Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đa dạng di truyền 5 quần thể gà nội

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Đa dạng di truyền 5 quần thể gà nội", có mục đích góp phần làm sáng tỏ tính đa dạng di truyền, cấu trúc sinh sản và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể gà nội kể trên, qua đó cung cấp các thông tin khoa học tin cậy cần thiết cho quá trình bảo tồn nguồn gen gà nội Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đa dạng di truyền 5 quần thể gà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Quang Nam ĐA DẠNG DI TRUYỀN 5 QUẦN THỂ GÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội Năm 2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Quang Nam ĐA DẠNG DI TRUYỀN 5 QUẦN THỂ GÀ NỘI Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Văn Mùi
Hà Nội Năm 2012
MỤC LỤC MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 6 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................................8 1.1 Nguồn gốc và phân loại gà nhà........................................................................8 1.2 Các kỹ thuật sinh học phân tử được sử dụng trong nghiên cứu.................8 1.3 Các đặc điểm di truyền quần thể.................................................................10 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................16 2.1 Đối tượng nghiên cưu và đia điêm thu m ́ ̣ ̉ ẫu.................................................16 2.2 Các kỹ thuật thực nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu......................18 2.3 Phân tích thống kê............................................................................................23 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...............................................................29 3.1 Kết quả tách ADN và phân tích đoạn...........................................................29 3.2 Kết quả đánh giá các đặc điểm di truyền....................................................30 KẾT LUẬN.................................................................................................................51 ĐỀ NGHỊ:...................................................................................................................52 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................53 Tiếng Việt..............................................................................................................53 Tiếng Anh...............................................................................................................53 Tiếng Pháp.............................................................................................................. 58 1
DANH SÁCH HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1. Gà mái Trới...................................................................................................19 Hình 2. Gà trống Trới...............................................................................................19 Hình 3. Đàn gà Móng.................................................................................................19 Hình 4. Đàn gà Tè.......................................................................................................19 Hình 5. Gà mái Tiên Yên...........................................................................................19 Hình 6. Gà trống Tiên Yên........................................................................................19 Hình 7. Gà mái Tò .....................................................................................................20 Hình 8. Gà trống Tò..................................................................................................20 Hình 9. Ảnh điện di ADN trên gel agarose..............................................................29 Hình 10. Ảnh phân tích đoạn sản phẩm mix multiplex PCR 5 mồi.....................29 Hình 11. Tần số alen thuộc locus MCW0295..........................................................34 Hình 12. Tần số alen thuộc locus ADL0112............................................................34 Hình 13. Tần số alen thuộc locus MCW0216 .........................................................34 Hình 14. Tần số alen thuộc locus MCW0014 .........................................................34 Hình 15. Tần số alen thuộc locus MCW0098 .........................................................34 Hình 16. Tần số alen thuộc locus MCW0111..........................................................34 Hình 17. Tần số alen thuộc locus MCW0078 .........................................................35 Hình 18. Tần số alen thuộc locus MCW0222 .........................................................35 Hình 19. Tần số alen thuộc locus LEI0094 ............................................................35 Hình 20. Tần số alen thuộc locus MCW0183 .........................................................35 Hình 21. Tần số alen thuộc locus ADL0278 ...........................................................35 Hình 22. Tần số alen thuộc locus LEI0194 ............................................................35 Hình 23. Tần số alen thuộc locus MCW0069 .........................................................36 Hình 24. Tần số alen thuộc locus MCW0034 .........................................................36 Hình 25. Tần số alen thuộc locus MCW0103 .........................................................36 Hình 26. Tần số alen thuộc locus ADL0268 ...........................................................36 Hình 27. Tần số alen thuộc locus MCW0037 .........................................................36 Hình 28. Tần số alen thuộc locus MCW0067 .........................................................36 Hình 29. Tần số alen thuộc locus MCW0206 .........................................................37 Hình 30. Tần số alen thuộc locus MCW0081 .........................................................37 Hình 31. Tần số alen thuộc locus MCW0248 .........................................................37 Hình 32. Tần số alen thuộc locus LEI0166 ............................................................37 Hình 33. Tần số alen thuộc locus MCW0330 .........................................................37 Hình 34. Cây quan hệ di truyền của 5 giống gà nghiên cứu................................50 2
DANH SÁCH BẢNG Bảng 1. Các cặp mồi microsatellite được sử dụng trong nghiên cứu.................21 Bảng 2. Giả thiết H0 và đối thiết H1 trong kiểm định cân bằng Hardy Weinberg.....................................................................................................................25 Bảng 3. Giả thiết H0 và đối thiết H1 trong kiểm định sai khác di truyền........25 Bảng 4. Giả thiết H0 và đối thiết H1 trong kiểm định khoảng cách di truyền 26 Bảng 5. Dải alen quan sát ở 5 quần thể gà............................................................30 Bảng 6. Số alen, độ phong phú alen trên mỗi locus ở mỗi quần thể gà.............31 Bảng 7. Giá trị Heobs, Heexp và Fis ở từng locus và từng quần thể gà..............42 Bảng 8. Sai khác di truyền và khoảng cách di truyền giữa các quần thể gà.....48 Bang 9. Kêt qua đo OD dung dich ADN sau khi tach ̉ ́ ̉ ̣ ́ ..............................................59 3
