng như tính ăn và phổ thức ăn; và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu.3 Đối tượng nghiên cứu Ba loài cá thuộc giống Butis (B.

butis) được sử dụng trong nghiên cứu định danh loài dựa trên đặc điểm hình thái và trình tự hai gen ty thể COI và Cytb. koilomatodon là đối tượng trong các nghiên cứu về đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, và tăng trưởng; đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể.4 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu “Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long” chủ yếu được thực hiện ở sáu khu vực cửa sông dọc theo sông Hậu, thuộc bốn tỉnh ở ĐBSCL là Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung và Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa 2 Bình và Đông Hải (Bạc Liêu), và Đầm Dơi (Cà Mau) trong thời gian 24 tháng từ 01/2019 đến 12/2020.5 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Xác định loài và phân tích quan hệ di truyền giữa ba loài thuộc giống Butis ở các điểm nghiên cứu dựa trên đặc điểm hình thái ngoài, các chỉ số sinh trắc và trình tự hai gen ty thể COI và Cytb. Nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm sinh học về: (1) đá tai của Cá bống răng cưa bao gồm hình dạng, khối lượng, kích thước đá tai và quan hệ hồi quy giữa khối lượng đá tai với kích thước cơ thể cá; (2) sinh sản của loài Cá bống răng cưa như: tỷ lệ giới tính, hình thức sinh sản, mùa vụ sinh sản, chiều dài thành thục đầu tiên (Lm), sức sinh sản tuyệt đối (F) và quan hệ hồi quy giữa sức sinh sản với kích thước cơ thể cá cái; (3) tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa như: chiều dài tổng, khối lượng, quan hệ hồi quy chiều dài-khối lượng (LWR), hình thức tăng trưởng, hệ số điều kiện (CF). Nội dung 3: Nghiên cứu đặc điểm sinh thái về: (1) dinh dưỡng của loài Cá bống răng cưa như: tính ăn, cường độ bắt mồi, hệ số béo Clark, phổ thức ăn; (2) quần thể của loài Cá bống răng cưa như chiều dài tối đa (L∞), hệ số tăng trưởng tổng hợp (’), hệ số khai thác (E), hệ số chết tổng (Z), hệ số chết do khai thác (F) và chiều dài đánh bắt đầu tiên (Lc) làm cơ sở đánh giá tình trạng khai thác nguồn lợi của loài cá này.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Luận án góp phần cung cấp dẫn liệu khoa học đầy đủ và có hệ thống về phân loại ba loài thuộc giống Butis, sinh học và sinh thái của Cá bống răng cưa ở vùng cửa sông ven biển ĐBSCL.

Kết quả của luận án là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu liên quan đến đặc điểm sinh học và sinh thái của hai loài còn lại thuộc giống Butis ở Việt Nam.2 Ý nghĩa thực tiễn Những đặc điểm di truyền, sinh học và sinh thái đạt được trong nghiên cứu là cơ sở dữ liệu quan trọng giúp nghiên cứu nuôi và sinh sản nhân tạo loài cá này ở vùng ven biển ĐBSCL, đa dạng hóa đối tượng nuôi trồng thủy sản, góp phần bảo vệ và phát triển hợp lý nghề nuôi thủy sản vùng.7 Tính mới của đề tài - Đánh giá mối quan hệ giữa yếu tố môi trường và đặc điểm hình thái. - Đã đăng ký mới 24 trình tự vùng gen COI và Cytb của ba loài B. butis trên ngân hàng gen NCBI. - So sánh sai khác và xây dựng cây quan hệ di truyền giữa ba loài cá bống thuộc giống Butis dựa trên phân tích trình tự gen ty thể COI và Cytb.

3 - Ở loài Cá bống răng cưa, xác định được đặc điểm hình thái đá tai và quan hệ hồi quy giữa sự tăng trưởng đá tai với tăng trưởng sinh dưỡng ở cá; chiều dài thành thục đầu tiên, hình thức và mùa sinh sản; kiểu hình tăng trưởng và đánh giá sự thích nghi của Cá bống răng cưa với môi trường sống. - Xác định được tính ăn và phổ thức ăn của Cá bống răng cưa; ước tính được các thông số và hiện trạng khai thác của quần thể cá. 4 Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu Việt Nam có đường bờ biển dài trên 3.200 km với nhiều cửa sông, đầm phá và vũng vịnh. Trong điều kiện tự nhiên này đã hình thành nên nhiều dạng thủy vực ven bờ rất khác nhau về các mặt hình thái cấu trúc, đặc điểm môi trường, điều kiện sinh thái cũng như tiềm năng tài nguyên thiên nhiên.

Có ba loại thủy vực tiêu biểu phân bố xen kẽ lẫn nhau là cửa sông, đầm phá và vũng vịnh (Thạnh, 2009). Theo Thạnh (2012), ĐBSCL trung bình hàng năm bồi tụ ra biển 10-15 m/năm, mạnh nhất là vùng mũi Cà Mau lên đến 100 m/năm. Các cửa sông châu thổ thường bị ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu dẫn đến các hiện tượng môi trường cực đoan như xâm nhập mặn, ngập lụt do bão, sạt lở đất và đặc biệt là xói mòn bờ biển. Tuy nhiên, vùng cửa sông ven biển cũng mang lại nhiều thuận lợi như có diện tích đất ngập nước mặn chiếm 606.782 ha, là nơi phát triển của hệ sinh thái rừng ngập mặn và nuôi trồng hải sản.

Sáu địa điểm được chọn để nghiên cứu là Duyên Hải (Trà Vinh); Cù Lao Dung, Trần Đề (Sóc Trăng); Hòa Bình, Đông Hải (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) đều thuộc vùng cửa sông ĐBSCL.