Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1 giáo trình Di truyền và chọn giống thủy sản trình bày các nội dung: Các khái niệm cơ bản về di truyền học, di truyền các tính trạng chất lượng, di truyền học quần thể, di truyền các tính trạng số lượng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Ịrs PHẠM THANH LIÊM G THÚY YÊN - E H DI TRUYEN VA CHỌN GIỐNG THUYSẢN W NHÀ XUẤT BÁN NÔNG NGHIỆP TS PHẠM THANH LIÊM, TS DƯƠNG THỦY YÊN VÀ TS BÙI MINH TÂM Giáo trình DI TRUỲÊN VÀ CHỌN GIỐNG THỦY SẢN ■ NHÀ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP MỤC LỤC Trang Lời giới th iệ u vii CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM c BẢN VỀ DI TRUYỀN HỌC 1 Gen nhiễm sắc th ể 1.1 Gen 1.2 Nhiễm sắc thể 1.2.1 Sổ lượng cùa N S T 1.22 Hình thái phân loại NST Pi truyền M endel .4 Gián ph ân Oiảm phân Sự xác định giới tín h 11 5.1 Cơ chế xác định giới tính c 11 5.2 Cơ chế xác định giới tính giáp xác .13 CHJ'ONG II DI TRUYỀN CÁC TÍNH TRẠNG CHẤT LƯỢNG 15 Oen nằm nhiễm sắc thể th n g 15 1.1 Gen thể tính trội hồn tồn 15 1.2 Trội khơng hồn to àn 17 1.3.Cộng gộp (additive action) 19 r i truyền tính trạng 20 Fai nhiều gen NST thường 21 3.1 Khơng có tương tác át c h ế 21 3.1.1 Tương tác bồ trợ 21 3.12 Cộng hợp 22 3.2.Tương tác át chế 23 3.2.1 Tương tác át chế trộ i 24 3.22 Tương tác át chế lặn 26 3.23 Ảnh hưởng tích lũy hai g e n 27 3.24 Tương tác gen trộ i 28 3.25 Tương tác gen lặn 28 3.25 Tương tác trội lặn 29 ri truyền liên kết với giới tính 30 l Gen liên kết với NST giới tính Y (Y-linked g en ) 30 4.2.Gen liên kết với NST X 31 4.3.Kiểu hình giới hạn bời giới tính .33 (en đa alen 33 Niiều tính trạng (Pleiotropy) 34 Nức ngoại (penetrance) độ biểu (expressivity) 36 liên kết gen 37 111 CHƯƠNG III DI TRUYỀN HỌC QỤẦN T H Ê 39 Những khái niệm di truyền quần th ể 39 1.1 Quần thể di truyền quần th ể 39 1.2 Tần số alen, tần số kiểu gen ti lệ đồng hợp/dị hợp quần th ể 39 1.3 Định luật H a rd y - W einberg 40 Phương pháp xác định tần số alen tần số kiểu gen 41 2.1 Gen NST thường 41 2.1.1 Trội khơng hồn tồn cộng gộp 41 2.1.2 Trội hoàn to àn 44 2.1.3 Hai nhiều gen qui định tính trạng riêng b iệ t 45 2.1.4 Gen át chế 47 2.2 Gen liên kết với giới tín h 48 2.2.1 Gen liên kết với NST Y 48 2.2.2 Gen liên kết với X 49 2.3 Xác định tần số alen tần số kiểu gen dựa marker di truy ền .52 Sự thay đổi tần số alen quần th ể 54 3.1 Đột biến (mutation) 54 3.2 Di nhập gen (migration) 54 3.3 Lạc dòng di truyền (genetic drift) .55 3.4 Chọn lọc tự nhiên 56 CHƯƠNG IV DI TRUYỀN CÁC TÍNH TRẠNG SỐ LƯỢNG .59 Đặc trưng tính trạng số lượng .59 Sự biến động tính trạng số lượng 60 Biến động di truyền cộng gộp chọn lọ c 62 3.1 Hệ số di truyền (heritability) .63 3.2 Chọn lọc 69 3.2.1 Không chọn lọc (no selection) 70 3.2.2 Chọn lọc trực tiếp 71 3.2.3 Chỉ số chọn lọc (selection index) 72 Biến động di truyền tính trội V d 74 Biến động môi trường VE 74 5.1 Tăng trưởng đột ngột (shooting) 75 5.2 Ảnh hưởng phóng đại (magnification effects) .75 5.3 Ảnh hưởng thời gian sinh sản kéo d i .76 5.4 Ảnh hường mẹ (maternal effects) .76 5.4.1 Tuổi kích thước m ẹ 77 5.4.2 Kích thước trứng 77 5.5 Chăm sóc đa