Đa dạng di truyền quần thể cá dìa công (Siganus guttatus) ở vùng biển Quảng Nam - Đà Nẵng dựa trên kết quả phân tích chuỗi ADN của vùng gen Cytochrome Oxidase I ADN ty thể

Nguyễn Thị Tường Vi, Võ Sĩ Tuấn, Nguyễn Văn Long<br /> <br /> 92<br /> <br /> ĐA DẠNG DI TRUYỀN QUẦN THỂ CÁ DÌA CÔNG (SIGANUS GUTTATUS) Ở<br /> VÙNG BIỂN QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG DỰA TRÊN KẾT QUẢ PHÂN TÍCH<br /> CHUỖI ADN CỦA VÙNG GEN CYTOCHROME OXIDASE I ADN TY THỂ<br /> GENETIC DIVERSITY OF THE ORANGE-SPOTTED SPINEFOOT (SIGANUS GUTTATUS)<br /> POPULATION IN QUANG NAM – DANANG SEA BASED ON THE ADN ANALYSIS OF<br /> THE GENETIC REGION CYTOCHROME OXIDASE I DNA IN MITOCHONDRIAL<br /> Nguyễn Thị Tường Vi1, Võ Sĩ Tuấn2, Nguyễn Văn Long2<br /> 1<br /> Trường Đại học Sư phạm- Đại học Đà Nẵng; nttvi@ued.udn.vn<br /> 2<br /> Viện Hải dương học; longhdh@gmail.com<br /> Tóm tắt - Cá dìa công (Siganus guttatus) hiện đang bị khai thác<br /> đến mức cạn kiệt, chưa kể đến các rủi ro về đa dạng sinh học do<br /> việc di chuyển giống từ nơi này đến nơi khác, việc tìm hiểu cấu<br /> trúc quần thể trong thời điểm này để có biện pháp quản lý đúng<br /> đắn là cần thiết. Mẫu cá dìa công thu được từ 3 vùng biển: Cửa<br /> sông Thu Bồn, biển Cù Lao Chàm và Đà Nẵng. Kết hợp với các<br /> trình tự từ GenBank, nghiên cứu khảo sát sự đa dạng và khác biệt<br /> di truyền. Kết quả cho thấy các quần đàn cá dìa công ở các vùng<br /> biển Cù Lao Chàm, Đà Nẵng và Cửa sông Thu Bồn có 9 kiểu gen<br /> Cytochrome Oxidase I (COI) thuộc 3 nhóm chính. Ở mức độ quần<br /> thể cả 3 quần đàn cá tại 3 khu vực nghiên cứu không có sự khác<br /> nhau về mặt di truyền. Điều này chứng tỏ cá dìa công ở vùng biển<br /> Quảng Nam – Đà Nẵng cùng một quần thể và khá đa dạng về mặt<br /> di truyền, do đó cần được bảo tồn để đảm bảo sự tồn tại của loài.<br /> <br /> Abstract - The orange-spotted spinefoot (Siganus guttatus) is a fish<br /> of great economic value. It is currently being exploited to the point of<br /> exhaustion, not to mention the biodiversity risks associated with seeds<br /> migrating from one place to another. It is essential to find out about<br /> the population structure of Siganus guttatus at this point in order to<br /> ensure better management. Fish samples are collected from three<br /> sea areas: Thu Bon estuary, Cu Lao Cham sea and Da Nang. In<br /> combination with the sequences from GenBank, the study<br /> investigates genetic diversity and differentiation. The results show that<br /> Siganus guttatus populations in Cu Lao Cham, Da Nang and Thu Bon<br /> estuary have 9 COI genotype in three groups. At the population level,<br /> 3 fish group in study area do not have different genetics.This indicates<br /> that the rabbit fish in the Quang Nam - Da Nang sea area is quite<br /> diverse in terms of genetics and should be preserved.<br /> <br /> Từ khóa - cá dìa công (Siganus guttatus); COI mtDNA; đa dạng<br /> gen; biển Đà Nẵng; biển Cù Lao chàm; cửa sông Thu Bồn<br /> <br /> Key words - orange-spotted spinefoot (Siganus guttatus); COI<br /> mtDNA; genetic diversity; Da Nang sea; Cu Lao Cham sea; Thu<br /> Bon estuary<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Cá dìa công là loài có kích thước nhỏ và giai đoạn cá<br /> con thường sống ở vùng cửa sông và rừng ngập mặn. Cũng<br /> như đa số các loài thuộc họ Siganidae, cá dìa công có giá<br /> trị kinh tế cáo, thịt cá trắng và ngon nên được ưa chuộng,<br /> vì vậy đối tượng này thường bị khai thác quá mức (Soliman<br /> và cộng sự (CS), 2009). Thông tin về cấu trúc quần đàn<br /> đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng chiến lược<br /> quản lý bền vững nguồn lợi biển (Ward và Grewe, 1994).