Nâng cao các kỹ năng về di truyền, sinh sản và lai tạo giống bò thịt nhiệt đới- chương 18

Chia sẻ: Nguyen Vuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nâng cao các kỹ năng về di truyền, sinh sản và lai tạo giống bò thịt nhiệt đới. Chương 18: Chọn lọc với sự trợ giúp của dấu hiệu di truyền.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nâng cao các kỹ năng về di truyền, sinh sản và lai tạo giống bò thịt nhiệt đới- chương 18

Chän läc víi sù trî gióp cña dÊu hiÖu di truyÒn B.M. Burns, A.D. Herring, R.G. Holroyd, J.D. Bertram tèt vÒ sinh tr−ëng vµ khèi l−îng. Nh÷ng chiÕn Giíi thiÖu l−îc chän läc sö dông kÕt qu¶ cña EPDs vµ Chän läc víi sù trî gióp cña dÊu hiÖu (Marker EBVs ngµy cµng t¨ng ®· gãp phÇn vµo c¶i tiÕn di Assisted Selection-MAS) lµ sù phèi hîp c¸c truyÒn vµ ®¹t ®−îc nh÷ng môc ®Ých l©u dµi lµ th«ng tin vÒ dÊu hiÖu di truyÒn vµo mét ch−¬ng thiÕt kÕ viÖc kiÓm tra qua ®êi sau. C¶i tiÕn c¸c tr×nh chän läc ®èi víi nh÷ng tÝnh tr¹ng di truyÒn tÝnh tr¹ng, cã thÓ tÝnh to¸n trùc tiÕp vµ dÔ dµng ë nh÷ng ®éng vËt sèng, c¸c tÝnh tr¹ng víi hÖ sè di sè l−îng. øng dông thùc tiÔn nµy cña chiÕn l−îc truyÒn tõ trung b×nh ®Õn cao, vÝ dô nh÷ng tÝnh chän läc nh÷ng loµi vËt nu«i ®· vµ ®ang ®−îc tr¹ng vÒ sinh tr−ëng vµ thÓ träng, kh«ng ph¶i lµ t¨ng c−êng khi mµ b¶n ®å gen cña nh÷ng loµi vËt khã kh¨n qu¸ lín víi nhµ chän gièng. Tuy nhiªn, nu«i gÇn ®−îc hoµn chØnh. nh÷ng tÝnh tr¹ng kinh tÕ quan träng kh¸c nh− Trong ch−¬ng nµy, c¬ së cña viÖc ph¸t triÓn kh¶ n¨ng sinh s¶n, c¸c tÝnh tr¹ng vÒ th©n thÞt, chiÕn l−îc chän läc nµy sÏ ®−îc th¶o luËn cïng chØ cã thÓ ®−îc ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c lóc giÕt mæ víi viÖc th¶o luËn ng¾n gän vÒ nh÷ng dÊu hiÖu di (cïng víi mét vµi mèi t−¬ng quan kh«ng mong truyÒn, øng dông cña chóng trong qu¸ tr×nh x©y muèn), hiÖu qu¶ sö dông thøc ¨n, kh¶ n¨ng dùng b¶n ®å gen vµ x¸c ®Þnh c¸c locus cña c¸c kh¸ng bÖnh vµ ký sinh trïng, nh÷ng tÝnh tr¹ng tÝnh tr¹ng sè l−îng (QTL). h¹n chÕ bëi giíi tÝnh nh− lµ kh¶ n¨ng tiÕt s÷a, mÆc dï ®· ®−îc x¸c ®Þnh lµ cã di truyÒn, rÊt khã C¬ së cña MAS ®¸nh gi¸ vµ do ®ã rÊt khã kh¨n ®Ó c¶i tiÕn b»ng ViÖc c¶i tiÕn di truyÒn ®èi víi c¸c quÇn thÓ ®éng c¸ch chän läc. C¸c tÝnh tr¹ng thÞt xÎ vµ tÝnh tr¹ng vËt bÞ h¹n chÕ bëi mét thùc tÕ lµ hÇu hÕt c¸c tÝnh t¨ng tr−ëng cã hÖ sè tõ trung b×nh ®Õn cao vµ tr¹ng kinh tÕ quan träng cã b¶n chÊt lµ nh÷ng trung b×nh cã thÓ dïng chän läc ®Ó c¶i tiÕn ®−îc. tÝnh tr¹ng ®a gen vµ chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÒu Tuy nhiªn do sù quan t©m vÒ chiÕn l−îc vµ kinh yÕu tè m«i tr−êng vµ ph¸t triÓn. Nh×n chung tÕ ®èi víi gi¸ trÞ cña tÝnh tr¹ng thÞt xÎ, sù ®¸p øng kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®−îc kiÓu gen cña mét c¸ thÓ ®èi víi chän läc d−êng nh− lµ rÊt chËm. Tõ riªng lÎ nµo ®èi víi c¸c tÝnh tr¹ng kinh tÕ chØ nh÷ng khã kh¨n thùc tÕ cña viÖc kiÓm tra qua ®êi th«ng qua kiÓm tra kiÓu h×nh. Nh÷ng tÝnh tr¹ng sau ®èi víi gi¸ trÞ phÈm chÊt thÞt xÎ, kÕt hîp víi lo¹i nµy ®−îc gäi lµ tÝnh tr¹ng sè l−îng vµ c¸c c¸c tÝn hiÖu cña thÞ tr−êng trong n−íc vµ xuÊt locus ®a gen cã liªn quan ®−îc gäi lµ “c¸c locus khÈu nh»m c¶i tiÕn toµn bé chÊt l−îng thÞt vµ tÝnh tr¹ng sè l−îng” (QTL). mét vµi mèi t−¬ng quan kh«ng cã lîi trong qu¸ tr×nh sinh tr−ëng, cÇn thiÕt ph¶i x¸c ®Þnh sím Nh÷ng chiÕn l−îc chän läc truyÒn thèng trong hoÆc muén nh÷ng gen sinh tr−ëng nÕu chóng cã c¸c ch−¬ng tr×nh chän gièng ®éng vËt dùa trªn mÆt víi nh÷ng kü thuËt kh¸c ®Ó c¶i tiÕn di truyÒn viÖc sö dông li sai dù kiÕn ë ®êi sau (EPDs -USA) nh÷ng tÝnh tr¹ng nµy. hoÆc gi¸ trÞ gièng −íc tÝnh (EBVs –Australia). Nh÷ng gi¸ trÞ nµy ®−îc x¸c ®Þnh tõ viÖc −íc tÝnh ViÖc lËp b¶n ®å c¸c gen liªn quan ®Õn c¸c tÝnh thèng kª sinh häc ®èi víi c¸c gi¸ trÞ gièng dù tr¹ng kinh tÕ ®¬n hoÆc ®a gen t¹o ra kh¶ n¨ng ¸p ®o¸n qua n¨ng suÊt cña tõng c¸ thÓ vµ hä hµng dông chän läc víi sù trî gióp cña dÊu hiÖu th©n thuéc cña nã. Nh÷ng gi¸ trÞ nµy ®−îc dùa (MAS), ph−¬ng ph¸p nµy hy väng sÏ c¶i tiÕn ®¸p trªn −íc l−îng ph−¬ng sai cña quÇn thÓ do nh÷ng øng di truyÒn nhê ¶nh h−ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c hiÖu øng di truyÒn céng gép ®em l¹i vµ nh÷ng vµ thêi gian chän läc. Sù cÊy chuyÓn gen tõ mét ¶nh h−ëng kh¸c n÷a. Víi sù ra ®êi cña c¸c gièng hoÆc loµi gia sóc nµy vµo mét gièng hoÆc ph−¬ng ph¸p thèng kª nh− ph−¬ng ph¸p −íc loµi gia sóc kh¸c ®· ®−îc xem nh− lµ mét øng l−îng tuyÕn tÝnh kh«ng lÖch tèt nhÊt (Best Linear dông cô thÓ cña MAS. H¬n n÷a, x¸c ®Þnh vÞ trÝ Unbiased Prediction-BLUP), vµ sù ph¸t triÓn cña nh÷ng gen phï hîp sÏ lµ b−íc ®Çu tiÕn tíi sù kü thuËt m¸y tÝnh hiÖn ®¹i, viÖc ph©n tÝch c¬ së ph©n lËp chóng, ph©n tÝch kiÓu ho¹t ®éng cña d÷ liÖu vÒ quÇn thÓ gièng sö dông nh÷ng m« chóng, ®iÒu khiÓn chóng b»ng nh÷ng ®ét biÕn h×nh ®éng vËt phøc t¹p vµ rót gän ®· cung cÊp gen vµ c¸c ph−¬ng ph¸p chuyÓn gen. Tuy nhiªn, nh÷ng gi¸ trÞ vÒ EPDs vµ EBVs gióp cho viÖc x¸c sù øng dông thùc tÕ cña nh÷ng chiÕn l−îc nµy ®· ®Þnh nh÷ng gia sóc h¹t nh©n cã nh÷ng ®Æc tÝnh bÞ nh÷ng c¶n trë ®Çu tiªn do sù thiÕu dÊu hiÖu di truyÒn cho nh÷ng loµi gia sóc phæ biÕn. 105
Sù ph¸t hiÖn ra nh÷ng gen chÝnh ¶nh h−ëng ®Õn thuËt sao chÐp ®ång thêi nh÷ng sîi bæ sung cña nh÷ng tÝnh tr¹ng sè l−îng hiÖn lµ kh¶ thi cïng ph©n tö AND ®Ých ë hµng lo¹t nh÷ng chu kú cho víi mét sè l−îng lín dÊu hiÖu di truyÒn cã s½n tíi khi thu ®−îc sè l−îng mong muèn). Ch¼ng trong toµn bé hÖ gen. Mét vµi nhãm marker h¹n, nh÷ng s¶n phÈm cã chiÒu dµi lµ 75-250 bp, trong ®ã gåm c¸c nhãm m¸u, nh÷ng sù kh¸c ®−îc tæng hîp víi robot vµ nh÷ng m¸y gi¶i tr×nh nhau cña protein s÷a qua ®iÖn di, ®a h×nh ®é dµi tù ADN tù ®éng. Hai hoÆc nhiÒu h¬n ®o¹n c¾t giíi h¹n (RFLP), nh÷ng ®o¹n