chiều (Multiple nursing) 78 5.6 Thả nuôi quần thể (communal stocking) .78 Biến động tương tác kiểu ẹen môi trư ng 79 CHƯƠNG V CÁC PHƯƠNG PHÁP CAI THIỆN DI TRỰYỀN C Á .82 Thuần hóa di nhập giống (domestication & introduction) .82 1.1 Thuần hóa 82 1.1.1 Khái niệm 82 1.1.2 Kết hóa 83 1.1.3 Ý nghĩa CỊ trình h ó a 84 1.1.4 Những vấn đề cần lưu ý trước hóa: 86 1.1.5 Các bước tiến trình hóa 87 1.1.6 Các phương thức áp dụng trình h ó a 87 1.1.7 Những trở ngại q trinh thn hóa đơi tượng thủy s ả n 88 1.2 Di nhập g iố n g 89 1.2.1 Một số khái n iệ m 89 1.2.2 Mục đích di nhập giống 90 1.2.3 Tác động cá nhập nội .90 1.2.4 Hiện trạng lồi cá tơm nhập nội Việt N am 92 Đánh giá dòng (strain evaluation) 95 Chọn lọc (Selection) .97 3.1 Các phương pháp chọn lọc 97 3.1.1 Chọn lọc cá thể (Mass selection) 97 3.1.2 Chọn lọc quần thể (Family selection) 97 3.2 Một số kết đạt phương pháp chọn lọ c 100 3.3 Tác dụng kéo theo (correlated responses) chọn lọc gián tiếp (indirect selection) .101 Các phương pháp la i 102 4.1 Giao phối cận huyết (inbreeding) 102 4.1.1 Mục đích cùa giao phối cận h u y ế t 102 4.1.2 Những ảnh hưởng tiêu cực giao phôi cận h u y ê t .103 4.2 Lai chéo loài (intraspecific crossbreeding) .103 4.3 Lai xa khác loài (interspecific hybridization) 104 Sinh sản đơn tính nhân tạo đa bội th ể 110 5.1 Sinh sản đơn tính nhân tạo (Gynogenesis) hay mẫu sinh nhân tạo 110 5.2 Sinh sản đơn tính đực nhân tạo hay phụ sinh nhân tạo (A ndrogenesis) 113 5.3 Đa bội thể (Polyploidy) 114 Chuyển giới tính cá (Sex-reversal) 116 6.1 Phương pháp dùng hormon chuyển giới tín h 116 6.1.2.Cơ sở khoa học 116 V 6.1.2 Phương pháp thực h iệ n 117 6.2 Chuyển đổi giới tính bàng phương pháp lai xa khác lo i 118 6.2.1 Cơ sở khoa học 118 6.2.2 Một số công thức lai cho tỉ lệ cá đực cao cá rô phi .118 6.2.3 Ưu nhược điểm phương pháp lai x a 119 6.2.4 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp lai xa thay đổi giới tính cá Việt N am 119 6.3 Sản xuất cá siêu đực phương pháp kết hợp sử dụng hormone lai tạ o 120 6.3.1 Cơ sở khoa học 120 6.3.2 Phương pháp sản xuất cá rô phi siêu đ ự c 120 6.3.3 Ưu nhược điểm cùa phương pháp sản xuất cá siêu đực 122 CHƯƠNG VI CONG NGHỆ DI TRUYEN TRONG THỦY SẢN 126 Phản ứng chuỗi (Polymerase chain reaction, P C R ) 126 1.1 Nguyên tắc chung P C R .126 1.2 Chu kỳ nhiệt phản ứng P C R 128 1.3 Nồng độ chất phản ứng PCR 128 1.3.1 Nồng độ enzyme Taq polym erase 128 1.3.2 Nồng độ Deoxynucleoside triphosphate (dNTP) 129 1.3.3 Nồng độ ion Mg2+ 129 1.3.4 Nồng độ DNA khuôn mẫu .130 1.3.5 Nồng độ m i 130 1.3.6 Dung dịch đệm (b u ffer) 130 1.3.7 Chất ổn định hoạt tính enzyme 131 Một số kỹ thuật sinh học phân từ ứng dụng thủy sản .131 2.1 ứ n g dụng kỹ thuật A llozym e 132 2.2 Kỹ thuật phân tích đa hình khuếch đại ngẫu nhiên RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) 132 2.3 Kỹ thuật phân tích đa hình chiều dài đoạn phân căt giới hạn RFLP (Retrict Fragment Length Polym orphism ) 133 2.4 Kỹ thuật phân tích đa hình độ dài đoạn khuếch đại - AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) 134 2.5 Kỹ thuật phân tích trình tự g e n 135 2.6 Kỹ thuật phân tích m