ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ KHOẢNG CÁCH DI TRUYỀN CỦA 4 QUẦN THỂ BÒ VÀNG ĐỊA PHƯƠNG :HÀ GIANG, LẠNG SƠN, THANH HÓA VÀ NGHỆ AN Phạm Doãn Lân, Ng c Duy, Trần Thị Thu Thủy, Lê Quang Nam, Nguyễn
Trang 1ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ KHOẢNG CÁCH DI TRUYỀN CỦA 4 QUẦN THỂ BÒ VÀNG ĐỊA PHƯƠNG :HÀ GIANG,
LẠNG SƠN, THANH HÓA VÀ NGHỆ AN
Phạm Doãn Lân, Ng c Duy, Trần Thị Thu Thủy, Lê Quang Nam,
Nguyễn Văn Ba, Lê Anh Quỳnh và Nguyễn Trọng Bình Phòng thí nghiệm trọng ñiểm công nghệ tế bào ñộng vật
TÓM TẮT Nghiên cứu ñược thực hiện nhằm ñánh giá tính ña dạng di truyền và sai khác
di truyền của 4 nhóm bò vàng ñịa phương: Hà Giang, Lạng Sơn, Thanh Hóa, Nghệ
An Đồng thời, nghiên cứu ñược thực hiện trên một quần thể bò Brahman nhập ngoại
ñể so sánh Kết quả phân tích trên 27 microsatelite cho thấy các quần thể bò vàng có tính ña dạng di truyền cao với trung bình số alen trên một locus ở mỗi quần thể dao ñộng trong khoảng từ 8,3 ñến 9,7 và tần số dị hợp tử dao ñộng trong khoảng 0,70 ñến 0,74 Hệ số cận huyết của các nhóm bò vàng ñều thấp dao ñộng trong khoảng 0,055 ñến 0,081 và cao nhất là ở quần thể bò ngoại (Fis=0.115), trung bình là 0,077 Khoảng cách di truyền giữa các quần thể bò vàng dao ñộng trong khoảng 0,084 ñến 0,106 Kết quả kiểm ñịnh thống kê cho thấy sự sai khác di truyền giữa các nhóm bò vàng nghiên cứu là có ý nghĩa (P<0,05), tuy nhiên cây phân loại di truyền và kết quả phân tích bằng phương pháp PCA cho thấy các quần thể bò vàng không thực sự tách thành các nhóm riêng biệt ñiều này chỉ ra rằng mức ñộ sai khác giữa các quần thể bò vàng là không cao
Từ khóa: Đa dạng di truyền, bò vàng, ñịa phương, microsatellite
1.Đặt vấn ñề
Ở Việt Nam hiện nay có khoảng 7 nhóm bò vàng ñịa phương, mỗi nhóm chúng mang những nét ñặc trưng ñược chọn lọc theo sở thích của người dân và ñáp ứng với ñiều kiện khí hậu ở từng vùng (Lê Viết Ly và cs 1999) Các nhóm bò này thường có kích thước nhỏ năng suất thịt, sữa thấp nhưng chúng lại có khả năng chịu ñược ñiều kiện khó khăn, khả năng kháng bệnh và sinh sản tốt Đã có những quan ñiểm khác nhau về nguồn gốc và phân loại của những nhóm bò này, một số cho rằng những nhóm bò này ñều thuộc một giống bò vàng Việt Nam trong khi ñó một số khác lại cho rằng chúng là những giống ñịa phương khác nhau và ñược ñặt theo tên giống theo từng ñịa danh như: giống bò Mèo (Hmông), Lạng Sơn, Thanh Hóa, Nghệ An, Urìu, Phú yên và Bà Rịa Tuy nhiên chưa có một nghiên cứu nào làm sáng tỏ về mối quan hệ di truyền của các nhóm bò này ở mức ñộ phân tử Mặt khác, ñể nâng cao năng suất trong chăn nuôi bò nuôi ở Việt Nam nên ñã ñược lai với các giống bò ngoại, do ñó số lượng cá thể bò vàng bản ñịa ñang bị suy giảm nghiêm trọng Các
Trang 2nhóm bò vàng bản ñịa thường mang tính ñặc thù rất lớn và có ý nghĩa trong việc duy trì ña dạng sinh học do ñó cần ñược duy trì và bảo tồn
Sử dụng các chỉ thị phân tử ñể ñánh giá ña dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của các giống (quần thể) vật nuôi ñã ñược thực hiện nhiều trên thế giới Trong
ñó chỉ thị microsatellite là một trong những chỉ thị hữu hiệu và ñược sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu nhằm ñánh giá ña dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của các giống (quần thể) vật nuôi Trong vòng 15 năm trở lại ñây rất nhiều các nghiên cứu
