Ứng dụng di truyền phân tử và di truyền số lượng để chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ

Luận án nghiên cứu ứng dụng di truyền phân tử và di truyền số lượng trong chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ, nâng cao chất lượng nuôi trồng.

• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Sáng
• Trường học: Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống thủy sản
• Đề tài: Ứng dụng di truyền phân tử và số lượng trong chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Ứng dụng di truyền phân tử và số lượng trong chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ

Nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng di truyền phân tử và di truyền số lượng để chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ. Phương pháp này bao gồm việc ước tính các thông số di truyền liên quan đến khả năng kháng bệnh và tăng trưởng của cá tra. Nghiên cứu đã sản xuất 155 gia đình cá tra full-sib và half-sib, trong đó 130 gia đình được đánh dấu và thử nghiệm khả năng kháng bệnh. Kết quả cho thấy hệ số di truyền ở giai đoạn cá giống dao động từ 0.22 đến 0.38, cho thấy tiềm năng lớn trong việc chọn lọc cá tra kháng bệnh.

1.1. Ước tính thông số di truyền

Nghiên cứu sử dụng mô hình tuyến tính hỗn hợp để ước tính các thông số di truyền liên quan đến khả năng kháng bệnh gan thận mủ. Kết quả cho thấy hệ số di truyền ở giai đoạn cá giống là trung bình đến cao, điều này hỗ trợ việc chọn lọc cá tra kháng bệnh. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đề xuất sử dụng tính trạng sống chết tại các điểm cắt ngang 50% và 25% để xử lý số liệu và ước tính giá trị chọn giống.

1.2. Phương pháp chọn lọc

Nghiên cứu đề xuất phương pháp chọn lọc dựa trên giá trị ước tính (EBV) để nâng cao khả năng kháng bệnh của cá tra. Phương pháp này không chỉ cải thiện khả năng kháng bệnh ở giai đoạn cá giống mà còn duy trì khả năng kháng bệnh ở giai đoạn cá hương và tăng trưởng khi thu hoạch. Điều này cho thấy sự tương quan thuận giữa các tính trạng kháng bệnh và tăng trưởng.

II. Giải pháp kỹ thuật hỗ trợ chọn giống cá tra kháng bệnh

Nghiên cứu cũng tập trung vào các giải pháp kỹ thuật hỗ trợ chọn giống cá tra kháng bệnh trong tương lai. Một trong những giải pháp quan trọng là sử dụng chỉ thị phân tử microsatellite để truy xuất phả hệ các gia đình cá tra. Nghiên cứu đã sàng lọc và sử dụng 9 chỉ thị microsatellite ổn định và đa hình, đạt tỷ lệ truy xuất phả hệ chính xác lên đến 93.4%. Điều này cho phép thay thế phương pháp đánh dấu vật lý bằng PIT, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả chọn giống.

2.1. Ứng dụng chỉ thị phân tử

Nghiên cứu sử dụng 10 chỉ thị microsatellite trong một bộ multiplex PCR để truy xuất phả hệ các gia đình cá tra. Kết quả cho thấy 9 chỉ thị microsatellite ổn định và đa hình, phù hợp cho việc truy xuất phả hệ. Chỉ thị Pahy-02 bị loại bỏ do tần số null-allele cao. Phương pháp này đạt tỷ lệ truy xuất phả hệ chính xác cao, đặc biệt là trong các gia đình có half-sib.

2.2. Đánh giá chỉ tiêu miễn dịch

Nghiên cứu lựa chọn hai nhóm gia đình cá tra kháng bệnh cao và thấp dựa trên giá trị EBV. Các chỉ tiêu miễn dịch như bạch cầu trung tính, hiệu giá kháng thể và trung tâm đại thực bào ở gan được đánh giá để xác định khả năng kháng bệnh. Kết quả cho thấy các chỉ tiêu này có tiềm năng lớn trong việc xác định cá thể kháng bệnh, đặc biệt là trong giai đoạn 24-48 giờ sau cảm nhiễm.

III. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ. Việc ứng dụng di truyền phân tử và di truyền số lượng không chỉ giúp nâng cao hiệu quả chọn giống mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian. Các giải pháp kỹ thuật như sử dụng chỉ thị phân tử và đánh giá chỉ tiêu miễn dịch mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các giống cá tra kháng bệnh, góp phần phát triển bền vững ngành thủy sản Việt Nam.

3.1. Giá trị thực tiễn

Nghiên cứu cung cấp các phương pháp và công cụ hiệu quả để chọn giống cá tra kháng bệnh, giúp giảm thiểu thiệt hại do bệnh gan thận mủ gây ra. Việc sử dụng chỉ thị phân tử và đánh giá chỉ tiêu miễn dịch không chỉ nâng cao hiệu quả chọn giống mà còn giảm chi phí và thời gian thực hiện.

