Đánh giá đa dạng di truyền các quần thể tôm sú bố mẹ (Penaeus monodon) và nguồn vật liệu ban đầu cho chương trình chọn giống theo tính trạng tăng trưởng
TÓM TẮT
Đánh giá đa dạng di truyền của nguồn vật liệu khởi đầu của chương trình chọn giống tăng trưởng
trên đối tượng tôm sú (Penaeus monodon) được Viện NCNTTS 2 thực hiện nhằm hạn chế suy giảm
biến dị di truyền, loại bỏ các yếu tố cạnh tranh sinh tồn của từng cá thể trong các điều kiện chọn
lọc; đồng thời hỗ trợ hoặc dự đoán giá trị trong các tính toán phối cặp gia đình. Với tổng số 29 cặp
microsatellite tham khảo từ các tác giả công bố được sàng lọc cho việc phân tích đa dạng di truyền.
Đa dạng di truyền của bốn quần thể bố mẹ tôm sú được khảo sát trên 15 cặp microsatellite có chỉ số
đa dạng tốt nhất và sử dụng 10 microsatellite cặp trong số 15 cặp microsatellite này phục vụ phân
tích đa dạng di truyền đàn mẫu tôm sú đàn con thuộc 16 phép phối từ bốn quần thể tôm sú bố
mẹ ban đầu (Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương, Nội địa và Gia hóa nhập nội).
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Đánh giá đa dạng di truyền các quần thể tôm sú bố mẹ (Penaeus monodon) và nguồn vật liệu ban đầu cho chương trình chọn giống theo tính trạng tăng trưởng
29 0,638 W4 0,676 0,708 0,748 0,732 W3 0,512 0,398 0,472 0,509 N1 0,661 0,640 0,667 0,651 N2 0,665 0,640 0,649 0,647 W9 0,514 0,511 0,511 0,504 0,645±0,067 0,599±0,081 0,649±0,077 0,640±0,07 10 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 Đa dạng kiểu gien (Genotype diversity) Số kiểu gien trung bình của cả bốn nhóm mẫu tương đối đồng đều 4,5 – 5 kiểu gien so với giá trị kiểu gien mong đợi là 7,2. Ba trong số bốn nhóm mẫu tôm bố mẹ có đến 5 cặp mồi có kiểu gien có số lượng cá thể mang gien dị hợp tử > 50%: nhóm mẫu Ấn Độ Dương, Nội địa và Gia hoá nhập nội. Tuy nhiên, giá trị trung bình của đa dạng kiểu gien của nhóm Thái Bình Dương là cao nhất. Trong kết quả, có ghi nhận về sự suy giảm số kiểu gien, điều này có thể xem xét thêm khả năng mất kiểu gien do quá trình phân tích chưa đạt được khả năng phân ly sản phẩm khuếch đại cao nên làm mất đi một số alen. Sự sai khác di truyền Sự sai khác di truyền giữa các quần đàn mẫu được ước lượng theo giá trị FST. Theo Nei (1978), F ST nếu < 0,05 được cho là sai khác nhỏ; 0,05<FST<0,15: là giá trị sai khác trung bình, FST>0,15 là sai khác lớn. FST cung cấp những hiểu biết quan trọng vào quá trình tiến hóa tác động đến cấu trúc di truyền bên trong và giữa các quần thể với nhau. Sự khác biệt di truyền chung cho các quần đàn mẫu trong trường hợp này tương đối thấp biến động trong giá trị 0,05. Bảng 4. Thông tin về sai khác di truyền của 4 nhóm mẫu tôm sú bố mẹ FST/Pvalue Pop A Pop G Pop T Pop N Pop A 0 0,0555/0,00833* 0,0048/0,3833NS 0,0172/0,1916NS Pop G 0,0555 0 0,0494/0,00833* 0,0488/0,00833* Pop T 0,0048 0,0494 0 0,0164/0,1333NS Pop N 0,0172 0,0488 0,0164 0 *: Mức ý nghĩa sau khi hiệu chuẩn với Bonferroni p < 0,00833, NS: không khác biệt có ý nghĩa. Theo kết quả này, nhóm mẫu Gia hoá có sự sai khác di truyền có mức ý nghĩa (p < 0,00833) với các nhóm mẫu còn lại, cụ thể là nhóm Gia hoá có mức độ sai khác di truyền 5,6% so với nhóm Ấn Độ Dương; 4,9% so với nhóm Thái Bình Dương và 4,8% so với nhóm còn lại, tôm nội địa. Tuy nhiên sự sai khác này là không lớn FST< 0,05. 