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VÀ VIỆT HÓA ADN: deoxyribonucleic acid Allele: alen Allelic richness: độ phong phú (giàu có) alen Bottleneck effect: hiệu ứng thắt cổ chai Gene diversity: độ đa dạng gen, tần số dị hợp tử mong đợi Gene flow: dòng chảy gen Gene pool: vốn gen Genetic distance, DS: khoảng cách di truyền Genetic drift: sự lạc dòng (hoặc phiêu bạt, trôi dạt) di truyền Genetic variation: biến dị di truyền NST: nhiễm sắc thể PCR: polymerase chain reaction Multiplex PCR: PCR đa mồi Phylogenetic tree: cây quan hệ di truyền, hoặc cây phả hệ, hoặc cây tiến hóa, hoặc cây phát sinh loài Pivate allele: alen riêng Topology tree: cấu trúc nhánh cây UPGMA: unweighted pair group method with arithmetic mean 4
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn, PGS. TS Nguyễn Văn Mùi đã dành nhiều thời gian và công sức tận tình quan tâm hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và viết luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp thuộc Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Tế bào Động vật Viện Chăn nuôi đã có những nhận xét, góp ý về mặt chuyên môn trong quá trình hoàn thành luận văn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, bố trí công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa học thạc sỹ này. 5
MỞ ĐẦU Tài nguyên di truyền động vật là vốn sinh học căn bản để phát triển chăn nuôi và quan trọng đối với an ninh lương thực và sự phát triển nông thôn bền vững. Tuy nhiên, các nguồn lực này thường bị bỏ quên và được quản lý kém. Những năm gần đây đã chứng kiến sự giảm sút đáng kể về đa dạng di truyền một xu hướng mà có thể bị đẩy nhanh bởi những thay đổi nhanh chóng của môi trường ảnh hưởng đến ngành chăn nuôi hiện nay. Sự phát triển chăn nuôi ở thế kỷ 20 tập trung vào một số lượng rất nhỏ các giống trên toàn thế giới, thường xuyên không xem xét cách ảnh hưởng của môi trường sản xuất đến khả năng tồn tại, sản xuất và sinh sản của động vật. Nhiều giống bản địa, mà một số trong đó đang bị đe dọa tuyệt chủng, có các tính trạng như khả năng phục hồi trước áp lực khí hậu và khả năng kháng bệnh và ký sinh trùng, khiến chúng thích nghi tốt với điều kiện địa phương, và có tầm quan trọng tiềm năng rất lớn đối với sản xuất chăn nuôi trong tương lai1. Việc bảo tồn nguồn di truyền tự nhiên không chỉ phục vụ cho lý do đạo đức và mỹ thuật mà nó còn liên quan tới cuộc sống của con người trên toàn cầu thông qua việc sử dụng các sản phẩm từ nông nghiệp, trồng trọt và chăn nuôi. Ngoài việc tạo ra nguồn thực phẩm, thì nguồn tài nguyên động vật còn được ví như “kho lưu trữ” các tính trạng quý trong quá trình sản xuất nguồn thực phẩm. Các loài gia cầm bản địa là một trong những nguồn gen quý đã có sự thay đổi để phù hợp với các điều kiện môi trường. Những giống gà bản địa có thể có những gen hoặc alen phù hợp với các điều kiện môi trường sinh ra nó [33]. Việc bảo tồn các giống bản địa đóng vai trò quan trong đối với công tác chọn và tạo giống hiện tại cũng như trong tương lai. Việc đánh giá các vốn gen sẽ đóng góp một phần vào công tác bảo tồn các 1 http://www.fao.org/biodiversity/geneticresources/biodomesticanimals/en/ 6