icrosatellite 137 vi LỜI GIỚI THIỆU t 'X i truyền học khoa học nghiên cứu tính di Ê ầ truyền biến dị cùa sinh vật, tìm hiểu qui luật Ể s tương đồng khác cá thể có quan hệ họ hàng Trài qua kỷ hình thành phát triển, khoa học di truyền đạt nhiều thành tựu tiến vượt bậc Các nhà khoa học dựa vào lý luận di truyền bàn qui luật dí truyền đặc hữu đoi tượng, đế xây dựng chương trình chọn giống tạo giống vật ni phục vụ cho mục đích mong muốn người Mãi trước năm 1970, có cơng trình nghiên cứu ve di truyền cá, vài thập niên gần đây, lĩnh vực phát triển mạnh Nhiều tính trạng cùa lồi cá ni cài thiện tốc độ sinh trưởng, hệ so chuyển hóa thức ăn, khả kháng bệnh, khả thích ứng với điều kiện mơi trường nước xấu, hình dạng thể, ti lệ chất lượng thịt Các chương trình chọn giong ứng dụng thủy sàn bao gom hóa - di nhập giống, chọn lọc, kỹ thuật lai tạo, điều khiển giới tính, đa bội thể kỹ thuật di truyền nham nâng cao chắt lượng lồi thủy sản ni Trong thực tế, nghiên cứu di truyền lồi cá ni quan tâm hom khía cạnh dinh dưỡng, quản lý sức khỏe chất lượng nước Nhiều người nuôi cá cho rằng, di truyền chi lĩnh vục d n h ch u cá c nhà kh o a học, nh n g hụ lạ i q u a n tâ m n h icu đôn suy giảm chất lượng giong vấn để có liên quan đến di truyền Vì vậy, giáo trình biên soạn với mục đích giúp cho sinh viên thủy sản, nhà quàn lý trại giong tương lai, (i) nhận thức di truyền sớ khoa học việc chọn giống, việc làm thường xuyên cùa người quàn lý trại giống; (ii) thay rõ di truyền lĩnh vực khó hiểu chi dành riêng cho nhà di truyền học; (iii) hiểu rõ chất lượng giống thủy sàn phụ thuộc nhiều vào chương trình sinh sản làm quản lý chât lượng cá ni Với mục đích trên, khái niệm di truyền cô điên, di truyền quần thể, di truyền số lượng đến di truyền phân tử trình bày ngắn gọn, đọng; song song minh họa, thi dụ trích dẫn trực tiếp từ két nghiên cứu, phát cá động vật thủy sàn khác Giáo trình khơng chi tài liệu học tập dành riêng cho sinh viên đại học ngành Nuôi trồng thủy sản Bệnh học thủy sản mà cỏn tài liệu tham khảo cần thiết cho sinh viên học viên Cao học ngành học khác có liên quan đến nuôi quản lý nguồn lợi thủy sản Ngoài ra, tài liệu tham khảo cho nhà nghiên cứu, nhà quàn lý giống nguồn lợi thủy sản Giảo trình biên soạn lần đầu khơng tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận góp ý cùa sinh viên độc giả để giáo trình cải tiến, hồn thiện hom NHĨM BIÊN SOẠN Bảng 4.2 Biến động di truyền mơi trường dựa bảng phân tích phương sai Nguồn biến động ước lượng = 1/4 VA = 1/4 VA+ 1/4 VD+ V M+ VEc = 1/2 VA+ 3/4 VA+ VEw Hợp phần phưong sai Ơ2S o2d ơw Trong đó' VA: biến động di truyền cộng gộp, V d: biến động di truyền tính trội V m: biến động ảnh hưởng mẹ VEc: biến động từ môi trường ương nuôi chung V ew: biến động mơi trường khác (2) Phăn tích mối tương quan hồi qui h ệ bo m ẹ đàn con: Để áp dụng phương pháp này, cần cho sinh sản riêng 15 (tốt 30-50) cặp bố mẹ Đàn gia đình ni riêng đạt kích cỡ cùa hệ cá bố mẹ thời điểm đo đạt tính trạng.Giá trị trung bình đàn gia đình (y) xác định Số liệu với giá trị tính trạng bố, mẹ, giá trị trung bình bố mẹ (x) tính tương quan hồi qui tuyến tính (Hình 4.3) theo