3.2. Hướng phát triển tương lai

Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mới trong việc ứng dụng công nghệ di truyền và miễn dịch học trong chọn giống cá tra. Các phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi trong các chương trình chọn giống khác, góp phần phát triển bền vững ngành thủy sản Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Tổng quan về nghề nuôi cá tra. Tình hình sản xuất và xuất khẩu cá tra.

Tình hình dịch bệnh và các phương pháp phòng, trị bệnh cho cá tra. Chọn giống kháng bệnh các đối tượng thủy sản. Chọn giống kháng bệnh các đối tượng thủy sản trên thế giới. Các đối tượng và các tính trạng được chọn giống trên thế giới.

Các chương trình chọn giống kháng bệnh trên thế giới. Chọn giống kháng bệnh các đối tượng thủy sản ở Việt Nam. Các đối tượng và các tính trạng được chọn giống ở Việt Nam. Chọn giống theo tính trạng kháng bệnh ở Việt Nam.

Các giải pháp kĩ thuật hỗ trợ nâng cao hiệu quả của chọn giống trên động vật thủy sản. Các ứng dụng của chỉ thị phân tử để truy xuất phả hệ trong các chương trình chọn giống trên động vật thủy sản. Các chỉ thị phân tử được dùng trong truy xuất phả hệ. Microsatellite dùng trong truy xuất phả hệ.

Các chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch được nghiên cứu phục vụ chọn giống kháng bệnh trên động vật thủy sản. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp cho nội dung 1 về ứng dụng di truyền số lượng ước tính các thông số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở thế hệ G1 cá tra và đề xuất chọn lọc. Nuôi vỗ cá bố mẹ G0, phối ghép cặp để sản xuất gia đình đàn con G1, ương nuôi các gia đình G1 đến kích cỡ đánh dấu và đánh dấu từng cá thể.

Nuôi vỗ cá bố mẹ G0. Phối ghép cặp để sản xuất gia đình đàn con G1. Ương cá bột lên cá hương. Ương nuôi các gia đình cá hương đến kích cỡ đánh dấu.

Đánh dấu các gia đình và thuần dưỡng sau đánh dấu. Cảm nhiễm bệnh gan thận mủ các cá thể và gia đình cá hương và cá giống G1 để đánh giá khả năng kháng bệnh. Thuần cá thí nghiệm và chuẩn bị vi khuẩn trước thí nghiệm cảm nhiễm. Kiểm tra cá trước thí nghiệm cảm nhiễm.

Cảm nhiễm bệnh gan thận mủ các gia đình cá hương và cá giống. Theo dõi các thông số môi trường và tái phân lập vi khuẩn trong quá trình cảm nhiễm. Thu thập số liệu. Nuôi tăng trưởng các cá thể và gia đình cá giống G1 để đánh giá tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch.

Nuôi tăng trưởng các gia đình cá giống. Thu thập số liệu. Ước tính hệ số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở giai đoạn cá hương và cá giống và tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch ở G1. Hệ số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ.

Hệ số di truyền các tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Ước tính tương quan di truyền giữa các tính trạng kháng bệnh hai giai đoạn cá hương và cá giống, kháng bệnh giai đoạn cá giống với tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Tương quan di truyền giữa các tính trạng kháng bệnh hai giai đoạn cá hương và cá giống. Tương quan giữa các tính trạng kháng bệnh ở giai đoạn cá giống.

Tương quan di truyền giữa kháng bệnh giai đoạn cá giống với tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Uớc tính hiệu quả chọn lọc của tính trạng kháng bệnh gan thận mủ giai đoạn cá giống trên quần thể G1. Đề xuất định hướng chọn lọc thế hệ G1. Phương pháp cho nội dung 2 về nghiên cứu các giải pháp kĩ thuật hỗ trợ nâng cao hiệu quả của chọn giống cá tra kháng bệnh trong tương lai.

Phương pháp về ứng dụng di truyền phân tử nghiên cứu bộ chỉ thị phân tử microsatellite truy xuất phả hệ các gia đình cá tra phục vụ chọn giống. Vật liệu nghiên cứu. Phương pháp tách chiết ADN tổng số, PCR và điện di mao quản, ghi nhận sản phẩm. Sàng lọc các microsatellite ổn định, đa hình và phù hợp cho thử nghiệm truy xuất phả hệ.

Thử nghiệm truy xuất phả hệ trên 50 gia đình gồm 90 cá bố mẹ G0 và 500 cá con G1. Phương pháp về đánh giá và đề xuất chỉ tiêu miễn dịch tiềm năng là tính trạng kháng bệnh gan thận mủ phục vụ chọn giống trong tương lai. Lựa chọn hai nhóm gia đình kháng bệnh cao và thấp dựa vào giá trị EBV giai đoạn cá giống. Cảm nhiễm và đánh giá các chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và đặc hiệu của hai nhóm gia đình kháng bệnh cao và thấp.