giống gà địa phương, đặc biệt việc sử dụng các phương pháp sinh học phân tử làm công việc đánh giá sự đa dạng di truyền là rất quan trọng [32]. Hiện nay có nhiều loại chỉ thị phân tử được sử dụng trong công tác đánh giá các đặc điểm và mối quan hệ di truyền của các giống gà, trong đó các microsatellite là một trong những loại chỉ thị được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Ở nước ta hiện nay tuy có nhiều nghiên cứu tập trung mô tả đặc điểm ngoại hình, sinh trưởng phát dục và khả năng sinh sản của các giống gà nội nhưng lại có ít nghiên cứu sử dụng các chỉ thị phân tử để xác định các đặc điểm di truyền từng giống, mối quan hệ di truyền giữa các giống, và nguồn gốc, phân loại các giống gà nội. Việc này làm giảm hiệu quả đầu tư vào c ông tác bảo tồn, khai thác và sử dụng hiệu quả nguồn gen của các giống gà nội ở nước ta. Từ năm 1990 Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) thay mặt Nhà nước Việt nam đã xây dựng một chương trình Bảo tồn nguồn gen động thực và vi sinh vật Việt nam. “Đề án Bảo tồn nguồn gen vật nuôi Việt nam” là một hợp phần của chương trình này và được giao cho Viện Chăn Nuôi thực hiện. Luận văn này là kết quả của một đề tài nhánh thuộc hợp phần trên, được thực hiện trên 5 giống gà nội Việt nam là gà Trới, gà Móng, gà Tè, gà Tiên Yên và gà Tò tại các cơ sở nuôi dưỡng chúng và tại Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Tế bào Động vật thuộc Viện Chăn nuôi Quốc gia. Đề tài chúng tôi thực hiện có tên là Đa dạng di truyền 5 quần thể gà nội, có mục đích góp phần làm sáng tỏ tính đa dạng di truyền, cấu trúc sinh sản và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể gà nội kể trên, qua đó cung cấp các thông tin khoa học tin cậy cần thiết cho quá trình bảo tồn nguồn gen gà nội Việt nam. 7
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc và phân loại gà nhà Các giống gà đã được con người thuần hóa từ gà rừng hơn 2000 năm trước [11]. Gà rừng thân hình nhỏ, trứng bé, đẻ rộng theo mùa, có thể bay xa. Nhìn chung gà Châu Á thuộc chủng Gallus gallus, nhưng cũng có thể từ gà có dái tai đỏ Gallus gallus murghi vùng ven Ấn Độ, từ Gallus gallus của Mianma, từ Gallus gallus bankiva rải rác khắp vùng Đông Nam Á; cũng có thể là sự phối hợp của cả 3 loại đó. Chính nguồn gốc đa dạng ấy tạo nên cho gà bản địa một tiềm năng di truyền phong phú biểu hiện qua kiểu hình: hình dạng, màu sắc lông, dạng mào, dái tai, dạng đuôi, kết cấu giữa cổngực [2]. Trong lịch sử sinh học, có một điều khá thú vị là chính những giống gà Á Đông, Đông Nam Á như gà Brahman, gà Cochinchine, gà chọi… đã tham gia vào việc hình thành các giống gà công nghiệp hiện nay [2]. 1.2 Các kỹ thuật sinh học phân tử được sử dụng trong nghiên cứu 1.2.1 PCR PCR là một phương pháp mang tính cách mạng được phát triển bởi Kary Mullis trong những năm 80. PCR dựa trên việc sử dụng khả năng tổng hợp sợi ADN mới bổ sung với sợi khuôn sẵn có. Do ADN polymerase chỉ có thể thêm một nucleotide vào nhóm 3’OH có trước, nên nó cần mồi để gắn nucleotide đầu tiên. Yêu cầu này khiến cho nhà nghiên cứu có thể khuếch đại một vùng trình tự cụ thể mong muốn. Kết thúc phản ứng PCR, trình tự cụ thể sẽ được tích lũy trong hàng tỉ bản sao2. Phản ứng PCR chỉ đòi hỏi một lượng ADN làm khuôn ban đầu rất nhỏ. Trong trường hợp ADN genome động vật có vú, 1.0 μg ADN là tối ưu cho mỗi phản ứng, có chứa xấp xỉ 3x105 bản sao của một gen trên NST. Đối với nấm men, vi khuẩn và plasmid, lượng ADN tối ưu được sử dụng cho mỗi phản ứng tương ứng là 10 ng, 1 ng và 1 pg [35]. 2 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/probe/doc/TechPCR.shtml 8