ADN ®a microsatelites cã thÓ ®−îc ph©n tÝch ®ång thêi h×nh ®−îc khuyÕch ®¹i ngÉu nhiªn (RAPD), mini më ra kh¶ n¨ng míi ph©n tÝch di truyÒn mét sè vµ microsatellites ®· ®−îc ph©n biÖt riªng lÎ vµ l−îng mÉu lín. Bëi sù ®a h×nh ®é dµi c¸c ®−îc ®Æc tÝnh ho¸ víi môc ®Ých ph¸t hiÖn trùc microsatellites cã thÓ lµ do sù kh¸c biÖt tõ 1 hoÆc tiÕp sù ®a h×nh cña ®éng vËt vµ thùc vËt ë møc ®é 2 cÆp bp, nh÷ng sù kh¸c nhau nµy cã thÓ x¸c ADN. Microsatellites ®−îc coi lµ dÊu hiÖu di ®Þnh ®−îc b»ng sö dông kü thuËt PCR vµ kü truyÒn quan träng nhÊt víi sù ®a h×nh cao, bëi thuËt gi¶i tr×nh tù. Microsatelites th«ng th−êng v× chóng cã mÆt ë kh¾p n¬i, ph©n bè ®ång ®Òu ®−îc xem nh− nhãm lý t−ëng cña gen chØ thÞ kh¾p hÖ gen, h¬n n÷a Microsatellites cung cÊp (marker) cho mét b¶n ®å liªn kÕt chung trong mét kü thuËt nhanh chãng ®Ó x©y dùng nh÷ng nh÷ng loµi quan träng trong n«ng nghiÖp, Mét b¶n ®å liªn kÕt gióp cho viÖc x¸c ®Þnh nh÷ng b¶n ®å nh− vËy ®· lo¹i bá viÖc dù tr÷ vµ vËn locus tÝnh tr¹ng sè l−îng (QTL) cÇn quan t©m. chuyÓn c¸c mÉu chuÈn, chØ cÇn mét so s¸nh c¸c tr×ng tù míi vµ ®iÒu kiÖn tèi −u cho PCR lµ ®ñ. TiÒm n¨ng cña nh÷ng dÊu hiÖu di truyÒn nh− lµ V× vËy, microsatelites lµ nh÷ng gen chØ thÞ lùa nh÷ng chÊt ®¸nh dÊu hay nh·n m¸c ®Ó theo dâi chän ®Ó ph¸t triÓn b¶n ®å liªn kÕt ë bß. nh÷ng vÞ trÝ ®Æc biÖt trªn nhiÔm s¾c thÓ hoÆc nh÷ng locus trong hÖ gen vµ nh÷ng øng dông cã Qu¸ tr×nh t¸ch riªng vµ ®Æc tÝnh ho¸ cña c¸c dÊu thÓ trong c¸c tr−¬ng tr×nh chän gièng ®Æc biÖt lµ hiÖu microsatelites sö dông ®Ó thiÕt lËp mét b¶n øng dông trong sµng läc c¸c gen ®¬n lÎ cã ¶nh ®å di truyÒn hoÆc b¶n ®å liªn kÕt, sÏ kh«ng ®−îc h−ëng tíi c¸c tÝnh tr¹ng kinh tÕ quan träng tõ c¸c th¶o luËn mét c¸ch cô thÓ trong ch−¬ng nµy. Khi hÖ gen kh¸c hiÖn ®ang ®−îc quan t©m nhiÒu. Mét nh÷ng microsatelites ®· ®−îc nhËn biÕt, chóng lîi Ých quan träng cña d÷ liÖu ph©n tö vÒ nh÷ng ®−îc sö dông ®Ó ph¸t triÓn, trong tr−êng hîp nµy kiÓu gen cô thÓ lµ chóng kh«ng bÞ ¶nh h−ëng bëi lµ mét b¶n ®å liªn kÕt hoÆc b¶n ®å di truyÒn ë ®iÒu kiÖn m«i tr−êng vµ cã thÓ biÕt ch¾c ch¾n bß. kh«ng cÇn chê ®Õn khi cã ®−îc c¸c th«ng tin quan s¸t ®−îc vÒ n¨ng suÊt míi ®−a ra c¸c quyÕt B¶n ®å liªn kÕt vËt lý vµ di truyÒn ®Þnh trong c«ng t¸c gièng. HiÖn ®ang cã 2 chiÕn l−îc c¬ b¶n ®Ó lËp b¶n ®å. DÊu hiÖu di truyÒn microsatellites LËp b¶n ®å vËt lý bao gåm sù ®Þnh vÞ c¸c gen trªn nhiÔm s¾c thÓ b»ng ph−¬ng ph¸p vËt lý Mét sè dÊu hiÖu di truyÒn kh¸c nhau ®· ®−îc ®Ò kh«ng liªn quan ®Õn gi¶m ph©n, vÝ dô, sù di cËp tãm t¾t ë trªn. Lîi Ých cña nh÷ng dÊu hiÖu di truyÒn tÕ bµo soma vµ sù lai cña c¸c tÕ bµo Soma truyÒn microsatellites sÏ ®−îc th¶o luËn tãm t¾t ë hoÆc lËp b¶n ®å SYNTENY, lai t¹i chç b»ng ®©y. ph−¬ng ph¸p lai huúnh quang vµ ®iÖn di fulse field. LËp b¶n ®å di truyÒn vµ tiÕp theo x©y dùng Nh÷ng locus víi sù nh¾c l¹i cña mét