<br /> Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu sử dụng di truyền phân<br /> tử để tìm hiểu cấu trúc quần đàn để giúp đưa ra chính sách<br /> bảo vệ nguồn lợi. Đến thời điểm này, số lượng các công bố<br /> về cấu trúc quần đàn của các loài thuộc họ cá dìa còn khá<br /> hạn chế. Mặc dù các thông tin di truyền về microsatellites,<br /> single nucleotide polymorphism và cả hệ gen có thể đưa ra<br /> thông tin tối ưu hơn, nhưng vì điều kiện chưa cho phép nên<br /> nghiên cứu này chỉ có thể sử dụng phương pháp khả thi<br /> nhất là dùng chuỗi ADN của một phần gen COI trong ty<br /> thể. COI được sử dụng rộng rãi vì có mức độ biến dị cao ở<br /> mức có thể dùng để so sánh giữa các quần đàn. Vì vậy mục<br /> tiêu của nghiên cứu này là bước đầu nghiên cứu đa dạng di<br /> truyền và cấu trúc quần thể của cá dìa công (S. guttatus) ở<br /> vùng biển Quảng Nam – Đà Nẵng dùng chuỗi ADN ty thể<br /> một phần vùng gen COI.<br /> <br /> 8/2014 đến tháng 1/2015 ở ba địa điểm: Cửa sông Thu Bồn,<br /> Cù Lao Chàm và biển Đà Nẵng (mỗi địa điểm thu 30 mẫu).<br /> Mẫu cá cửa sông Thu Bồn được thu bằng nhũi. Các mẫu cá<br /> biển Đà Nẵng và Cù Lao Chàm được thu bằng lưới rạn, câu<br /> và lặn. Địa điểm thu mẫu thể hiện ở Hình 1.<br /> Cắt khoảng 1 cm2 vây ngực của các cá thể ngâm cồn<br /> 80, để trong từng lọ riêng biệt có dán nhãn và ghi rõ thông<br /> tin về nguồn gốc mẫu. Mẫu vây cá được gửi đến Trung tâm<br /> Đa dạng Sinh học Biển (MARBEC) - Đại học Université<br /> Montpellier II, Pháp phân tích.<br /> <br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> 2.1. Thu mẫu<br /> Thu 90 mẫu cá dìa công (Siganus guttatus) từ tháng<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ vị trí thu mẫu cá dìa công cửa sông Thu Bồn,<br /> Cù Lao Chàm và biển Đà Nẵng<br /> <br /> ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018<br /> <br /> 2.2. Chiết xuất ADN, nhân bản gen COI và giải trình tự<br /> ADN được chiết xuất dùng Kit PureLink® Genomic<br /> DNA (Life Techomogies, USA) theo hướng dẫn của nhà sản<br /> xuất. Một đoạn của vùng gen COI được nhân bản dùng phản<br /> ứng chuỗi polymerase (polymerase chain reaction, gọi tắt là<br /> PCR). Phản ứng PCR được thực hiện dùng hai đoạn ADN mồi<br /> FishF1 (5’-TCAACCAACCACAAAGACATTGGCAC-3’)<br /> và FishR1 (5’-TAGACTTCTGGGTGGCCAAAGAATCA3’) (Durand và CS, 2012). Thể tích phản ứng PCR là 50µL,<br /> trong đó có 5 µL dung dịch đệm và 1 đơn vị enzyme GoTaq<br /> DNA polymerase (Promega), 2µL dNTPs (5 mM), 0,5 µL<br /> mỗi ADN mồi (10mM), 1,5 µL MgCl2 (25 mM) và khoảng<br /> 50 ng ADN. Điều kiện nhiệt độ cho phản ứng PCR như sau:<br /> Tách chuỗi ADN ở 92°C trong 3 phút, 35 vòng lặp của tách<br /> chuỗi 92°C trong 1 phút, gắn mồi ADN ở 52°C trong 45 giây,<br /> và tổng hợp AND ở 72°C trong 1,5 phút; và kết thúc tổng hợp<br /> ADN ở 72°C trong 5 phút (Durand và CS, 2012).<br /> 2.3. Phân tích số liệu<br /> Phần mềm MEGA phiên bản 6.0 (Tamura và CS, 2013)<br /> được dùng để xem và sắp xếp vị trí của các nucleotides.<br /> MEGA cũng được dùng để tính mức độ khác nhau và xây<br /> dựng mối quan hệ tiến hóa giữa các kiểu gen.<br /> <br /> 93<br /> <br /> Sự khác nhau giữa các quần đàn được kiểm tra dùng<br /> “exact test” dựa trên tần số kiểu gen, và so sánh giữa từng<br /> cặp quần đàn dùng phân tích sai khác di truyền phân tử<br /> (analysis of molecular variance, hay AMOVA) (Excoffier<br /> và CS, 1992) dùng 1.000 lần hoán vị của số liệu có được.