phương trình: y = a + bx Hệ số góc b cho biết thay đổi y theo đơn vị thay đổi cùa X, b ước lượng hệ số di truyền Chiều dài trang binh cũa bó mẹ Hình 4.3: Thi dụ tương quan chiều dài cùa 15 cặp bố mẹ đàn Mỗi điểm hình giá trị trung bình mồi gia đình 67 (3) H ệ số di truyền thực (Realized h2): Là hệ số di truyền đạt từ chương trình chọn lọc, xác định theo cơng thức: (4.7) h2= - § - Trong đó: R phản ứng chọn lọc - mức độ thay đổi tính trạng hệ kết chọn lọc (Hình 4.4) s khác biệt chọn lọc (thí dụ cho tính trạng khối k'cmg thể) s = TB khối lượng cá $ + TB khối lượng cá s chọn - TB quầr thể Phương pháp ước tính h2 thực thường áp dụng, đặc biệt lè loài sinh sản bầy đàn khó để tách biệt gia ỉình (như Artemia) Ưu điểm phương pháp tốn phương tiện lưu giữ gia đình riêng biệt Ước tính h2 thực gắn liền với chvơng trình chọn giống theo phương pháp chọn lọc cá thể (mass selection xem Chương 5) Các nghiên cứu ước tính h2 thực dựa chọr lọc quần thể giống ngun lý bố trí thí nghiệm (Hình 4.4), nlưng có hai xu hướng khác cách ước tính R Hình 4.4: Sự khác biệt chọn lọc (S) phản ứng chọn lọc (R) a (i) R chênh lệch giá trị trung bình tính trạng đàncon sinh từ bố mẹ chọn so với giá trị trung bình tính tạng quần thể hệ ban đầu (bố mẹ) (Lutz, 2001) 68 (ii) R chênh lệch giá trị trung bình tính trạng đàn sinh từ bố mẹ chọn so với giá trị trung bình tính trạng đàn sinh từ bổ mẹ ngâu nhiên quân thê (Tave, 1993; Dunham, 2011) Lutz (2001) cho cách tính thứ hai chưa xác nguyên nhân nhiều chương trình chọn lọc thường kết luận hệ số di truyền tính trạng nghiên cứu (thường tăng trưởng) thâp chọn lọc hiệu Song, cách tính áp dụng từ trước năm 2001 ngày Cách tính thứ hai loại trừ ảnh hường khác biệt môi trường hai hệ lên tính trạng nghiên cứu Trong theo cách thứ nhất, R ước tính cao R thực khác biệt mơi trường Vì vậy, cách tính thứ áp dụng trường hợp điều kiện môi trường nuôi hai hệ giống Hệ số di truyền dùng để dự đốn kết q chương trình chọn lọc (R), biết h2 khác biệt chọn lọc S: (4.8) bình bình Ước tăng R = Sh2 Thí dụ dịng cá chép Sumony cùa Hungary có khối lượng trung 470 gam tháng tuổi Chọn 100 cá có khối lượng trung 550 gam 50 cá đực có khối lượng trung bình 567 gam lượng toc độ tăng trưởng cho quần thể hệ con? Biết h2 trọng cá chép 0,47 (Brody ctv., 1981 trích Tave, 1993) Sự khác biệt chọn lọc tính sau: 550 gam + 567 gam s = ^ - 470 gam V = 8 ,5 g a m Tính mức độ phản ứng chọn lọc R = Sh2 R = (88,5 g) X (0,47) R = 41,6 gam Như hệ tiếp theo, khối lượng cá trung bỉnh là: 470 g + 41,6 g = 511,6 g 3.2 Chọn lọc Có kiểu chọn lọc quan trọng không chọn lọc chọc lọc trực tiếp 69 3.2.1 Không chọn lọc (no selection) Trong trại giống thủy sản, không chọn lọc phương pháp quan trọng sử dụng chương trình sinh sản Khi lên kế hoạch chọn lọc, tính trạng mong muốn phải xác định trước, khơng xác định rõ trờ thành hình thức chọn lọc khơng định hướng Chọn lọc khơng định hướng làm thay đổi vốn gen, mà nhờ cá có khả sống sinh sản điều kiện tự nhiên, quần thể cá ni (thí dụ lồi cá cảnh) Chọn lọc khơng định hương’ làm thay đổi vốn gen cùa quân thê cá nuôi thương phâm việc loại bỏ số hay nhiều cá thể loại bỏ alen kháng lại bệnh tật tăng trưởng tiềm năng, điều dẫn đến kết trái ngược cho chương trinh chọn lọc sau Các trại sản xuất giống thường chọn lọc cá theo kiểu chọn lọc không định hướng, chọn nhũng cá thể có kích thước lớn, mang trứng có biểu tốt đặc điểm sinh dục thứ cấp Cá nuôi điều kiện trại giống thường tạo quần thể có mức độ đa dạng di truyền thấp (cơ sở di truyền cho chọn lọc hạn hẹp) họ chọn cá thể biểu kiểu hình tốt cho việc thi đấu, trưng bày cá cảnh nuôi cá điều kiện nhân tạo để cá mang trứng sinh sản điều kiện trại giống Những cá thể không sống sinh sản điều kiện trại giống có thê cá có chất lượng tốt tự nhiên Do vậy, không chọn lọc phương pháp quan trọng để quản lý chât lượng đàn cá bố mẹ Chọn lọc khơng định hướng làm hư hại quần thể làm cho việc gầy dựng cá bố mẹ tốn Neu người sản xuất phải loại bỏ kiểu hình đừng nên loại bỏ chúng Để hạn chế chọn lọc không định hướng cần phải: - Sinh sản cá suốt mùa sinh sản Cho sinh sản tất kích cỡ cá sinh sản - Cho sinh sản nhiều cá thể lần sinh sản - Không loại bỏ cá thể có tăng trưởng chậm cá thể biểu đặc điểm sinh dục phụ (thứ cấp) Do vậy, khơng chọn lọc khơng có nghĩa khơng tác động lên quần thể Tuy nhiên, khơng phải tất chọn lọc không định hường đêu gây ảnh hưởng xâu đên quân thê cá nuôi thịt Việc loại bỏ cá thể có biểu kiện điều kiện trại giống không sinh sản, 70 không chấp nhận thức ăn nhân tạo, nhạy cảm với điều kiện nuôi nhốt, không tăng trưởng tốt điều kiện ni giữ, khía cạnh quan trọng cùa q trình hóa Trong điều kiện ni, loại địch hại ao ni phịng trừ để tỉ lệ sống tốc độ tăng trưởng đạt tối đa, mà suất cá ni thường lớn nhiều so với cá điều kiện tự nhiên 3.2.2 Chọn lọc trực tiếp Khi xác định rõ mục đích việc cải thiện suất thơng qua việc thay đổi giá trị trung bình tính trạng quần thể, chọn lọc trực tiếp áp dụng Với phương pháp chọn lọc trực tiếp, giá trị trung bình tính trạng tăng giảm tùy thuộc vào mục đích chọn lọc Yêu cầu đảm bảo thành công việc chọn lọc trực tiếp xác định mục đích chọn lọc (tốc độ tăng trường nhanh, tỉ lệ sống cao, kháng bệnh, tiêu tốn thức ăn thấp ) Điều quan trọng mục đích chọn lọc phải có tính thực tiễn khả thi, thí dụ tạo quần thể cá tuổi với khối lượng trung bình kg kế hoạch thực năm Một khía cạnh quan trọng xây dựng kế hoạch chọn lọc phải xác định kiểu hình (tính trạng) đưa vào chuơng trình chọn lọc, chúng đo đếm thỉ tiến hành đo đếm Sau xác định tính trạng liên quan, người sản xuất phải chọn tính trạng tiêu biểu thực tính trạng sinh học khơng chọn tính trạng kết quà cùa nhiều yếu tố liên quan đến quản lý Thí dụ, chọn lọc tiêu tỉ lệ sống cá bột đạt kết hạn chế ti lệ sổng cùa cá bột chịu ảnh hưởng lớn khâu quản lý Iiliư cách chơ ăn, quàn lý chát lưựng nước, kiẻm soát địch hại Việc chọn lọc trở nên vô ích khác cá thể biến động mơi trường (VE) tạo ra, thay ảnh hường biến động di truyền cộng hợp (V a) Thí dụ chọn lọc cho tốc độ tăng trưởng tháng tuổi chắn sê khơng thành cơng, giai đoạn tốc độ tăng trưởng chủ yếu Va mà ảnh hưởng V e, kích thước trứng, tuổi kích cỡ cá cái, thời gian sinh sản (gọi chung ảnh hường ảnh hưởng mẹ - maternal effects), thức ăn Khi xác định (đo, đếm) tính