3.3. Khảo sát đa dạng di truyền của vật liệu ban đầu G0 - 16 tổ hợp tôm sú đàn con Đa dạng gien hay biến động hệ số dị hợp tử mong đợi (Gene diversity) Đa dạng di truyền của 16 nhóm tôm sú đàn con từ 4 nhóm mẫu tôm sú bố mẹ ban đầu được phân tích tương tự như ở phân tích của 4 nhóm mẫu tôm sú bố mẹ. Kết quả ghi nhận về các giá trị về đa dạng gien, đa dạng kiểu gien và sai khác di truyền của 16 tổ hợp tôm sú đàn con được ghi nhận trên các thông tin sau: 11TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 Bảng 5. Đa dạng gien của 16 tổ hợp tôm sú đàn con Loci AA AT AN AG NN NA NG NT TT TA TN TG GG GA GT GN P1 0,65 0,66 0,74 0,53 0,63 0,63 0,62 0,59 0,72 0,73 0,3 0,53 0,53 0,11 0,57 0,3 P2 0,59 0,56 0,57 0,32 0,55 0,3 0,34 0,67 0,48 0,12 0,26 0,52 0,64 0,69 0,23 0,16 W2 0,8 0,74 0,75 0,71 0,67 0,61 0,74 0,73 0,72 0,55 0,59 0,52 0,67 0,73 0,78 0,69 W10 0,62 0,74 0,63 0,76 0,72 0,61 0,71 0,48 0,54 0,69 0,66 0,72 0,57 0,59 0,72 0,75 P4 0,30 0,47 0,62 0,47 0,59 0,43 0,5 0,66 0,68 0,63 0,64 0,65 0 0,53 0 0 P5 0,66 0,56 0,73 0,64 0,59 0,51 0,6 0,63 0,57 0,59 0,68 0,56 0,3 0,58 0,5 0,52 P7 0,66 0,48 0,57 0,44 0,48 0,54 0,56 0,40 0,47 0,24 0,43 0,47 0,48 0,53 0,47 0,41 L1 0,59 0,59 0,51 0,54 0,48 0,48 0,46 0,58 0,59 0,32 0,51 0,32 0,34 0,45 0,46 0,3 L3 0,65 0,5 0,63 0,58 0,65 0,55 0,57 0,50 0,60 0,59 0,67 0,56 0 0,56 0,54 0,58 L4 0,16 0,52 0,38 0,51 0,14 0,31 0,61 0,07 0,49 0,69 0,48 0,63 0,3 0,61 0,55 0,62 TB 0,57 0,58 0,62 0,55 0,55 0,49 0,57 0,53 0,59 0,52 0,52 0,55 0,38 0,54 0,48 0,43 nhóm con mẹ của Ấn Độ Dương, Nội Địa và Thái Bình Dương cũng nằm trong mức sai khác nhỏ < 15%. Tuy nhiên, nhóm phép phối thuần của mẹ và bố Gia Hoá thì chỉ số sai khác di truyền của nó với các phép phối khác khá cao từ 20-33%. Các phép phối còn lại có nguồn gốc từ con mẹ Gia Hóa cũng có chỉ số sai khác di truyền với các phép phối khác là cao >15%. Trên kết quả khảo sát bằng các mồi microsatellite trong nghiên cứu này trên 69 gia đình tôm sú đàn con của 16 tổ hợp phối ghép từ bốn đàn tôm bố mẹ cho thấy vật liệu di truyền của nhóm tôm có nguồn gốc Gia hóa tương đối kém đa dạng vật liệu di truyền hơn các nhóm khác. Hiện tượng kém đa dạng di truyền có nguy cơ xảy ra trong những chương trình chọn giống hàng loạt vì xu hướng chọn giống theo kiểu hình hay chọn giống theo định hướng ưa chuộng của nhà chọn giống dẫn đến vật liệu di truyền mất đi tính đa dạng. Thông số đa dạng gien của 16 tổ hợp tôm sú đàn con cũng giao động trong khoảng 0,55; trong đó 4 tổ hợp phối của nhóm mẫu Gia hóa có chỉ số đa dạng gien thấp hơn, trung bình khoảng 0,45. Đa dạng kiểu gien (Genotype diversity) Số kiểu gien trung bình của bốn nhóm mẫu của phép phối mà con mẹ có nguồn gốc Ấn Độ Dương có giá trị cao nhất. Ngược lại, giá trị kiểu gien trung bình của bốn nhóm mẫu của phép phối mà con mẹ có nguồn gốc Gia Hoá có giá trị thấp nhất. Đồng thời, các phép phối của con mẹ Ấn Độ Dương cũng có nhiều kiểu gien có số lượng cá thể mang