Luận Án: Xác định và Phân tích Hệ Gen Ty Thể 6 Giống Lợn Bản Địa Việt Nam

1 MỞ ĐẦU Lợn nhà là loài vật có mối liên hệ lâu đời với con người, là một chi động vật móng guốc có nguồn gốc ở đại lục Á - Âu. Ngành chăn nuôi lợn phát triển với những xu hướng cải tạo năng suất, chất lượng của vật nuôi, nhiều giống lợn được nhập nội để cải tiến các giống lợn địa phương cùng với việc khai thác theo kiểu tận diệt đã tạo ra không ít áp lực đối với vấn đề bảo tồn nguồn gen bản địa. Bên cạnh đó, hiện nay cũng có xu hướng quay lại chăn nuôi các giống lợn bản địa vì các ưu điểm nổi trội: thịt ngon, ít bệnh tật, khả năng thích nghi cao, giá trị kinh tế lớn. Việt Nam có khoảng 26 giống lợn bản địa, trong số đó có những giống thuộc Danh mục nguồn gen vật nuôi quý hiếm cần được bảo tồn.

Lợn Ỉ nguồn gốc ở tỉnh Nam Định, ngày nay ít được nuôi do hiệu quả kinh tế không cao và đang đối diện nguy cơ lớn tuyệt chủng. Đặc biệt, lợn Ỉ được đưa vào Danh mục nguồn gen vật nuôi quý hiếm cần được bảo tồn. Lợn Móng Cái là giống lợn nội được hình thành và phát triển lâu đời, xuất xứ từ thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh, với khả năng sinh sản khá cao. Lợn Mường Khương với ưu điểm thích ứng tốt trong điều kiện tự nhiên, có chất lượng thịt thơm ngon và là một giống lợn gắn liền với đời sống người H’Mông, thuộc tỉnh Lào Cai.

Giống lợn Hương có lớp mỡ mang mùi thơm tự nhiên, được nuôi rộng rãi ở địa bàn biên giới phía Bắc thuộc tỉnh Cao Bằng. Lợn Mường Lay được chăn nuôi chủ yếu ở địa bàn thị xã Mường Lay, tỉnh Điện Biên, đây là giống lợn phàm ăn, có tính kháng bệnh tốt. Lợn Hạ Lang cũng phân bố ở tỉnh Cao Bằng, như các giống lợn bản địa khác, quần thể lợn Hạ Lang đang ngày càng bị thu hẹp. Hiện tại, các giống lợn bản địa đang giảm dần về số lượng, đang mất đi một nguồn gen quý của địa phương và quốc gia.

Để cứu vãn các giống lợn bản địa quý hiếm, hiện các nhà khoa học đang cố gắng nỗ lực bảo tồn nguồn gen của chúng. Đến nay, chưa có công trình nghiên cứu khoa học đầy đủ nào về hệ gen của các giống lợn bản địa Việt Nam, nhằm làm sáng tỏ nguồn gốc và quan hệ phát sinh chủng loại, phục vụ cho công tác bảo tồn nguồn tài nguyên quý hiếm này. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu phân tử về nguồn gen của các giống lợn này vẫn chưa được tiến hành và khai thác một cách đầy đủ. Để giải quyết các vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể 2 của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt Nam” với các mục tiêu và nội dung sau: Mục tiêu nghiên cứu: - Thu được dữ liệu hoàn chỉnh hệ gen ty thể của sáu giống lợn bản địa Việt Nam (lợn Ỉ, lợn Móng Cái, lợn Mường Lay, lợn Hương, lợn Mường Khương và lợn Hạ Lang), đăng ký trên Ngân hàng gen.

- Xác định được thành phần, cấu trúc hệ gen ty thể, so sánh sự sai khác trình tự, xác định đặc điểm di truyền đặc trưng của sáu giống lợn bản địa trên, qua đó đóng góp vào cơ sở dữ liệu phục vụ công tác nhận dạng và bảo tồn. - Xác định được mối quan hệ về di truyền, nhận định nguồn gốc, phát sinh chủng loại của sáu giống lợn bản địa Việt Nam. Nội dung nghiên cứu: - Điều tra, khảo sát về giống, nơi cư trú, thu thập mẫu máu của của 6 giống lợn bản địa nghiên cứu. - Giải trình tự toàn bộ hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa.

- Lắp ráp, xác định trình tự hoàn chỉnh toàn bộ hệ gen ty thể và chú giải. - Phân tích thành phần, cấu trúc hệ gen. - Nghiên cứu đa hình trình tự, so sánh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn này với một số giống lợn ở Châu Á, Châu Âu. - Xây dựng cây phát sinh chủng loại dựa trên trình tự vùng D-loop và trình tự hoàn chỉnh của hệ gen ty thể, phân tích mối quan hệ nguồn gốc phát sinh chủng loại giữa 6 giống lợn bản địa và một số giống lợn khác trên thế giới.

Đóng góp mới của luận án: - Đã giải trình tự hoàn chỉnh hệ gen ty thể của sáu cá thể lợn bản địa Việt Nam (lợn Ỉ, lợn Móng Cái, lợn Mường Khương, lợn Mường Lay, lợn Hương và lợn Hạ Lang) dữ liệu đã công bố trên ngân hàng Genbank. - Đã phân tích, chú giải, dự đoán cấu trúc chức năng hệ gen ty thể của sáu cá thể lợn nghiên cứu. - Xây dựng giả thuyết về nguồn gốc của giống lợn Hương và Hạ Lang có thể là cùng một nguồn gốc. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Luận án có ý nghĩa thực tiễn trong việc xác định nguồn gốc di truyền của 3 sáu giống lợn bản địa sử dụng trong nghiên cứu.

Kết quả của luận án là nguồn dữ liệu quan trọng trong các nghiên cứu về phát sinh chủng loại, tiến hóa phân tử, cũng như các nghiên cứu khác nhằm nhận diện, đánh giá và sử dụng giống lợn bản địa Việt Nam, góp phần hiệu quả cho việc bảo tồn và sử dụng bền vững nguồn gen này. - Các bài báo đăng tải trên các tạp chí khoa học - công nghệ quốc tế và trong nước cùng với các trình tự hệ gen công bố trên Ngân hàng Gen (GenBank - NCBI) là những tư liệu có giá trị tham khảo trong nghiên cứu và giảng dạy. - Những kết quả của nghiên cứu đã đóng góp vào thư viện nguồn gen của một số giống bản địa trong ngân hàng gen quốc gia và quốc tế. Luận án sẽ tạo tiền đề cho phát triển các nghiên cứu tiếp theo trên các giống lợn bản địa, cũng như các giống vật nuôi khác của Việt Nam.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nguồn gốc, phân loại và quá trình thuần hóa lợn nhà 1. Nguồn gốc Có quan điểm cho rằng giống lợn nhà hiện nay (S. scrofa) bắt nguồn từ hai nhóm lợn rừng hoang dã là lợn rừng Châu Âu (S.

scrofaferus) và lợn rừng Châu Á (Sus orientalis, Sus cristatus, Sus vittatus), được con người thuần hoá trong thời gian dài mà thành. Căn cứ vào hình dáng của tai, người ta chia cả hai nhóm lợn nguyên thuỷ Châu Âu và Châu Á thành hai loại: Lợn tai dài và lợn tai ngắn. Các giống lợn nhà nuôi hiện nay hình thành từ các giống lợn cổ đại trước kia thông qua các phương pháp tạp giao khác nhau [1]. Nguồn gốc các giống lợn được tóm tắt ở hình 1.

Đang tiếp tục ~ 200 năm ~ 10.000 năm Phân chia ~ 1,2 triệu năm Hình thành loài Sus ~ 4-2 triệu năm Hình 1. Nguồn gốc thuần hóa lợn nhà [2] Lịch sử nguồn gốc của lợn nhà được cho là đã trải qua 5 sự kiện lớn: (1) Sự hình thành loài Sus ở khu vực Đông Nam Á, (2) Quá trình phân ly thành hai dòng Châu Âu và Châu Á, (3) Quá trình thuần hóa độc lập dẫn đến sự phân tách thành hai nhánh Châu Âu và Châu Á, (4) Sự tạp giao giữa lợn nhà Châu Âu và Châu Á và (5) là quá trình hình thành các giống lợn ngày nay [2]. Phân loại Lợn nhà thường được cho là một phân loài từ tổ tiên hoang dã của chúng - lợn rừng, chúng được đặt tên sinh học là S. Một số nhà phân loại học lại cho rằng lợn nhà là một loài riêng và gọi tên chúng là Sus domesticus, lợn rừng là S.1 minh họa về cách phân loại khoa học lợn nhà thuộc các đơn vị phân loại sau: Bảng 1.