trạng, điều quan trọng phải chọn đo đếm tính trạng, xác định sai việc chọn lọc có tác dụng tính trạng khác, khơng phải tính trạng mong 71 muốn Thí dụ người sản xuất muốn chọn lọc để gia tăng tỉ lệ nở, họ định nghĩa tỉ lệ nở phần trăm trứng nở cá tổng số trứng quan sát (sai), chọn lọc không cải thiện khả nở kết thụ tinh thành cơng chủ yếu chức cá đực Ti lệ nở phải hiểu phần trăm trứng thụ tinh nở cá Ngược lại, muốn cải thiện tính trạng mà khó đo đếm người sản xuất phải chọn tính trạng có mối tương quan chặt chẽ với tính trạng mong muốn cải thiện Mối tương quan chiều dài khối lượng thí dụ, chọn lọc cho tốc độ tăng trưởng giai đoạn, người ta thường xác định chiều dài khối lượng do: ( ) chúng có mối tương quan chặt chê, (2 ) đo cá thể sê dễ dàng cân cá thể Xác định thời điểm để cân đo chi tiêu quan trọng xác định tính trạng cần theo dõi Điều lưu ý cuối kiểu hình hợp thành chương trình sinh sản phải thể tính trạng kinh tế quan trọng Thí dụ, việc chọn lọc trờ nên vơ ích muốn cải thiện số lượng tia vi lưng cùa cá nheo, hay số lượng vẩy cá chép người tiêu thụ mua khối lượng cá số kg số tia vi lưng hay số lượng vẩy Bước cho chương trình chọn giống thu thập thơng tin (hoặc sử dụng kết có sẵn) để mơ tả có tính định lượng kiểu hình chọn Các chi số cần xác định giá trị trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn (SD), hệ số biến dị (CV, coefficient o f variation), độ dao độnẹ hệ số di truyền h Khi có thơng tin định mục tiêu chọn lọc tiến hành thực Neu mục tiêu tính trạng mong muốn nằm ngồi khoảng biến động quần thể, trình chọn lọc phải trải qua nhiều hệ đạt đến mục đích 3.2.3 Chi so chọn lọc (selection index) Giá trị kinh tế giống loài thủy sản thường đánh giá dựa hai hay nhiều tính ữạng Vì vậy, mục tiêu chung chương trình chọn lọc hướng tới cải thiện lúc số tính trạng Các tính trạng tương quan với di truyền (genetic correlation), dẫn đến việc cải thiện tính trạng ảnh hường tích cực (khi có tương quan thuận) tiêu cực (nếu có tương quan nghịch) đến tính trạng Chi số chọn lọc số hiệu cho chương trình chọn lọc chọn lọc đồng thời hay nhiều tính trạng, kiểu hình đưa vào mơt cơng thức để tạo nên giá trị tổng thể cho cá thể Các cá thể 72 sau đuợc chọn lọc theo điểm, ví dụ % cá thể có điểm cao chọn, số điểm mồi cá thể xác định công thức: I = b,x, (4.9) Trong đó: + b2X2 + biXi + + b„x„ I: điểm cá thể b: hệ số hồi qui X: kiểu hình cá thể Thí dụ: Sự tăng trường cá nheo lúc 18 tháng tuổi với tăng trưởng/ngày giảm tỉ lệ thịt (trên sở tỉ lệ kích thước đầu với kích thước thân) Kiều hình _TB quần thề Chỉ số tưorig quan Khối lượng 454 g 50% Tỉ lệ thịt 60% 30% Tăng trưởng ngày g/ngày 20% Chỉ số tương quan Nhân tố quan trọng (I) = I khối lượng (Iw) = TB quần thể — — =0, 11 454 gam I ti lệ thịt (ID) = I tăng trưởng (lo) = — 30% 60% 3g/ngày = 0,50 _ g£ Chi số chọn lọc tương ứng là: I = (Iw )x (k h ố i lượng) + (Id )x (íỉ lệ thịt) + (Io)x(tăng trưởng/ngày) Một cá thể xếp loại nhóm thứ 50 (trung binh) cùa tất kiểu hình (ITB) có I = 100,0 ITB = (0,11 )x(454 g) + (0,50)x(60%) + (6,67)x(3 g/ngày) = 100 Tiếp theo, giá trị I tính cho cá thể quần thể Những cá thể có giá trị I lớn 