gien dị hợp tử > 50%. Sai khác di truyền Sai khác di truyền của16 tổ hợp tôm sú đàn con được liệt kê theo bảng 5. Hầu hết các phép phối đều có giá trị khác biệt với nhau, FST của các phép phối có cùng mẹ có giá trị sai khác di truyền < 15%. Giá trị FST của các phép phối 12 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 IV. THẢO LUẬN 4.1 Khảo sát đa dạng di truyền của bốn quần thể tôm sú bố mẹ Trong nghiên cứu này, chỉ số FIS trung bình khoảng 0,353 ±0,19, chỉ số này tương đối cao. Chỉ có hai cặp microsatellite P2 và W10 có chỉ sốFIS ~0,12, hai cặp microsatellite này có thể sử dụng cho nghiên cứu sâu hơn. Như vậy trong bốn nhóm mẫu tôm bố mẹ khảo sát rất cần phải tiến hành chọn lọc phối ghép theo phả hệ để giảm thiểu nguy cơ thoái hóa do giao phối cận huyết. Ở một số nghiên cứu biến dị di truyền, hiện tượng suy giảm đa dạng di truyền hay dư thừa của kiểu gien đồng hợp tử cũng có thể là kết quả của quần thể bố mẹ tham gia sinh sản ban đầu quá thấp (Wolfus và ctv., 1997; Dunham và ctv., 2000). Vì vậy, công tác quản lý con giống rất cần được chú trọng việc bổ sung thêm nguồn biến dị di truyền mới vào quần thể gốc ban đầu. Giá trị đa dạng gien của các quần thể khảo sát nằm trong khoảng 0,599 – 0,649. Ở ba nhóm mẫu Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương và Nội địa giá trị này tương đối đều nhau và ở mức cao ~ 0,645. Chỉ có nhóm mẫu Gia hóa có chỉ số đa dạng gien thấp nhất là 0,599. Thêm vào đó, các giá trị này tương đối ít giao động trong nội bộ quần thể của các quần thể Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương và Nội địa ở các cặp microsatellite. Trong khi đó, giá trị đa dạng gien có sự biến động lớn trong quần thể Gia hóa: 0,398 – 0,710. 4.2. Khảo sát đa dạng di truyền của 16 tổ hợp tôm sú đàn con Nghiên cứu này có điều đáng quan tâm là, giá trị đa dạng gien thay đổi tùy thuộc vào sự phối ghép con mẹ với con bố có xuất xứ khác nhau. Ví dụ, ở các phép phối nội dòng Ấn Độ Dương - Ấn Độ Dương (AA) giá trị này đạt 0,57 nhưng khi phối ngoại dòng có con mẹ Ấn Độ Dương với con bố Nội địa (AN) thì chỉ số này đạt giá trị cao nhất 0,62. Tuy nhiên nếu, con mẹ thuộc nhóm Nội địa phội ghép với con bố Ấn Độ Dương (NA) thì giá trị này giảm còn 0,49. Thêm vào đó, gần như các phép phối của tôm mẹ có xuất xứ từ nhóm Gia hóa đều có giá trị đa dạng gien là kém nhất. Nhưng nếu sử dụng con bố có xuất xứ là tôm Gia hóa phối với các nhóm tôm mẹ khác thì giá trị đa dạng gien được cải thiện (AG: 0,55; NG: 0,57 và TG: 0,55). Sự khác biệt di truyền này cũng tương đối thấp giữa 3 nhóm tôm nội dòng có xuất xứ Ấn Độ Dương, Nội Địa và Thái Bình Dương. Ví dụ: AA và NN có giá trị FST = 0,0805; AA và TT có giá trị FST = 0,0931; NN và TT có giá trị FST = 0,0695. Tuy nhiên, nhóm phép phối thuần của mẹ và bố Gia Hoá thì chỉ số sai khác di truyền của nó với các phép phối khác khá cao từ 0,20- 0,33. Ví dụ GG –AA có giá trị FST = 0,3246; GG – NN có giá trị FST = 0,2766; GG – TT có giá trị FST = 0,2106. Điều đáng quan tâm ở đây là, phép phối nội dòng GG hầu như khác biệt không có ý nghĩa với các phép phối có con mẹ cùng máu G (GG-GA, GG-GT, GG-GN, GA- GT