sử dụng chỉ thị microsatellite ñể ñánh giá ña dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của các quần thể bò ñược thực hiện trên thế giới (MacHugh và cs,1998; kantanen và
cs, 2000; Chikhi và cs, 2004; Gautier và cs, 2007; Li và cs, 2007; Zhang và cs, 2007; Flury và cs, 2009; Sodhi và cs, 2011) Trong khi ñó những nghiên cứu nhằm ñánh giá
ña dạng di truyền và mối quan hệ di truyền ở các quần thể bò vàng ñịa phương con chưa ñược thực hiện
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng các chỉ thị phân tử microsatellite ñể ñánh sự ña dạng di truyền và sai khác di truyền của 4 nhóm bò vàng ñịa phương: Hà Giang, Lạng Sơn, Thanh Hóa và Nghệ An
2 Vật liệu và phương pháp
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ñược thực hiện trên 4 nhóm bò vàng ñịa phương và 1 quần thể bò ngoại: bò vàng Lạng Sơn (LS), bò vàng Hà Giang (HG), bò vàng Thanh Hóa (TH), bò vàng Nghệ An (NA) Ngoài ra, một quần thể bò Brahman ngoại nhập (BN) ñược chúng tôi phân tích ñể so sánh Địa ñiểm và số mẫu của mỗi nhóm ñược thể hiện ở bảng 1
Trang 3ảng 1 Địa ñiểm và số lượng mẫu phân tích ở các nhóm bò
2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Tách chiết ADN
ADN ñược tách chiết theo quy trình bộ kít Bioneer (Hàn quốc)
2.2.2 Phản ứng PCR
Hai mươi bảy cặp mồi microsatellite ñược chúng tôi sử dụng theo khuyến cáo của tổ chức Nông lương thế giới (FAO) và Hội di truyền học quốc tế (ISAG), ñược chuẩn hoá trong 6 phản ứng PCR ña mồi Mỗi phản ứng PCR ña mồi (mix) ñược thực hiện trong thành phần phản ứng: Đệm PCR 10X: 2,0-2,5 µl, dNTP mix (2mM mỗi loại) 2,5 µl, Mg 2+ (25mM) 2,0-2,5 µl , mồi (mồi xuôi và mồi ngược 10 pM mỗi loại) 0,1-1µl, ADN Taq polymerase 0,3 µl, ADN 1,0 µl, H 2 O vô trùng thêm vào sao cho tổng thể tích cuối cùng là 25 µl Phản ứng PCR ñược thực hiện theo chu trình nhiệt:
95 0 C trong 5 phút, 30-35 chu kỳ với: 94 0 C trong 30- 45 giây, 55 0 C-58 0 C trong 30-45 giây, 72 0 C trong 30-45 giây 72 0 C trong 10 phút
2.2.3 Phân tích ña hình các locus microsatellites
1µl của tất cả các sản phẩm multiplex-PCR sau khi bổ sung 25µl ñệm SLS (Sample Loading Solution Beckman Coulter) và 0.15µl thang ADN chuẩn (DNA Size standard Beckman Coulter) ñược tiến hành phân tách bằng hệ thống ñiện di mao quản trên máy giải trình tự tự ñộng CEQ8000 của hãng Beckman Coulter Kích thước các alen ñược phân tích tự ñộng bằng phần mềm Genetics analysis system cho máy CEQ8000 (phiên bản 9.0)
2.2.4 Phân tích thống kê
Một số chỉ số như: số lượng alen, trung bình số lượng alen trên mỗi locus, tần
số dị hợp tử quan sát (Ho), dị hợp tử lý thuyết (He), các giá trị thống kê F theo Wright
Trang 4(Wright’F-statistics), khoảng cách di truyền, hệ số cận huyết Fis ñược ước lượng bằng phần mềm Genetix Phân tích mối quan hệ di truyền giữa, cây phân loại di truyền giữa các quần thể bằng phần mềm Population và Treeview Khoảng cách di truyền ñược tính theo phương pháp của Nei (1972) và kiểm ñịnh sự sai khác di truyền theo tiêu chuẩn “khi bình phương” bằng phần mềm Genetix Thực hiện phép phân tích PCA (Principal Coodinates Analysis) bằng phần mềm Genetix
3 K t quả và thảo luận
3.1 Sự ña dạng di truyền