Phân loại lợn nhà Giới Động vật (Animalia) Ngành Động vật có xương sống (Chordata) Lớp Động vật có vú (Mammalia) Bộ Guốc chẵn (Artiodactyla) Họ Lợn (Suidae) Chi Sus Loài S. scrofa Phân loài S. domesticus Họ lợn bao gồm 3 họ phụ (Phacochoerinae warthogs, Suinae, Babyrouinae). Các giống lợn được phân thành các giống lợn chính và phụ, có 25 giống lợn phụ và 4 giống lợn chính.

4 giống phụ trong 25 giống phụ đã được thuần hóa và đưa vào sử dụng hiện nay đã cho thấy mối quan hệ họ hàng và nguồn gốc chung của các loại giống lợn trên thế giới [5]. Trong loài Sus (bao gồm các chủng và thứ chủng) có nhiều đại diện rải rác khắp các lục địa, chính là nguồn gốc trực tiếp của các giống lợn nguyên thủy còn tồn tại cho đến ngày nay. Quá trình thuần hóa Tổ tiên xa xưa của lợn là lợn rừng, đã được săn bắn để cung cấp thực phẩm cho cuộc sống của người nguyên thủy. Dần dần họ nhận ra thay vì săn bắn, việc thuần hóa nuôi dưỡng lợn được tiến hành dễ dàng và thuận lợi hơn để cung cấp thực phẩm cho con người.

Quá trình thuần hóa và chăn nuôi lợn là quá trình phát triển liên tục, phụ thuộc lớn vào sự lai tạo giữa lợn đã được thuần hóa với lợn rừng địa phương, đặc biệt là lợn nái hoang dã. Nhiều loài lợn rừng tồn tại trên thế giới hiện nay như loài lợn rừng Châu Phi (warthog) Phacochoreus africanus, lợn lùn (pigmy hog) Porcula salvania và lợn nhỏ (pig-deer) Babyrousa babyrussa; nhưng chỉ có S. 6 scrofa (lợn rừng) là đã được thuần hóa. Do đó, tất cả các giống lợn hiện nay được coi là các dạng của S.

Các bằng chứng về phát sinh chủng loại địa lý cho thấy quá trình thuần hóa lợn diễn ra nhiều lần ở nhiều nơi trên thế giới. Về thời điểm thuần hóa, các nhà khảo cổ học dựa vào những di chỉ khảo cổ (chủ yếu là xương sọ) đã cho rằng lợn được thuần hóa vào khoảng 9000 năm về trước [6], thậm chí từ rất sớm vào khoảng 13.700 năm trước Công nguyên ở Cận Đông [7]. Lợn nhà đã được xác định có mặt ở đảo Síp từ khoảng 11.400 năm trước Công Nguyên, chúng được du nhập từ đất liền, đồng nghĩa với việc chúng đã được thuần hóa trong đất liền [8]. Cũng có nghiên cứu khẳng định sự thuần hóa lợn diễn ra một cách riêng biệt ở Trung Quốc cách đây khoảng 8000 năm [1].

Về địa điểm thuần hóa, quá trình thuần hóa lợn diễn ra đầu tiên ở khu vực Cận Đông và diễn ra lặp lại từ các quần thể lợn hoang dã ở từng khu vực khác nhau trên thế giới [9]. Sau khi được thuần hóa, lợn được phân tán đến Châu Âu và đến các vùng nội địa khác. Cũng có giả thuyết về sự thuần hóa lợn diễn ra ở một số trung tâm thuần hóa lợn trên thế giới, đầu tiên có thể kể đến là lục địa Đông Nam Á.