và GA-GN). Ngoài ra có một số tổ hợp các phép phối có giá trị di truyền khác biệt không có ý nghĩa cần tránh trong khi thực hiện chương trình chọn giống này như: NN-NA, NN-NG, NT- TT, TA-GN, NG-GN, TA-GN và TN-GA. 13TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 B ản g 6. Đ a dạ ng k iể u gi en 1 6 tổ h ợp tô m s ú đà n co n *: M ức ý n gh ĩa s au k hi h iệ u ch uẩ n vớ i B on fe rr on i p < 0 ,0 00 42 , N S: k hô ng k há c bi ệt c ó ý ng hĩ a. 14 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 Trên kết quả khảo sát bằng các mồi microsatellite trong nghiên cứu này trên 69 gia đình tôm sú đàn con của 16 tổ hợp phối ghép từ bốn đàn tôm bố mẹ cho thấy vật liệu di truyền của nhóm tôm có nguồn gốc Gia hóa tương đối kém đa dạng vật liệu di truyền hơn các nhóm khác. Kết hợp với kết quả đánh giá kiểu hình thì nghiên cứu cho thấy nếu kết hợp tôm sú bố Gia hóa với tôm mẹ từ ba nguồn khác như Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương và Nội địa thì kết quả di truyền sẽ được cải thiện. V. KẾT LUẬN 5.1 Đa dạng di truyền của bốn quần đàn tôm sú bố mẹ Thông tin đa dạng di truyền tương đối đều nhau ở cả bốn nhóm mẫu tôm sú bố mẹ Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương, Nội địa và Gia hóa. Có sự sai khác di truyền của nhóm Gia hóa với ba nhóm còn lại, tuy nhiên giá trị này không lớn với FST biến động trong giá trị 0,05 và sự suy giảm số kiểu gien cũng được tìm thấy trong nghiên cứu này. 5.2 Đa dạng di truyền của 16 tổ hợp tôm sú đàn con Giá trị đa dạng di truyền của nhóm tôm sú đàn con được phối ghép từ con mẹ có nguồn gốc Gia hóa là thấp nhất và sự sai khác di truyền của nhóm tôm này cũng khá cao so với các nhóm tôm sú đàn con được phối ghép từ ba nhóm tôm mẹ của Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương và Nội Địa. LỜI CÁM ƠN Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cám ơn đến Vụ KHCN&MT-Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II, Chủ nhiệm đề tài và các bạn đồng nghiệp của Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản Nam Bộ và các thành viên đề tài đã tận tình định hướng kịp thời, đóng góp ý kiến hữu ích để đề tài có kết quả tốt đẹp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Hồ Huỳnh Thùy Dương, 1997. Sinh học phân tử. Nhà xuất bản Giáo Dục. Nguyễn Thanh Phương, Thạch Thanh và Trương Trọng Nghĩa, 1999. Cải thiện và nâng cao hiệu quả sản xuất giống tôm sú (Penaeus monodon) trong hệ thống lọc sinh học. Trích trong Tuyển tập công trình nghiên cứu Khoa Học, Nông Nghiệp phần II, trang 185-190. Nguyễn Thành Tâm, Phạm Thanh Liêm, 2012. So sánh sự đa dạng di truyền giữa tôm càng xanh Việt Nam và tôm càng xanh Trung Quốc sử dụng phương pháp Microsatellite và RAPD. Tài liệu Tiếng Anh Brooker, A.L., Benzie, J.A.H., Blair, D., Versini, J.- J., 2000. Population structure of the giant tiger prawn Penaeus monodonin Australian waters, determined using microsatellite markers.Mar. Biol. 136, 149–157. Gjedrem, T., 2005. Selection and Breeding Programs in Aquaculture, Springer ISBN-10 1-4020-3341- 9.364p. Hansen, L.P., Windsor, M.L., Youngson, A.F., 1997. Interactions between salmon culture and wild stocks of Atlantic salmon: The scientific and management issues. ICES Journal of Marine Science 54, 963–1225 15TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 Hartl, DL, Clark, A.G., 1997. Principles of Population Genetics. 