vµi cÆp baz¬ nh÷ng b¶n ®å di truyÒn cho hÖ thèng ®éng vËt ®· (tËp hîp cña 1 cÆp, 2 cÆp, 3 cÆp, 4 cÆp nucleotit) ®−îc b¾t ®Çu tõ n¨m 1913 cïng víi sù c«ng bè ®−îc gäi lµ microsatellites hoÆc ®a h×nh nh÷ng b¶n ®å nhiÔm s¾c thÓ giíi tÝnh X cña ruåi dÊm ®o¹n cã tr×nh tù ®¬n gi¶n. Microsatelites quan (Drosphila). Ng−îc l¹i víi b¶n ®å vËt lý, kü thuËt träng nh− lµ mét c«ng cô dÊu hiÖu bëi v× chóng nµy phô thuéc vµo qu¸ tr×nh gi¶m ph©n vµ tÇn sè xuÊt hiÖn ë tÇn sè cao ë kh¾p n¬i trong hÖ gen t¸i tæ hîp. ®éng vËt cã vó khi ®é lín cña c¸c microsatelites trong hÖ gen tõ 50.000 ®Õn 60.000 cÆp baz¬, nã Cã nh÷ng gen ph©n li ®éc lËp trong suèt qu¸ cã tÝnh ®a h×nh cao, so s¸nh víi tr×nh tù mÉu dß tr×nh gi¶m ph©n, kÕt qu¶ lµ vÞ trÝ cña chóng ë trªn vµ minisaterlites duy nhÊt. Mét vµi tr−êng hîp ®· nhiÔm s¾c thÓ kh«ng t−¬ng ®ång, hoÆc chóng tån ®−îc th«ng b¸o lµ cã tíi h¬n 10 allen trªn mét t¹i riªng biÖt c¸ch xa nhau theo quy luËt tù nhiªn locus, chóng xuÊt hiÖn vµ ph©n bè ®Òu kh¾p hÖ trªn nhiÔm s¾c thÓ t−¬ng ®ång. Tuy nhiªn trong gen cña ®éng vËt cã vó, ng−îc l¹i minisatelites, nhiÒu tr−êng hîp mét sè gen nhÊt ®Þnh vµ v× c¸c ®−îc hîp l¹i quanh nh÷ng ®o¹n cuèi cña nhiÔm ®Æc tÝnh mµ chóng kiÓm so¸t ®−îc di truyÒn cïng s¾c thÓ (telomeres) vµ dÔ rµng ph¸t hiÖn b»ng kü nhau, chóng liªn kÕt vµ ë cïng trªn mét nhiÔm thuËt PCR (Polymerase Chain Reaction – kü s¾c thÓ. 106
Qua sö dông lai ph©n tÝch cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc Hai chiÕn l−îc cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó nhËn biÕt nh÷ng gen liªn kÕt, sau ®ã dùa vµo nh÷ng gen nh÷ng gen chÝnh. Kü thuËt gen dù tuyÓn ®¸nh gi¸ nµy cho phÐp x©y dùng b¶n ®å liªn kÕt, b¶n ®å di hiÖu qu¶ cña gen dù tuyÓn, ®· biÕt chøc n¨ng truyÒn hoÆc b¶n ®å t¸i tæ hîp cña mçi nhiÔm s¾c sinh lý cña nã ®èi víi nh÷ng tÝnh tr¹ng quan t©m, thÓ. Ph−¬ng ph¸p lai ph©n tÝch ®−îc ph¸t minh ra trong khi ®ã, cloning ®Þnh vÞ bao gåm viÖc b·o ®Ó ph©n tÝch nh÷ng mèi quan hÖ liªn kÕt gi÷a c¸c hoµ hÖ gen b»ng nh÷ng dÊu hiÖu vµ sau ®ã ®¸nh gen vµ x¸c ®Þnh tû lÖ phÇn tr¨m t¸i tæ hîp gen, gi¸ hiÖu qu¶ cña mçi marker trªn tÝnh tr¹ng. C¶ 2 ®−îc sinh ra bëi sù b¾t chÐo víi nhau gi÷a c¸c kü thuËt ®ßi hái ch−¬ng tr×nh gièng ph¶i ®−îc nhiÔm s¾c thÓ (trao ®æi chÐo) trong qu¸ tr×nh s¶n thiÕt kÕ cÈn thËn bao gåm vÊn ®Ò lai vµ lai ng−îc sinh giao tö. Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ ®−îc sö theo nh÷ng h−íng kh¸c nhau hoÆc nh÷ng dßng dông nh− mét phÐp ®o kho¶ng c¸ch di truyÒn bß kh¸c nhau, ph©n tÝch nh÷ng dÊu hiÖu di gi÷a 2 locus trªn b¶n ®å di truyÒn. Kho¶ng c¸ch truyÒn ®Ó x¸c ®Þnh kiÓu gen ®éng vËt t¹i nh÷ng nµy ®−îc ®o theo ®¬n vÞ b¶n ®å (mu), vµ mét tÇn locus ®¸nh dÊu vµ ph©n tÝch thèng kª ®Ó kiÓm tra sè trao ®æi chÐo 1% gi÷a 2 gen t−¬ng ®−¬ng víi ®é dµi ®o¹n liªn kÕt vµ tÇm quan träng cña ¶nh mét ®¬n vÞ trªn