<br /> 3. Kết quả nghiên cứu<br /> Trong số 90 mẫu phân tích, 34 mẫu được giải trình tự<br /> thành công đoạn gen COI dài 629 basepairs (bp). Gồm có<br /> 11 mẫu vùng cửa sông Thu Bồn, 12 mẫu vùng biển Cù Lao<br /> Chàm và 11 mẫu từ biển Đà Nẵng. Trong số mẫu giải trình<br /> tự thành công, có tổng cộng 9 kiểu gen, và có 11 vị trí có<br /> nucleotide thay đổi. Thành phần nucleotide trung bình là<br /> A = 24,8%, C = 27,4%, T = 29,1% và G = 18,7%.<br /> Sự khác nhau giữa 9 kiểu gen ở 11 vị trí có nucleotide<br /> thay đổi và phân bố kiểu gen ở các quần đàn được trình bày<br /> ở Bảng 1. Kiểu gen 1 và 4 khá phổ biến (41,7% và 25,0%) ở<br /> quần đàn Cù Lao Chàm, trong khi đó kiểu gen 1 và 5 lại phổ<br /> biến (mỗi kiểu gen chiếm 25%) ở quần đàn biển Đà Nẵng.<br /> Các kiểu gen 4, 5, 6 nhìn thấy nhiều ở quần đàn Cửa sông<br /> Thu Bồn. Kiểu gen 9 chỉ phát hiện ở quần đàn Cửa sông Thu<br /> Bồn với tần suất thấp (10,0%). Trong ba quần đàn, Cù Lao<br /> Chàm có ít số kiểu gen và biến đổi nucleotide nhất (Bảng 1).<br /> <br /> Bảng 1. Tần số các kiểu gen COI ở ba địa điểm thu mẫu và các tham số đa dạng nucleotide, số kiểu gen,<br /> đa dạng kiểu gen, và số nucleotide thay đổi trong từng quần đàn<br /> Vị trí<br /> <br /> Biển Đà Cửa sông<br /> Nẵng Thu Bồn<br /> <br /> 34<br /> <br /> 73<br /> <br /> 169<br /> <br /> 220<br /> <br /> 262<br /> <br /> 268<br /> <br /> 313<br /> <br /> 319<br /> <br /> 547<br /> <br /> 556<br /> <br /> 622<br /> <br /> Cù Lao<br /> Chàm<br /> <br /> Kiểu gen 1<br /> <br /> A<br /> <br /> C<br /> <br /> C<br /> <br /> C<br /> <br /> T<br /> <br /> A<br /> <br /> G<br /> <br /> A<br /> <br /> A<br /> <br /> G<br /> <br /> G<br /> <br /> 0,417<br /> <br /> Kiểu gen 2<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> A<br /> <br /> 0,167<br /> <br /> Kiểu gen 3<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> C<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> 0,083<br /> <br /> 0,083<br /> <br /> Kiểu gen 4<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> T<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> 0,250<br /> <br /> 0,083<br /> <br /> 0,200<br /> <br /> Kiểu gen 5<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> T<br /> <br /> C<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> 0,083<br /> <br /> 0,250<br /> <br /> 0,200<br /> <br /> Kiểu gen 6<br /> <br /> G<br /> <br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> 0,083<br /> <br /> 0,200<br /> <br /> Kiểu gen 7<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> A<br /> <br /> .<br /> <br /> 0,167<br /> <br /> 0,100<br /> <br /> Kiểu gen 8<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> C<br /> <br /> .<br /> <br /> A<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> 0,083<br /> <br /> Kiểu gen 9<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> T<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> G<br /> <br /> .<br /> <br /> .<br /> <br /> Kiểu gen<br /> <br /> 0,250<br /> <br /> 0,100<br /> 0,100<br /> <br /> 0,100<br /> <br /> Số kiểu gen<br /> <br /> 5<br /> <br /> 7<br /> <br /> 7<br /> <br /> Số vị trí nucleotide<br /> thay đổi<br /> <br /> 8<br /> <br /> 10<br /> <br /> 10<br /> <br /> Chú thích: Các con số viết dọc là vị trí nucleotide thay đổi. Dấu chấm có nghĩa là nucleotide giống với kiểu gen 1.<br /> Bảng 2. Mức độ khác nhau giữa các quần đàn dựa trên tần số kiểu<br /> gen của gen COI (Số trong ngoặc là P-value của “exact test”)<br /> Quần đàn<br /> <br /> Cù Lao Chàm<br /> <br /> Vịnh Đà<br /> Nẵng<br /> <br /> Cù Lao Chàm<br /> <br /> -<br /> <br /> Vịnh Đà Nẵng<br /> <br /> 0,002 (0,34)<br /> <br /> Cửa sông Thu Bồn<br /> <br /> 0,025 (0,32) 0,016 (0,80)<br /> <br /> Cửa sông<br /> Thu Bồn<br /> <br /> -<br /> <br /> Mức độ khác nhau giữa các quần đàn thông qua chỉ số<br />