Sự ña dạng di truyền của quần thể ñược ước lượng bởi các chỉ số như: tổng số alen thu ñược, số lượng các alen của mỗi locus microsatellite, ñộ phong phú của alen
và tần số dị hợp tử Kết quả phân tích trên toàn bộ 5 quần thể ñược thể hiện ở bảng 2 Tổng số 321 alen ñược xác ñịnh trên 27 locus microsatellite, số alen trên một locus dao ñộng từ 8 (locus INRA005 và ILSTS005) ñến 17 (locus ETH185) và trung bình
số alen trên một locus của toàn bộ số mẫu phân tích là 11,9 Hầu hết các locus ñều có
ñộ ña hình cao, tần số dị hợp tử lý thuyết (He) của các locus dao ñộng từ 0,49 (locus ETH3, TGLA22) ñến 0,865 (locus ETH185) Các alen ñặc trưng của các locus dao ñộng từ 4 ñến 5 Hệ số cận huyết của các locus nhìn trung là thấp, trung bình trên 27 locus là 0,077 Kết quả phép kiểm tra tính cân bằng di truyền cho thấy 19 trên 27 locus là ở trạng thái cân bằng di truyền Hardy-Weinberg
Trang 5ảng 2: S2 alen, tần số dị hợp tử quan sát (Ho), dị hợp tử lý thuy t (He), ñộ phong phú alen (AR), alen &c trưng, giá trị hệ số cận huyết (Fis)và kết quả kiểm tra tính cân bằng di truyền Hardy-Weinberg của từng locus trên toàn bộ quần thể
cân bằng HW
Trang 6Trung bình 11,9 0,670 0,750 9,643 0,077
**: cân bằng di truyền với P<0 0 0 ; NS: không cân bằng
K t quả phân tích tính ña dạng di truyền của từng quần thể bò nghiên cứu ñược thể hiện ở bảng 3 Số lượng alen ñược xác ñịnh trên 27 locus ở mỗi quần thể dao ñộng từ 225 (bò ngoại) ñến 261 (Hà Giang, Thanh Hóa) Trung bình số alen trên một locus ở mỗi quần thể dao dộng từ 8,3 ñến 9,7 Tần số dị hợp tử (He) dao ñộng từ 0,70 (bò ngoại) ñến 0,75 (Hà Giang) Hệ số cận huyết thể hiện rất thấp ở mỗi quần thể bò vàng (dao ñộng từ 0,055 ñến 0,081) Hệ số cận huyết thể hiện cao nhất ở quần thể bò ngoại (0,115)
ảng 3 S alen, tần số dị hợp tử quan sát (Ho, dị hợp tử lý thuyết (He, alen ñặc trưng, giá trị hệ số cận huyết (Fis và trung bình số alen/locus ở mỗi quần thể bò
nghiên cứu
alen/locus
Kết quả phân tích ở trên cho thấy cả 27 chỉ thị microsatellite ñược sử dụng nghiên cứu ñều phù hợp vì có tính ña hình cao số alen ñược xác ñịnh ở mỗi locus ñều nhiều hơn 4, theo Barker và cs (1994) thì chỉ những locus có số alen từ 4 trở lên mới phù hợp ñể nghiên cứu ña dạng di truyền Trung bình số alen trên một locus ở mỗi quần thể bò vàng nghiên cứu thể hiện tương ñối cao và nằm trong khoảng kết quả nghiên cứu trên các giống (quần thể) bò khác nhau của một số tác giả trên thế giới như: nghiên cứu của Canon và cs (2001) trên các giống bò Châu Âu (MNA=6,5); Beja-pereire và cs (2003) trên các giống bò tây nam Châu Âu (MNA=6,5); Zhang và
cs (2007) trên bò vàng trung quốc (MNA=29,33); Sodhi và cs (2011) trên bò Ấn Độ (MNA= 2,84) Mặt khác, với tần số dị hợp tử (He) trung bình là 0,73 ñã chỉ ra rằng tính ña dạng di truyền cao ở các quần thể bò vàng Việt Nam Kết quả này của chúng tôi tương ñương với kết quả nghiên cứu của một số tác giả trên các quần thể bò ở các nước ñang phát triển như Trung Quốc (Zhang và cs 2007; Sun và cs 2008) (He= 0,725); Ethiopia (Dadi và cs 2008) (He=0,726); Ấn Độ (Sodhi và cs 2011) (He=0,769) và cao hơn các kết quả nghiên cứu trên các quần thể bò ở các nước Châu
Âu (Canon và cs 2001; MacHugh và cs 1998) (He=0,6-0,71) Hệ thống và phương