b¶n ®å. Kho¶ng c¸ch nµy còng h−ëng cña gen. ®−îc ®o theo ®¬n vÞ centi Morgan (cM), ®Ó tá Víi kü thuËt gen dù tuyÓn, 1 gen x¸c ®Þnh, s¶n lßng tr©n träng víi nhµ Di truyÒn häc Morgan. phÈm cña nã ®· biÕt, cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn con Sö dông nh÷ng dÊu hiÖu di truyÒn thÝch hîp ®−êng trao ®æi chÊt liªn quan tíi mét vµi ®Æc tÝnh trong lai lµm cho c¸c nhµ di truyÒn häc cã kh¶ kiÓu h×nh. Mét thö nghiÖm sau ®ã ®−îc lµm ®Ó n¨ng tÝnh to¸n tÇn sè t¸i tæ hîp gi÷a nh÷ng locus kÕt hîp nh÷ng sai kh¸c di truyÒn víi nh÷ng sai liªn kÕt nh− tû lÖ phÇn tr¨m thÕ hÖ con ch¸u biÓu kh¸c kiÓu h×nh. Mét vÝ dô kinh ®iÓn vÒ kü thuËt hiÖn nh÷ng kiÓu h×nh t¸i tæ hîp t−¬ng hç. Khi gen dù tuyÓn lµ mét nghiªn cøu trong ®ã c¸c nhµ kho¶ng c¸ch di truyÒn gi÷a c¸c locus t¨ng, nhiÒu khoa häc ®ång thêi ®· −íc l−îng nh÷ng tÇn sè trao ®æi chÐo x¶y ra, ®Æc biÖt trao ®æi chÐo ®«i alen, ¶nh h−ëng cña allen ë locus ®¬n lÎ vµ ®· g©y ra sù −íc tÝnh tÇn sè trao ®æi chÐo thÊp vµ ph−¬ng sai ®a h×nh vÒ kiÓu gen ®Ó b¾t ®Çu nghiªn do ®ã kho¶ng c¸ch trªn b¶n ®å còng ®−îc −íc cøu vai trß cña ®a h×nh cña apolipoprotenin E tÝnh kh«ng chÝnh x¸c. Do ®ã ®Ó hiÖu chØnh l¹i trong x¸c ®Þnh kiÓu cÊu tróc di truyÒn d−íi sù nh÷ng ¶nh h−ëng cña nhiÒu ®iÓm trao ®æi chÐo, biÕn thiªn kiÓu h×nh trong 3 phÐp ®o chuyÓn ho¸ mét sè kü thuËt (Haldan vµ Kosanh) ®· ®−îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ kho¶ng c¸ch trªn b¶n ®å chÝnh lipit. Mét thÝ dô kh¸c lµ sö dông gen acid α- x¸c h¬n. §Õn nay, c¸c b¶n ®å di truyÒn cña trªn glucosidase trong ®iÒu trÞ bÖnh Pompe ë bß do 100 loµi ®· ®−îc c«ng bè, tÊt c¶ dùa vµo quan møc ®é ho¹t ®éng cña enzym lµ rÊt thÊp ë nh÷ng ®iÓm logic cña Sturtevant: trËt tù gen trªn nhiÔm ®éng vËt bÖnh. MÆc dï vËy, nh÷ng giíi h¹n hiÓn s¾c thÓ cã thÓ ®−îc x¾p xÕp thµnh hµng cña nhiªn cña ph−¬ng ph¸p nµy vÉn ®ang tån t¹i. Gen nh÷ng dÊu hiÖu di truyÒn. dù tuyÓn ph¶i ®−îc nhËn biÕt bëi ph−¬ng ph¸p lo¹i trõ vµ th«ng tin vÒ sinh lý, ho¸ sinh cña hÖ Sù kh¸c nhau quan träng gi÷a b¶n ®å vËt lý vµ gen cßn ch−a ®Çy ®ñ lµ mét h¹n chÕ. H¬n n÷a, b¶n ®å di truyÒn/liªn kÕt/ t¸i tæ hîp: lµ kho¶ng dÊu hiÖu di truyÒn còng ph¶i cã s½n ®èi víi c¸ch ®o trªn b¶n ®å vËt lý lµ kho¶ng c¸ch thùc tÕ nh÷ng gen nµy ®Ó x¸c ®Þnh sù kh¸c nhau vÒ kiÓu trong khi ®ã nh÷ng kho¶ng c¸ch nµy ë b¶n ®å di gen ë gen dù tuyÓn. truyÒn chØ lµ t−¬ng ®èi do sù kh¸c nhau trong tû lÖ t¸i tæ hîp. B¶n ®å di truyÒn còng lµ b¶n ®å Qu¸ tr×nh ®Þnh vÞ gen theo vÞ trÝ trªn ®−îc coi lµ ®−êng th¼ng nh− b¶n ®å vËt lý, kh«ng nhÊt thiÕt b¶n ®å nhiÔm s¾c thÓ ban ®Çu “di truyÒn ng−îc”. ph¶i c©n xøng. Nh÷ng ®iÓm nãng, ¶nh h−ëng Kh¶ n¨ng øng dông “ di truyÒn ng−îc” trong giíi tÝnh vµ loµi ë nh÷ng vïng kh¸c nhau lµ tÊt c¶ ch−¬ng tr×nh chän gièng ®· ®−îc quan t©m tõ nh÷ng lý do ®Ó gi¶i thÝch hiÖn t−îng nµy. giai ®o¹n rÊt sím theo