Đánh giá và đề xuất chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch làm chỉ tiêu xác định khả năng kháng bệnh gan thận mủ. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Ứng dụng di truyền số lượng ước tính các thông số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở thế hệ G1 cá tra và đề xuất chọn lọc. Nuôi vỗ cá bố mẹ G0, phối ghép cặp để sản xuất gia đình đàn con G1, ương nuôi các gia đình G1 đến kích cỡ đánh dấu và đánh dấu từng cá thể.

Kết quả nuôi vỗ cá bố mẹ G0. Kết quả ương nuôi các gia đình từ giai đoạn cá bột đến giai đoạn đánh dấu. Kết quả đánh dấu các gia đình cá giống. Kết quả cảm nhiễm bệnh gan thận mủ các cá thể và gia đình cá hương và cá giống G1 để đánh giá khả năng kháng bệnh.

Kết quả thí nghiệm thăm dò liều cảm nhiễm. Kết quả thí nghiệm cảm nhiễm trên 33 gia đình cá hương và 130 gia đình cá giống để đánh giá khả năng kháng bệnh. Kết quả nuôi tăng trưởng các cá thể và gia đình cá giống G1 để đánh giá tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Kết quả ước tính các hệ số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở giai đoạn cá hương và cá giống, tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch ở G1.

Hệ số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ. Hệ số di truyền các tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Kết quả ước tính tương quan di truyền giữa các tính trạng kháng bệnh hai giai đoạn cá hương và cá giống, kháng bệnh giai đoạn cá giống với tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Tương quan di truyền giữa các tính trạng kháng bệnh hai giai đoạn cá hương và cá giống.

Tương quan di truyền giữa các tính trạng kháng bệnh quan sát của 130 gia đình cá giống. Tương quan di truyền giữa kháng bệnh giai đoạn cá giống với tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Hiệu quả chọn lọc ước tính trên tính trạng kháng bệnh gan thận mủ giai đoạn cá giống trên quần thể G1. Đề xuất định hướng chọn lọc thế hệ G1.

Kết quả ứng dụng di truyền phân tử nghiên cứu các giải pháp kĩ thuật hỗ trợ nâng cao hiệu quả của chọn giống cá tra kháng bệnh trong tương lai. Kết quả ứng dụng di truyền phân tử nghiên cứu bộ chỉ thị phân tử microsatellite truy xuất phả hệ các gia đình cá tra phục vụ chọn giống. Kết quả sàng lọc các microsatellite ổn định, đa hình và phù hợp cho thử nghiệm truy xuất phả hệ. Kết quả thử nghiệm truy xuất phả hệ trên 50 gia đình gồm 90 cá bố mẹ G0 và 500 cá con G1.

Đánh giá về khả năng ứng dụng giải pháp kĩ thuật đánh dấu bằng chỉ thị phân tử vào chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ các thế hệ tiếp theo. Kết quả đánh giá và đề xuất chỉ tiêu miễn dịch tiềm năng là tính trạng kháng bệnh gan thận mủ phục vụ chọn giống trong tương lai. Kết quả lựa chọn hai nhóm gia đình kháng bệnh cao và thấp dựa vào giá trị EBV giai đoạn cá giống. Đánh giá các chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và đáp ứng miễn dịch đặc hiệu của hai nhóm gia đình kháng bệnh cao và thấp.

Đánh giá và đề xuất chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch làm chỉ tiêu xác định khả năng kháng bệnh gan thận mủ. Đánh giá về khả năng ứng dụng giải pháp kĩ thuật chẩn đoán khả năng kháng bệnh với các chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch vào chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ các thế hệ tiếp theo. 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

122 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 135 xv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AIC Akaike Information Criterion Giá trị kiểm định mô hình Amplified Fragment Length AFLP Đa hình độ dài đoạn nhân chọn lọc Polymorphism AUC Area Under the Curve Khu vực dưới đường cong 𝜎𝐴2 Additive genetic variance Phương sai di truyền cộng gộp Common environmental Phương sai ảnh hưởng của môi trường 𝜎𝐶2 variance ương riêng rẽ đến kích cỡ đánh dấu 𝜎𝐸2 Residual variance Phương sai số dư 𝜎𝑃2 Phenotypic variance Phương sai kiểu hình bp Base pair Cặp bazơ BMA Bayesian Model Average Mô hình tiên lượng theo Bayes BHIB Brain Heart Infusion Broth Môi trường nuôi cấy vi sinh vật β - Hệ số hồi quy Common environmental Ảnh hưởng môi trường ương riêng rẽ c2 effect đến kích cỡ đánh dấu Ctv  Cộng tác viên CV Coefficient of variation Hệ số biến thiên CFU Colony Forming Unit Đơn vị hình thành khuẩn lạc DO Dissolved Oxygen Hàm lượng oxy hòa tan EBV Estimated Breeding Value Giá trị chọn giống ước tính e  Ảnh hưởng ngẫu nhiên của số dư E.