Trang 7thức chăn nuôi là một trong những yếu tố ảnh hưởng nhiều ñên mức ñộ ña dạng di truyền, ở các nước ñang phát triển trong ñó có Việt Nam thì bò thường ñược nuôi bởi các hộ gia ñình nhỏ lẻ và với phương thức chăn thả tự nhiên, ít sử dụng cac biện pháp thụ tinh nhân tạo và chọn lọc vì vậy nên vẫn giữ ñược tính ña dạng di truyền cao 3.2 Khoảng cách và mối quan hệ di truyền
Khoảng cách di truyền giữa các quần thể bò phân tích ñược ước lượng theo phương pháp chuẩn của Nei (1972) và ñược thể hiện ở bảng 4 Khoảng cách di truyền giữa các quần thể bò dao ñộng trong khoảng 0,084 ñến 0,242 Qua phép kiểm ñịnh thống kê cho thấy sai khác di truyền giữa quần thể bò ñều có ý nghĩa (P<0,05) Khoảng cách di truyền thể hiện cao nhất giữa quần thể bò ngoại (BN) và các quần thể
bò vàng, khoảng cách di truyền giữa các quần thể bò vàng dao ñộng trong khoảng 0,084 ñến 0,106 Từ kết quả phân tích cho thấy, mặc dù sai khác di truyền giữa các quần thể bò vàng ñều có ý nghĩa thống kê, tuyên nhiên mức ñộ sai khác di truyền là không cao
Bảng 4 Ma trận khoảng cách di truyền giữa các quần thể bò nghiên cứu ñược tính
theo phương pháp của Nei
NA 0,242 0,106 0,102 0,000
TH 0,283 0,103 0,097 0,103 0,000
Cây phân loại thể hiện mối quan hệ di truyền giữa các quần thể bò ñược xây dựng theo phương pháp UPGMA dựa trên khoảng cách di truyền ñược thể hiện ở hình
1 Qua hình 1 cho thấy cây phân loại ñược chia thành 2 nhánh chính phân tách giữa quần thể bò ngoại và các quần thể bò vàng Sự phân tách giữa các quần thể bò vàng trên cây phân loại là không thực sự rõ ràng Tương tự, ở kết quả phân tích sử dụng phương pháp PCA (Principle Coordinates Analysis) dựa trên khoảng cách di truyền của tât cả các cá thể phân tích (Hình 2) cũng cho thấy quần thể bò vàng không thực sự tách biệt với nhau
Trang 8nh 1 Cây phân loKi di truyền giIa các quần th' bò ñược xây dLng theo phương
pháp UPGMA dLa trên khoảng cách di truyền Nei (
Hình 2 Mô phMng k t qu> phân tích PCA (Principle Coordinates Analysis của các
quần thể bò nghiên cứu
4 K t luận và ñề nghị
4.1 K t luận
Bốn quần thể bò vàng ñịa phương (Hà Giang, Lạng Sơn, Thanh Hóa, Nghệ An) ñều có tinh ña dạng di truyền cao
Mặc dù sự sai khac di truyền giữa 4 quần thể bò vàng ñều có ý nghĩa thống kê (P<0,05) tuy nhiên mức ñộ sai khác này là không cao
4.2 Đề nghị
Cần tiếp tục phân tích bằng các phần mềm thống kê khác ñể xác ñịnh các quần thể bò vàng nói trên thuôc một giống hay là các giống khác nhau
Tài liệu tham khảo
Trang 91 Lê Viết Ly và cộng sự ( Chuyên khảo bảo tồn nguồn gen vật nuôi ở Việt Nam Tập I: Phần gia súc Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội
2 Barker, J.S.F., 1994 A global protocol for determining genetic distances among domestic livestock breeds In: Proceedings of the 5th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, Guelph and Ontario, Canada 21, 501-508
3. BejaPereira, A., Alexandrino, P., Bessa, I., Carretero, Y., Dunner, S., Ferrand, N., Jordana, J., Laloe, D., MoazamiGoudarzi, ., Sanchez, A., Canon, J., 2003 Genetic characterization of southwestern European bovine breeds: a historical and biogeographical reassessment with a set of 16 microsatellites J Hered 94,
243-250
4 Canon, J., Alexandrino, P., Bessa, I., Carleos, C., Carretero, Y., Dunner, S., Ferran, N., Garcia, D., Jordana, J., Laloe, D., Pereira, A., Sanchez, A., Moazami