1.2.2 Kỹ thuật microsatellite Microsatellite là loại ADN lặp đi lặp lại được tạo thành từ các đoạn lặp dài từ 2 đến 8 nucleotide3. Chúng có thể có độ đa hình cao và thường là các chỉ thị phân tử trong nghiên cứu di truyền quần thể. Các microsatellite có thể tìm thấy mọi nơi trong hệ gen, cả vùng mã hoá và không mã hoá [41]. Các microsatellite được sử dụng để lập bản đồ và nghiên cứu đa dạng di truyền trên gà ngay từ thời điểm nó được ứng dụng là do trình tự của chúng có độ đa hình cao, phân bố rải rác toàn bộ hệ gen [37], và rất nhiều locus microsatellite nghiên cứu trên gà đã được công bố và lập bản đồ [12], [21]. Thông tin về các microsatellite gà có thể dễ dàng nhận được qua các trang web như http://www.thearkdb.org/arkdb/, http://aviandiv.tzv.fal.de/primer_table.html ... 1.2.3 Một số nghiên cứu sử dụng kỹ thuật microsatellite Microsatellite được Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc FAO dùng làm công cụ phân tử đầu tiên cho dự án MoDAD (Measurement of Domestic Animal Diversity) nhằm đánh giá sự đa dạng di truyền của động vật bản địa. Hiện nay các microsatellite là công cụ tốt nhất cho việc nghiên cứu các locus liên quan đến tính trạng số lượng và cho việc đánh giá sự đa dạng di truyền của các quần thể vật nuôi. Kết quả nghiên cứu các giống gà nội địa Trung Quốc cho thấy khi phân tích bằng microsatellite thì tần số dị hợp tử quan sát được là cao nhất (75.91%), tiếp theo là phương pháp RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) (26.32%), cuối cùng là phương pháp phân tích allozyme (22.09%) [44]. Dùng microsatellite khi nghiên cứu trên quần thể gà có thể thu được hơn 12 alen trên một locus và tần số dị hợp tử có thể lên đến 90% [40]. Khi sử dụng 14 locus microsatellite để phân tích mối quan hệ di truyền giữa các quần thể gà bản địa khác nhau (chủ yếu từ Đức và Ucraina với tổng số 224 cá thể của 20 quần thể) và với gà rừng, việc lập cây quan 3 http://www.nature.com/nrg/journal/v5/n1/glossary/nrg1247_glossary.html 9
hệ di truyền đã được tiến hành và thu được 3 nhóm chính [32]. 42 chỉ thị microsatellite đã được sử dụng để phân tích 23 dòng gà cao sản của các giống gà Leghorn, gà rừng, gà Fayoumi và gà Tây Ban Nha, qua đó tính được được khoảng cách di truyền giữa gà rừng với các dòng gà khác [45]. 22 chỉ thị microsatellite đã được sử dụng để xác định tần số dị hợp tử và khoảng cách di truyền của các giống gà: Châu Phi, Châu Á và Nam Mỹ. Kết quả cho thấy các giống gà có sự đặc trưng theo từng khu vực. 29 locus microsatellite đã được dùng để đánh giá sự đa dạng di truyền của gà H’mông ở Sơn La, với 36 cá thể thu từ 3 làng [13]. Nghiên cứu đã chỉ ra có sự khác biệt di truyền giữa 3 nhóm gà theo khoảng cách địa lý, các quần thể gà đều ở trạng thái cân bằng Hardy Weinberg và không bị ảnh hưởng bởi giao phối cận huyết. Việc nghiên cứu quần thể gà Hà Giang đã kết luận rằng, trong sự vắng mặt của bất cứ cấu trúc quần thể gà nào trong phạm vi tỉnh, thì gà H’mong lại chia sẻ vốn gen chung với các giống gà khác [8]. Số lượng lớn alen chung giữa gà Hà Giang và gà rừng, cũng như các kết quả phân tích cụm Bayes đã đề xuất rằng dòng chảy gen đã diễn ra từ gà rừng tới gà Hà Giang [8]. Việc sử dụng 29 microsatellite khi nghiên cứu 9 giống gà nội và 2 giống gà Trung Quốc đã xác định rằng các giống gà Việt nam tạo nên vốn gen khác với các giống gà Trung Quốc, các giống gà miền Bắc tạo nên một vốn gen không có cấu trúc [14]. Sự khác biệt của các giống gà Việt nam quan sát được giữa miền Bắc và Duyên hải miền Trung cũng như đồng bằng Cửu Long chỉ ra rằng sự phân nhóm các giống gà Việt nam có quan hệ tới sự phân cách về địa lý của chúng [14]. 1.3 Các đặc điểm di truyền quần thể 1.3.1 Các đại lượng di truyền đặc trưng cho các quần thể gà 10