quan ®iÓm lý thuyÕt. Ng−êi ta cho r»ng qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh vÞ trÝ gen B¶n ®å gen ®éng vËt còng nh− b¶n ®å gen ng−êi, trªn b¶n ®å lµ kh«ng “ng−îc” mµ lµ di truyÒn ë ®· ®−îc biªn so¹n trªn nÒn t¶ng cña 2 môc ®Ých d¹ng thuÇn khiÕt nhÊt, kh«ng bÞ pha trén bëi riªng biÖt: 1) cung cÊp nguån cho ph©n tÝch di nh÷ng ¶nh h−ëng nµo ®ã cña ho¸ sinh, sinh häc truyÒn vµ thao t¸c di truyÒn, vµ 2) gióp ph©n tÝch tÕ bµo hoÆc sinh lý, v× thÕ mµ thuËt ng÷ cloning tiÕn ho¸ vÒ tæ chøc hÖ gen ®éng vËt cã vó. ®Þnh vÞ ®−îc chÊp nhËn gÇn ®©y. KÕ ho¹ch cho viÖc ®Þnh vÞ gen b»ng kü thuËt nµy b¾t ®Çu víi Gen dù tuyÓn vµ chiÕn l−îc Cloning viÖc tËp hîp c¸c hÖ ph¶ m« t¶ nh÷ng gen chÞu ®Þnh vÞ tr¸ch nhiÖm ®−îc ph©n lËp. Nh÷ng gia ®×nh ®· ®−îc thiÕt kÕ nµy ®−îc nghiªn cøu sö dông c¸c 107
c«ng cô dÊu hiÖu di truyÒn vµ ETL (locus tÝnh Nghiªn cøu nhËn biÕt QTL cho tr¹ng kinh tÕ) quan t©m. Ph¸t triÓn b¶n ®å di truyÒn hay b¶n ®å liªn kÕt, dùa vµo kho¶ng c¸ch nh÷ng tÝnh tr¹ng kinh tÕ quan träng t−¬ng ®èi ®èi lËp víi kho¶ng c¸ch thùc tÕ cña C¸c b−íc ®Ó nhËn biÕt QTL cho nh÷ng tÝnh tr¹ng b¶n ®å vËt lý, øng dông tÇn sè t¸i tæ hîp ë giai kinh tÕ quan träng (tÝnh tr¹ng sinh tr−ëng vµ th©n ®o¹n gi¶m ph©n, víi dÊu hiÖu di truyÒn ®−îc liªn thÞt) ®−îc thÓ hiÖn d−íi ®©y: kÕt chÆt chÏ víi ETL ®Ó cã tèc ®é t¸i tæ hîp thÊp vµ v× thÕ ®−îc di truyÒn cïng nhau. Mét dÊu hiÖu X©y dùng ch−¬ng tr×nh gièng (marker) nh− vËy cã thÓ phï hîp cho môc ®Ých D÷ liÖu ®· ®−îc ph¸t triÓn ë nh÷ng gia ®×nh bß chän läc. Nh÷ng kü thuËt thèng kª ph¶i ®−îc sö thuÇn chñng Brahman (B) vµ Angus (A) («ng bµ dông vµ v« sè c¸c kü thuËt ®−îc m« t¶ ®Õn lóc néi ngo¹i vµ bè mÑ), F1 Brahman x Angus ( 1/2 nµy ®· chØ ra nh÷ng bÊt lîi cña kü thuËt. B 1/2A) vµ F1 Angus x Brahman ( 1/2 B 1/2A)( HÖ gen bß ®· ®−îc b¸o c¸o vµo kho¶ng 28 M bè mÑ), vµ F2 Brahman x Angus ( F2BA), 3/4 (Morgan) (2800cM – 1M =100cm). Kho¶ng Brahman x 1/4Angus (3/4BA) vµ 3/4 Angus c¸ch hÖ gen 20 cM th«ng th−êng ®−îc xem nh− x1/4Brahman(3/4A1/4B) ®−îc s¶n sinh th«ng thÝch hîp cho viÖc sö dông nhiÒu marker liªn kÕt qua cÊy chuyÓn ph«i (MOET) (xem ¶nh 1). S¬ cho kho¶ng c¸ch trªn b¶n ®å QTL, vµ theo ®óng ®å giao phèi bao gåm 4 lÇn nh¾c l¹i cña tÊt c¶ môc ®Ých cña hÇu hÕt b¶n ®å gen ®éng vËt ®· nh÷ng con lai gi÷a Brahman, Angus, F1 1/2 B x ®−îc thiÕt kÕ trong thêi gian gÇn ®©y. §iÒu nµy 1/2A vµ F1 1/2 x B 1/2A bß ®ùc vµ c¸i cho ph«i, ®· trë thµnh môc ®Ých hiÖn thùc bëi v× ®· s½n cã vµ 218 bß Brahman x Hereford ®−îc sö dông lµ c¸c mÉu dß t¸ch dßng ADN, kü thuËt RFLPs vµ bß nhËn ph«i. 209 bª cho ph«i con dïng trong nh÷ng locus cã biÕn ®éng lín rÊt h÷u Ých nh− nghiªn cøu nµy ®−îc tËp hîp tõ mét thÝ nghiÖm minisaterlites vµ microsaterlites, c¸c c«ng cô nµy cã xÊp xØ 620 bª víi 20 con lµ anh em ruét trong ®· dÉn tíi nh÷ng c«ng bè gÇn ®©y vÒ b¶n ®å liªn mçi gia ®×nh. kÕt trªn bß (BARENDSE vµ céng sù. 1994; H×nh 1: Ch−¬ng tr×nh lai gièng BISHOP vµ céng sù. 1994). B¶n ®å liªn kÕt 20 cM sÏ ®ßi hái më réng kho¶ng c¸ch tèi thiÓu Thu thËp vµ ph©n tÝch d÷ liÖu b»ng 125 marker th«ng tin ®−îc ph©n bè ®ång 1. Mét d·y dÊu hiÖu di truyÒn Microsatelite ®· ®Òu. Tuy nhiªn, tÇn sè 250 marker ph©n bè ngÉu ®−îc t¸ch ra vµ m« t¶ (Xem H×nh 2). nhiªn ®Ó bao phñ 90% bé gen bß víi kho¶ng c¸ch 20 cm. Trong khi sö dông hiÖu qu¶ b¶n ®å H×nh 2: Nh÷ng mÉu cÊu tróc microsatelite vµ ¶nh nhiÔm s¾c thÓ vµ hiÖn t−îng liªn kÕt sÏ gi¶m yªu cÇu sè marker nhá h¬n 200, mong muèn ®Ó cã Designed Breeding Program nh÷ng kho¶ng c¸ch chÝnh x¸c lµ kh«ng thùc tÕ. Angus Brahman Do ®ã, ë giai ®o¹n nµy viÖc t×m kiÕm ®Ó x¸c ®Þnh P1 P2 A1A1 QTL sö dông dÊu hiÖu di truyÒn, ®iÒu quan träng A2A2 lµ x©y dùng cÈn thËn ch−¬ng tr×nh gièng bao F1 gåm lai vµ lai ng−îc nh÷ng dßng hoÆc gièng bß A1A2 kh¸c nhau. Ch¼ng h¹n, gièng Angus cã ®Æc tÝnh B1 F2 B2 sinh tr−ëng vµ th©n thÞt tèt vµ gièng Brahman cã A1A1 A1A2 A1A1 A1A2 A2A2 A1A2 A2A2 1/2 1/2 1/4 1/2 1/4 1/2 1/2 sù thÝch nghi tèt víi m«i tr−êng nhiÖt ®íi sÏ lµ nh÷ng gièng cã lîi ®Ó sö dông trong ch−¬ng phãng x¹ tù ghi chøng minh nh÷ng kiÓu gen kh¸c tr×nh gièng. Mét lÇn n÷a ®iÒu nµy ®· ®¹t ®−îc, sù nhau ( nh÷ng cÆp alen kh¸c nhau) ®èi víi nh÷ng ®éng ph©n tÝch dÊu hiÖu di truyÒn ph¶i ®−îc sö dông vËt kh¸c nhau vÒ mét microsatellite marker cô thÓ. ®Ó nhËn biÕt kiÓu gen ®éng vËt t¹i c¸c locus marker vµ ph©n tÝch thèng kª ®Ó thö ®é m¹nh cña liªn kÕt vµ ®é lín cña c¸c ¶nh h−ëng di truyÒn. Mét vµi kÕt qu¶ tõ qu¸ tr×nh nghiªn cøu ®−îc thùc hiÖn c¸ch ®©y kho¶ng 6 n¨m, trong ch−¬ng tr×nh lai t¹o gièng bß Brahman vµ Angus ®−îc giíi thiÖu nh− mét vÝ dô d−íi ®©y. 108
(xem h×nh 5). §èi víi mçi kiÓu gen vµ nhiÔm Microsatellite Marker s¾c thÓ, ph−¬ng ph¸p thèng kª cña (HALEY vµ KNOTT 1992) ®−îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ High frequency vÞ trÝ cña ETL ®−îc gi¶ ®Þnh v× nã ®· tr−ît Evenly distributed trªn nhiÔm s¾c thÓ. Highly polymorphic 264 bp Mendelian inheritance H×nh 4: B¶n ®å di truyÒn/liªn kÕt cña nhiÔm s¾c thÓ 262 bp Easy PCR detection sè 1 258 bp Automation Portability Genetic Map - Chromosome 1 CHROMOSOME 1 TEXAN USDA 0. 0 HORND B 64 38 M 5. 6 TGLA49 6. 4 5. 7 BM6438 AGLA17 COL6A1 2. ¤ng bµ, bè mÑ con ch¸u ®· ®−îc cho ®iÓm 26.2 RM95 23 .5 RM095 theo d·y microsatelite dÊu hiÖu di truyÒn. 41.5 BM4307 SST? 10 .2 5. 3 I LSTS004 BM4307 51.9 T GLA57 17. 4 55. 5 TEXAN14 (BB C2N) 59. 1 BM1312 3. TÊt c¶ nh÷ng tÝnh to¸n vÒ liªn kÕt vµ tiÕp sau I NRA011 UMPS B 13 12 M 71. 1 BM6506 13. 5 BM6506 b¶n ®å liªn kÕt ®· ®−îc hoµn thµnh, sö dông 92.2 96. 4 CSSM32 TEXAN6 (A20C) SST 18 .0 BR 27 24 BM864 phÇn mÒm CRI – MAP V4.2 ®Ó ph©n tÝch sù 118.9 BL28 9. 8 6. 9 T A13 GL 0 BL2 8 120.1 BM 4 182 8. 