Goudarzi, ., Genetic diversity measures of local European beef cattle breeds for conservation purposes Genet Sel Evol 33, 311-332
5 Chikhi, L., Goossens, B., Treanor, A., Bruford, M.W., 2004 Population genetic structure of and inbreeding in an insular cattle breed, the Jersey, and its implications for genetic resource management Heredity 92, 396-401
6. Dadi, H., Tibbo, M., Takahashi, Y., Nomura, ., Hanada, H., Amano, T., 2008 Microsatellite analysis reveals high genetic diversity but low genetic structure in Ethiopian indigenous cattle populations Anim Genet 39, 425-431
7 Flury, C., Ngandolo, B.N.R., Müller, B., Zinsstag, J., adarmideen, H.N.,
Molecular characterization of two common Chadian cattle breeds AGRI 44,
67-76
8 Gautier, M., Faraut, T., MoazamiGoudarzi, ., Navratil, V., Foglio, M., Grohs, C., Boland, A., Garnier, J.G., Boichard, D., Lathrop, G.M., Gut, I.G., Eggen, A.,
2007 Genetic and haplotypic structure in 14 European and African cattle breeds Genetics 177, 1059-1070
9 Gutierrez, J.P., Royo, L.J., Alvarez, I., Goyache, F., 2005 MolKin v2.0: a computer program for genetic analysis of populations using molecular coancestry information J Hered 96, 718-721
10.antanen, J., Olsaker, I., Holm, L.E., Lien, S., Vilkki, J., Brusgaard, K.,
Eythorsdottir, E., Danell, B., Adalsteinsson, S., 2000 Genetic diversity and population structure of 20 North European cattle breeds J Hered 91, 446-457
11 Li, M.H., Tapio, I., Vilkki, J., Ivanova, Z., iselyova, T., Marzanov, N., Cinkulov, M., Stojanovic, S., Ammosov, I., Popov, R., antanen, J., 2007 The genetic structure of cattle populations (Bos taurus) in northern Eurasia and the
Trang 10neighbouring Near Eastern regions: implications for breeding strategies and conservation Mol Ecol 16, 3839-3853
12 MacHugh, .., Loftus, R.., Cunningham, P., Bradley, D.G., Genetic structure of seven European cattle breeds assessed using 20 microsatellite markers Anim Genet 29, 333-340
13 Nei, M., Genetic distance between populations American Naturalist 106, 283-292
14 Sodhi, M., Mukesh, M., Mishra, .P., Ahlawat, S.P., Prakash, ., Sobti, R.C.,
Microsatellite analysis of genetic population structure of zebu cattle (Bos indicus) breeds from north-western region of India Anim Biotechnol 22, 16-29
15 Sun, W., Chen, H., Lei, C., Lei, X., Zhang, Y., 2008 Genetic variation in eight Chinese cattle breeds based on the analysis of microsatellite markers Genet Sel Evol 40, 681-692
16 Zhang, G.X., Wang, Z.G., Chen, W.S., Wu, C.X., Han, X., Chang, H., Zan, L.S., Li, R.L., Wang, ".H., Song, W.., Xu, G.F., Yang, H."., Luo, Y.F., 2007 Genetic diversity and population structure of indigenous yellow cattle breeds of China using 30 microsatellite markers Anim Genet 38, 550-559
Weir, .S., Cockerham, C.C # Estimating F-statistics for the analysis of
populations structure Evolution 38, 1358-1370.
...quần thể bò nghiên cứu
4 K t luận ñề nghị
4. 1 K t luận
Bốn quần thể bị vàng địa phương (Hà Giang, Lạng Sơn, Thanh Hóa, Nghệ An) có tinh ña dạng di. .. có tinh ña dạng di truyền cao
Mặc dù sai khac di truyền quần thể bò vàng ñều có ý nghĩa thống kê (P<0,05) nhiên mức ñộ sai khác không cao
4. 2 Đề nghị
Cần... thống kê khác ñể xác ñịnh quần thể bị vàng nói thc giống giống khác
Tài liệu tham khảo
Trang 9