Độ phong phú alen ở mỗi locus và mẫu, kí hiệu là Rs, và tổng thể các mẫu kí hiệu là Rt là một thước đo số lượng các alen độc lập cỡ mẫu, do vậy cho phép so sánh giữa các mẫu có cỡ khác nhau. Do số alen quan sát phụ thuộc cao vào cỡ mẫu nên Petit và cộng sự [30] đã đề ra nguyên tắc ước tính số lượng dự kiến của các alen trong một phân mẫu 2n gen, dựa trên 2N gen đã được lấy mẫu (N ≥ n), trong đó N là số nhỏ nhất các cá thể được lập kiểu gen đối với một locus trong một mẫu. Các quần thể trong thực tế thường có sự sai khác giữa tần số dị hợp tử quan sát và tần số dị hợp tử mong đợi. Tần số dị hợp tử quan sát là tỉ lệ số cá thể dị hợp thu được trong nghiên cứu và tần số dị hợp tử mong đợi, hay còn được gọi là độ đa dạng gen, của một locus được tính dựa trên tần số quan sát của các alen thuộc locus đó, với giả định quần thể nghiên cứu ở trạng thái cân bằng Hardy Weinberg. Hệ số cận huyết (ký hiệu là Fis) xét tại một locus ở một cá thể là xác xuất để 2 alen thuộc locus đó, cùng sinh ra từ một alen tổ tiên, giống hệt nhau4. Giá trị Fis [1; 1]. Fis = 0 phản ánh quần thể giao phối ngẫu nhiên. Fis > 0, quần thể thiếu hụt dị hợp tử do giao phối cận huyết hoặc đồng giao, hoặc do sự chọn lọc các cá thể đồng hợp nếu có sự mất cân bằng liên kết giữa locus được chọn (một alen thích hợp) và một chỉ thị. Fis
Định luật cân bằng Hardy Weinberg được phát biểu như sau6: biến dị di truyền trong một quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này đến thế hệ khác nếu không có các yếu tố gây rối. Khi việc giao phối là ngẫu nhiên trong một quần thể lớn mà không có các trường hợp gây rối, thì định luật dự đoán rằng cả tần số alen và kiểu gen sẽ duy trì không đổi bởi chúng ở trong trạng thái cân bằng. Các yếu tố gây rối bao gồm đột biến, chọn lọc tự nhiên, giao phối không ngẫu nhiên, lạc dòng di truyền và dòng chảy gen. Đột biến phá vỡ trạng thái cân bằng tần số alen bằng cách thêm alen mới vào một quần thể. Tương tự, chọn lọc tự nhiên và giao phối không ngẫu nhiên dẫn đến các thay đổi trong tần số gen, do một vài alen trợ giúp hoặc gây hại tới sự thành công sinh sản của các cá thể mang chúng. Sự lạc dòng di truyền làm tần số của một alen nào đó trở nên lớn hơn hoặc nhỏ hơn và thường xảy ra ở các quần thể nhỏ. Dòng chảy gen giữa 2 quần thể xảy ra sẽ chuyển các alen mới vào quần thể. Do các tác động gây rối này thường xảy ra trong tự nhiên, nên trạng thái cân bằng Hardy Weinberg hiếm khi xuất hiện ở các quần thể trong thực tế. Do vậy ta có thể suy đoán được nguyên nhân gây ra hiện tượng mất cân bằng này. 1.3.2 Mối quan hệ di truyền giữa các quần thể gà Độ sai khác di truyền giữa các quần thể gà được xác định qua giá trị Fst. Giá trị Fst [0; 1]. Theo Wright [43], với giá trị Fst = 0 thì hai quần thể không khác biệt di truyền. Với giá trị Fst = 1 thì hai quần thể không có alen chung, chúng khác hẳn nhau. Với giá trị Fst [0; 0.05] thì độ khác biệt di truyền nhỏ; giá trị Fst [0.05; 0.15] thì độ khác biệt di truyền trung bình; giá trị Fst [0.15; 0.25] thì độ khác biệt di truyền quan trọng; giá trị Fst [0.25; 1] thì độ khác biệt di truyền cực kỳ quan trọng. 6 http://www.nature.com/scitable/definition/hardyweinbergequilibrium122 12