6 liªn kÕt (Green et al. 1990). øng dông phÇn 123.1 BM3205 BM1824 124.0 MAF 46 6. 5 TF M F B 8 A 46, M14 mÒm m¸y tÝnh nµy chia nh÷ng dÊu hiÖu vµo 20. 3 BM3205 nh÷ng nhãm liªn kÕt dùa vµo mét ®iÓm ®«i – LOD >3.0 vµ s¾p xÕp trong nh÷ng nhãm sö dông ph©n tÝch liªn kÕt nhiÒu ®iÓm (BULD H×nh 5: Gièng cña b¶n ®å gèc cña nhiÔm s¾c thÓ sè 1 vµ FLIPS). Sau x¾p xÕp ban ®Çu, dïng phÇn mÒm CHROMPIC cña CRI-MAP V2.4 ®−îc B ree d o f O rig i n M a p re e sö dông ®Ó nhËn biÕt trao ®æi chÐo kÐp cã C h ro m o so m e 1 mÆt trong d÷ liÖu (h×nh 3). D÷ liÖu trao ®æi 118.9 123.1 124.0 120.1 26.2 41.5 51.9 55.5 59.1 71.1 92.2 96.4 0.0 5.6 chÐo kÐp nµy ®−îc ph©n tÝch l¹i ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña chóng b»ng c¸ch ch¹y l¹i nh÷ng M AT ER N A L ph¶n øng PCR, nh÷ng kÕt qu¶ ®−îc cho ®iÓm P AT ER N A L l¹i. Nh÷ng thñ tôc nµy gi¶m tíi møc tèi thiÓu F1 B A x F1 A B F2 B A sè lçi m¾c ph¶i trong d÷ liÖu. TiÕp theo, 1 b¶n ®å liªn kÕt cho quÇn thÓ nµy ®· ®−îc ®−a F a m ily 3 4 ra (Xem H×nh 4). H×nh 3: KÕt qu¶ sö dông CHROMPIC cho nhiÔm s¾c thÓ 1 X¸c ®Þnh vÞ trÝ cña cña nh÷ng vÞ trÝ ETL ®· ®−îc ®¸nh gi¸ víi ®iÓm LOD ≥2.0 ®èi víi nh÷ng liªn kÕt gi÷a tÝnh tr¹ng ®· ®−îc ®iÒu tra nghiªn cøu. Chrompic Output Tµi liÖu ®Ò xuÊt r»ng ng−ìng LOD ë gi÷a 2.0 vµ 3.0, tuú theo kÝch cì gen, lµ thÝch hîp ®Ó lo¹i bá Chromosome 1 nh÷ng gi¶ thiÕt kh«ng cã sù hiÖn diÖn cña ETL. Trong nghiªn cøu cæ ®iÓn, Morton vµ McLean 2860 (Sire) F1BA x X3713 (Dam) 3403 F2 BA (1974) ®· ph¸t hiÖn ®−îc nh÷ng gen chÝnh, nh÷ng gen nµy cã gi¸ trÞ kiÓu gen cña c¸c ®ång -1--100011 --1-1 --100011 --1 2 Maternal Chromosome hîp tö xen kÏ kh¸c nhau Ýt nhÊt 1 ®é lÖch tiªu -0--00--01 111-1 --00--01 111- 1 Paternal Chromosome chuÈn vÒ kiÓu h×nh. Trong nghiªn cøu, viÖc ph¸t hiÖn hiÖu lùc cña gen chÝnh ¶nh h−ëng lªn mét tÝnh tr¹ng ®· ®−îc thö nghiÖm øng dông ⎟2a⎟/δP, ë ®©y δP lµ ®é lÖch chuÈn kiÓu h×nh ®−îc tÝnh tõ 4. D÷ liÖu vÒ sinh tr−ëng vµ thÞt xÎ ®· ®−îc tËp sè trung b×nh b×nh ph−¬ng tõ m« h×nh rót gän. hîp ë tÊt c¶ thÕ hÖ con ch¸u. Mét vÝ dô vÒ QTL cho diÖn tÝch m¾t c¬, mét gen 5. Sö dông mét sè kü thuËt thèng kª ®Ó nhËn chÝnh cã tiÒm n¨ng ®−îc giíi thiÖu ë H×nh 6 biÕt nh÷ng ®iÓm t¸i tæ hîp nhiÔm s¾c thÓ vµ ®Ó Ên ®Þnh gièng gèc cña c¸c alen trªn nhiÔm s¾c thÓ ®−îc di truyÒn thuéc bè vµ thuéc mÑ 109
H×nh 6: QTL cña diÖn tÝch m¾t c¬ REA BT A 5 1 8. 00 Likelih ood Ra tio 1 6. 00 1 4. 00 1 2. 00 1 0. 00 8. 00 6. 00 4. 00 2. 00 0. 00 0 20 40 60 80 1 00 120 cM 8.69 cm2 AA17 1.10 σ P KÕt luËn Nh− vËy, víi viÖc gÇn hoµn tÊt b¶n ®å di truyÒn cho mét sè loµi vËt nu«i, chän läc víi sù trî gióp cña dÊu hiÖu di truyÒn cã tiÒm n¨ng ®Ó trî gióp ®−a c¸c th«ng tin vÒ c¸c dÊu hiÖu di truyÒn vµo c¸c ch−¬ng tr×nh chän läc ®èi víi nh÷ng tÝnh tr¹ng di truyÒn sè l−îng nh»m ®em l¹i tiÕn bé nhanh h¬n trong c¸c ch−¬ng tr×nh c¶i tiÕn di truyÒn. 110