100 cá thể mức trung bình, ngược lại cá thể có I nhỏ 100 mức trung bình Nếu 73 người sản xuất muốn giữ lại % cá thể giới hạn quằn thể cách đơn giản giữ lại cá thể nhóm thứ 90 sở cùa giá trị I Biến động di truyền tính trội V D Vd biến động di truyền xảy tương tác alen locus V D bị qua trình giảm phân lại tạo qua hệ Vì VD khơng thể di truyền cho hệ sau Khi V a nhỏ, phương pháp chọn lọc khơng có hiệu q M ột phương pháp chọn giống khác có tác dụng cải thiện tính trạng mong mn phương pháp lai tạo Lai tạo khai thác Vi> đê làm thay đổi kiểu hình Tuy nhiên áp dụng biện pháp lai tạo, khơng thể dự đốn trước kiểu hình lai F| Biến động môi trường V e Biến động môi trường sở di truyền, cải thiện điều kiện mơi trường để cải thiện kiểu hình Neu cá cho ăn đầy đủ nuôi điều kiện thuận lợi với nhiệt độ thích hợp, chất lượng nước tốt hạn chế bệnh chúng lớn nhanh so với trường hợp cá không cho ăn, môi trường không thiận lợi cá dễ phát sinh bệnh Biến động mơi trường (V e) có tác động lớn nhiều trường hợp điều khiển Tác động làm phávỡ chuơng trình chọn giống thơng qua chọn lọc Trong chưomgtrình chọn giống, người sản xuất cố gắng cải thiện sản phẩm dựa vào khai thác V g Để đánh giá thành công chương trình họ phải đánh giá mức độ đóng góp cải thiện di truyền vào sụ gia tăng giá trị (.rung bình cùa lính trạng Ncu V (j khống tách ricng đíực với V e khơng thể định lượng cải thiện sản phẩm tạo nên chương trinh chọn giơng Các chương trình chọn giơng thường rât tơn kém, việc trộn lẫn ảnh hưởng V e với Vo tương đươngvới việc làm tăng chi phí sản xuất/nghiên cứu Nếu kết khơng phân tích đúng, chương trình chọn giống khơng thu kết Vì vậy, chương trình chọn giống phải bố trí :ho ảnh hưởng V e tách khỏi ảnh hường Vq Một số biểu sau ảnh hưởng môi trường:t&ng trưởng đột ngột, ảnh hưởng phóng đại khác biệt kích cõban đầu, thời gian sinh sản kéo dài, ảnh hường m ẹ 74 5.1 Tăng trưởng đột ngột (shooting) Nghiên cứu cá chép Nhật (Toby koi) cùa Nakamura Kasahara (1955) cho thấy phân bố chiều dài tổng cộng quần thể cá không tuân theo qui luật phân phối chuẩn, mà đường phân bố bị lệch bên phải Họ đưa giả thuyết cá the lớn gây nên lệch phân phối ưu cùa di truyền Nếu điều đúng, chọn lọc cho tăng trường hồn thành nhanh chóng sau cá bước vào giai đoạn tăng trưởng đột ngột Đẻ kiểm tra giả thuyết này, họ bố trí loạt thí nghiệm nhận thấy ràng: - Sự tăng trọng nhanh xảy cá hương bắt đầu ăn loại thức ăn tự nhiên giáp xác râu ngành Cladocera Kích cỡ thức ăn ảnh hưởng đến tăng trưởng đột ngột Khi cá chép ăn Cladocera có kích thước nhỏ 400 |im đuờng cong cùa chiều dài tổng cộng tuân theo phân phối chuẩn, chúng ăn cladocera loại zooplanton khác có kích thước lớn 400 um đường cong chiều dài tổng cộng bị lệch Lượng thức ăn ảnh hường đến tăng trưởng đột ngột Mật độ cá thả nuôi ảnh hưởng lớn đến tãng trưởng đột ngột Khi tách chúng khỏi cạnh tranh việc ni riêng cá thể tăng trưởng đột ngột không xảy Neu đặt vào quần thể cá chép nhũng cá vàng hay cá chép (từ đàn khác) có chiều dài mm có vai trị cá tăng tnrởng đột ngột “nhân tao” để ngăn cản cá thể khác tăng trường vượt trội, quần sê giữ phân phối chuẩn Các kết cho thấy