Khoảng cách di truyền (ký hiệu là DS) được định nghĩa7 là mức độ biệt hóa di truyền giữa 2 quần thể, được đo bằng cách so sánh tần số alen, hoặc kích thước alen đối với các marker microsatellite giữa các quần thể. Giá trị DS = 0 nếu kết quả phân tích không có sự khác biệt. Giá trị DS tối đa bằng 1 trong trường hợp không có alen chung ở mỗi locus. Giá trị lý thuyết của DS có thể chỉ ra cấu trúc quần thể hoặc dưới quần thể nếu ở đó có sự giao phối ngẫu nhiên và có độ lạc dòng di truyền thấp. Nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng các locus microsatellite trong việc nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa của các quần thể hoặc các loài quan hệ gần gũi, và vài đã đề xuất các cách tính khoảng cách di truyền mới cho mục đích này. Tuy nhiên, hiệu quả của những cách đo khoảng cách này trong việc thu được cấu trúc nhánh cây chính xác trong việc lập cây quan hệ di truyền vẫn còn không rõ ràng. Giá trị DS theo CavalliSforza và Edwards [9] và Nei [26] thường thể hiện xác xuất đạt được cấu trúc nhánh cây chính xác cao hơn các cách tính khoảng cách khác [39]. Trong việc ước lượng thời gian tiến hóa, giá trị DS theo Nei [26] và Golstein [19] thích hợp hơn cách tính DS khác [39]. Giá trị DS theo Reynolds [31] được thiết kế riêng cho các allozyme. Giá trị DS theo Nei [26], [27] dựa trên giả định rằng mọi sự khác biệt giữa các quần thể đều do sự lạc dòng di truyền và do đột biến. Giá trị DS được tính theo CavalliSforza và Edwards [9] cùng với giá trị DS được tính theo Golstein [19] dựa trên giả định duy nhất về sự lạc dòng di truyền. Ngoài ra, cách tính giá trị DS theo Nei (1978) [27] ưu việt hơn cách tính giá trị DS theo Nei (1972) [26] ở sự bao hàm việc hiệu chỉnh độ chệch cỡ mẫu. Lượng cá thể và số locus lấy mẫu có ảnh hưởng đến kết quả tính khoảng cách di truyền, nên tối thiểu 25 cá thể mỗi quần thể phải được sử dụng và từ 25 7 http://www.nature.com/nrg/journal/v5/n1/glossary/nrg1247_glossary.html 13
đến 30 locus microsatellite với 4 đến 10 alen mỗi locus phải được lập kiểu gen [7]. Cùng với những điều đã trình bày ở trên, và do 5 quần thể gà nghiên cứu có sự chênh lệch lớn về cỡ mẫu, gà Trới, gà Móng, gà Tè, gà Tiên Yên và gà Tò trong nghiên cứu có 60, 54, 42, 59 và 35 cá thể theo thứ tự, nên cách tính giá trị DS theo công bố của Nei năm 1978 [27] là phù hợp nhất cho nghiên cứu này. Cây quan hệ di truyền là sự biểu diễn bằng độ thị mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật hoặc các gen8. Takezaki và Nei [39] đã so sánh và xác định được phương pháp UPGMA [38] và phương pháp neighbor joining [34] thường cho kết quả tốt nhất khi lập cây. UPGMA là phương pháp đơn giản nhất, nhưng nhược điểm lớn của nó là giả định tốc độ tiến hoá của tất cả các quần thể giống nhau [28]. Ví dụ như, tốc độ đột biến là không đổi theo thời gian và đối với mọi dòng giống ở cây quan hệ di truyền. Điều này có nghĩa rằng mọi lá (nút đầu cuối của cây) đều cùng khoảng cách từ rễ. Trong thực tế, các nhánh cá thể rất khó có khả năng cùng tốc độ đột biến, nên UPGMA thường tạo ra cấu trúc nhánh cây sai. Phương pháp này tạo ra cây có rễ, nhưng việc tái lập rễ lại không thực hiện được. Việc lập cây dựa vào phương pháp này sẽ không chính xác khi quần thể gặp hiệu ứng thắt cổ chai (một hiện tượng tiến hóa trong đó tỉ lệ đáng kể của quần thể hoặc loài bị giết hoặc bị ngăn chặn sinh sản), hoặc gặp hiện tượng lạc dòng di truyền mạnh. Phương pháp neighbor joining [34] được sử dụng rộng rãi để xây dựng cây quan hệ di truyền từ dữ liệu khoảng cách di truyền. Không như phương pháp UPGMA, phương pháp này không yêu cầu giả định tốc độ tiến hóa không đổi nên không tạo ra cây có rễ. Mục tiêu của phương pháp neighbor joining là tối thiểu hóa chiều dài nhánh của cây. Khi cho trước khoảng cách chính xác, phương pháp này đảm bảo sẽ tạo ra cây đúng so với thực tế. Atteson [6] đã chứng minh rằng nếu khoảng cách di truyền có sai số rất nhỏ, thì vẫn nhận được cây quan hệ di truyền 8 http://www.nature.com/scitable/definition/phylogenetictree25 14