3rd ed., Sinauer Associates Inc., Sunderland, Massachusets. ISBN: 0-87893-306- 9. Jeremy, J., Agresti, S.S., Avner, C., Supawadee, P., Eric, M., Hallerman, N.U., Gideon, H., Graham, A.E., Gall, B.M., 2000. Breeding new strains of tilapia: development of an artificial center of origin and linkage map based on AFLP and microsatellite loci. Aquaculture 185, 43–56. Li, Y., Wongprasert, K., Shekhar, M., Ryan, J., Dierens, L., Meadows, J., Preston, N. P., Coman, G. J., & Lyons, R. E., 2007. Development of two microsatellite multiplex systems for black tiger shrimp Penaeus monodon and its application in genetic diversity study for two populations. Aquaculture 266, 279–288. Pan, Y.-W., Chou, H.-H., You, E.-M., Yu, H.-T., 2004. Isolation andcharacterization of 23 polymorphic microsatellite markers fordiversity and stock analysis in tiger shrimp (Penaeus monodon). Mol. Ecol. Notes 4, 345–347. Wuthisuthimethavee, S., Lumubol, P., Vanavichit, A., Tragoonrung, S., 2003. Development of microsatellite markers in black tigershrimp (Penaeus monodonFabricius). Aquaculture 224, 39–50. Xu, Z., Dhar, A.K., Wyrzykowski, J., Alcivar- Warren, A., 1999. Identification of abundant and informative microsatellites fromshrimp (Penaeus monodon). Anim. Genet. 30, 150–156. 16 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 1 Department of Experimental Biology, Research Institute for Aquaculture No 2. * Email: lienha09@gmail.com 2 Research Institute for Aquaculture No 2. assessmenT oF geneTic diVeRsiTY in diFFeRenT FoUndeR and iniTial PoPUlaTions oF TigeR shRimP (Penaeus monodon) FoR selecTion PRogRams on gRoWTh RaTe Bui Thi Lien Ha1*, Tran Nguyen Ai Hang1, Le Thi Hoai Oanh1, Nguyen Van Hao2 ABSTRACT Assessing genetic diversity in the initial broodstocks of selection program for growth traits of black tiger shrimp (Penaeus monodon) conducting by the Research Institute for Aquaculture No. 2 – Ho Chi Minh city – Vietnam is to reduce genetic variation loss, to minimize of ignoring competitive factors among individuals at actual selective conditions, and to support predicting mating strategy in family-based genetic selection programs. 29 polymorphic microsatellite markers specified- for tiger shrimp (Penaeus monodon) common published were used to examine genetic variation. Genetic diversity of 4 different founder broodstocks (Indian Ocean, Pacific Ocean, Vietnamese sea and Import Domestication) was evaluated by 15 best microsatellite in term of diversity index while their offspring – initial population was evaluated by 10 of those 15 microsatellite. Keywords: Penaeus monodon, genetic variety, microsatellite, selective breeding program. Người phản biện: TS. Nguyễn Văn Sáng Ngày nhận bài: 29/5/2015 Ngày thông qua phản biện: 10/6/2015 Ngày duyệt đăng: 15/6/2015
File đính kèm:
- danh_gia_da_dang_di_truyen_cac_quan_the_tom_su_bo_me_penaeus.pdf