đúng, nghĩa là phương pháp neighbor joining có tính nghiêm ngặt, vững chắc. Đây là một đặc điểm quan trọng mà một vài phương pháp khác không có, ví dụ như phương pháp UPGMA [38]. Phương pháp neighbor joining còn có ưu điểm là cho giá trị bootstrap cao hơn [16]. Bootstrap là sự kiểm định đơn giản nhất về độ chính xác của cây quan hệ di truyền [17]. Lập bootstrap về cơ bản là kiểm tra xem liệu tập dữ liệu có hỗ trợ hay xác nhận cây ta vừa lập hay không. Việc này được thực hiện bằng cách lấy ngẫu nhiên các mẫu con trong tập dữ liệu, dựng cây từ chúng và tính toán tần số mà các phần khác nhau của cây được tạo ra trong những mẫu con ngẫu nhiên này. Nếu nhóm X được tìm thấy ở mọi cây lập từ các mẫu con, thì sự xác nhận bootstrap của nó là 100%, và nếu nhóm đó được tìm thấy chỉ 2/3 các cây mẫu con, thì sự xác nhận bootstrap của nó là 67%. Mỗi mẫu con đều cùng cỡ với dữ liệu gốc, được tạo ra bằng việc lấy mẫu ngẫu nhiên có hoàn lại. Đây là một kiểm định đơn giản, nhưng các phân tích bootstrap của các cây quan hệ di truyền đã biết (các quần thể virus tiến hóa trong phòng thí nghiệm) chỉ ra rằng, nói chung bootstrap là một thước đo tin cậy về tính chính xác của cây quan hệ di truyền, và giá trị 70% hoặc cao hơn cho biết xác suất cây đúng với thực tế là trên 95% [22]. Như vậy, dùng phương pháp neighbor joining dựng cây quan hệ di truyền dựa trên giá trị DS theo Nei (1978) [27] là phù hợp trong nghiên cứu này. 15
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cưu và đia điêm thu m ́ ̣ ̉ ẫu Đối tượng nghiên cứu gồm 60 cá thể gà Trới và 59 cá thể gà Tiên Yên lây ́ tại Trung tâm Chuyển giao Tiến bộ Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Hải Ninh, thị xã Móng Cái Quảng Ninh; 54 cá thể gà Móng (xuất xứ từ tỉnh Hà Nam) và 42 cá thể gà Tè (xuất xứ từ tỉnh Phú Thọ) đang được nuôi tại Trung tâm Nghiên cứu Gia cầm Thụy Phương thuộc Viện Chăn Nuôi Quốc Gia, Từ Liêm, Hà nội; và 35 cá thể gà Tò lấy tại huyện Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình. Cac ca thê ga đ ́ ́ ̉ ̀ ược chon theo nguyên t ̣ ắc hạn chế tối đa mối quan hệ huyết thống giữa chúng. 2.1.1 Gà Trới Theo Nguyễn Văn Tòng và Nguyễn Đình Duẩn [3], gà Trới (hình 1, 2) có các màu vàng, vàng đen, xám tro, thân hình bình thường mình dài cổ chân cao, có con chỏm lông đầu, có con chỏm lông dưới cằm. Một số con không có lông đầu, cằm nhưng vẫn thể hiện thân hình ngực nở thăn chắc đặc trưng của giống. Tỷ lệ nuôi sống qua các giai đoạn cao 9095%. Khối luợng cơ thể ổn định. Tuổi thành thục là 23 tuần tuổi. Năng suất trứng/mái/năm là 90 120 quả. Tỷ lệ thịt cao, thịt thơm ngon giàu a xít amin. 2.1.2 Gà Móng Theo Hồ Xuân Tùng và cộng sự [4], gà Móng (hình 3) trống có màu lông nâu đỏ, đỏ tía; con mái có lông màu đất thó, màu bạc. Cả gà trống và gà mái đều có mào nụ, chân vàng, mỏ vàng, thân hình chắc chắn. Giai đoạn từ 9 đến 20 tuần tuổi tỷ lệ nuôi sống của gà Móng con trống đạt 94%, con mái đạt 98%. Tuổi thành thục sinh dục trung bình của gà Móng là 161 ngày, sản lượng trứng/mái/năm đạt 83.6 quả. Khối lượng trứng bình quân của gà Móng lúc 38 tuần tuổi là 48 gam. Tỷ lệ trứng có phôi khá cao, đạt 87.2%; tỷ lệ nở/trứng có phôi khá thấp, đạt 82.1%. 16