tăng trưởng đột ngột ảnh hưởng cùa môi trường, đặc điểm mang chất di truyền 5.2 Anh hưởng phóng đại (magnification effects) Sự khác biệt kích cỡ ban đầu nhóm quan trọng vê sau cá tănẹ trưởng, khác biệt kích cỡ lớn, tức khác biệt ban đâu phóng đại Hiện tượng xảy nhũng cá thể có kích thước ban đầu lớn hưởng ưu sức mạnh, kích cỡ miệng, khả cạnh tranh thức ăn , tốt so với cá thể nhỏ Những ưu giúp chúng có hội phát triên nhanh vượt bậc Trong nghiên cứu di truyền so sánh tăng trường dịng/gia đình khác nhau, điều quan 75 trọng để tránh ảnh hưởng phóng đại phải so sánh nhóm có kích cỡ ban đầu tương đương Neu khơng, khác biệt kích cỡ thu hoạch khác biệt kích cỡ ban đầu (V e), khác biệt di truyền 5.3 Ảnh hưởng thời gian sinh sản kéo dài Đối với lồi cá có thời gian sinh sản kéo dài, cá bột dài ngày tuổi sê có lợi hom kích thước Wohlfarth Moav (1970 trích bỡi Tave, 1993) nhận thấy chênh lệch ngày tuổi ảnh hường đến tăng trưởng ti lệ sống cá chép cá nở trước ngày có lợi kích thước, dẫn đến khả bắt mồi cạnh tranh thức ăn tốt Lợi trì gia tăng suốt giai đoạn tăng trưởng, ảnh hường môi trường Các tác giả thực thí nghiệm sau: cá bột hai nhóm cá chép (chép vàng chép xanh - màu sắc khác dc đột biến) ương chung ao Trong ao hai nhóm cá có ngày tuổi, tì lệ sống chúng tương đương cá chép vàng tăng trưởng nhanh 30% so với cá xanh Ở ao khác cá chép xanh lớn chép vàng ngày tuổi, cá chép xanh có ti lệ sống cao gếo lần so với chép vànẹ tăng trưởng, chép xanh lớn nhanh ĩ 30 ngày đầu, đến 60 ngày, cá chép vàng tăng trưởng vượt qua chép xanh, khối lượng trung bình cao 50% so với chép xanh, ao thứ 3, cá chép vàng lớn ngày tuổi lợi giúp tăng tỉ lệ sống chúng, cao gấp 20 lần so với cá chép xanh Tăng truởng cá chép vàng ao thứ cao hom chép xanh thác biệt lớn kết thúc tháng thí nghiệm Điều lưu lý cá chép ương ao bón phân, không cho ăn thức ăn nhân tạo nên môi trường có ảnh hưởng lớn đến biểu kiểu hình cá Thí nghiệm cho thấy, ảnh hưởng ngày tuồi lên ti lệ sốig ảnh hưởng mơi trường, đó, khác biệt tăng tnởng vừa ảnh hưởng môi trường (ưu cá hom ngày tuổi t-ong ương ngày đầu), vừa di truyền (cá vàng tăng trường tốt cá chép xanh) 5.4 Ảnh hưởng m ẹ (maternal effects) Ảnh hưởng mẹ xảy kiểu hình (bao gồm Cí tập tính tập tính giữ con, ấp trứng ) mơi trường mẹ ảnh hường đến kiểu hình thê hệ (Mousseau Fox, 1998) Nlững ảnh hưởng cùa mẹ quan trọng tuổi kích thước mẹ, kích thước trứng, nơi thời gian sinh sản m ẹ 76 5.4.1 Tuổi kích thước mẹ Tuổi kích thước cá mẹ ảnh hưởng lên kiểu hình đàn cá Nghiên cứu nhiều loài cá cho thấy tuổi kích cỡ cá mẹ có tương quan chặt chẽ với kích thước trứng, chất lượng trứng, sức sống tăng trưởng cá giai đoạn sớm vòng đời Nghiên cứu Siraj ctv (1983, trích Tave, 1993) cho thấy tuổi cá mẹ có ảnh hường đến sức sinh sản, kích thước trứng, khối lượng trứng, khả nở cá rơ phi o niìoticus Tiem ey ctv., (2009) nghiên cứu cá hồi Oncorhynchus nerka nhận thấy điều kiện mẹ trước sinh sản có ảnh hưởng đến khả bơi lội đàn Các nghiên cứu ảnh hường mẹ tuổi kích cỡ cá bố mẹ cần phải quan tâm lập kế hoạch sinh sàn Sự thất bại việc điều khiển nhân tố làm lẫn lộn nguồn VE V a chọn lọc cho tính trạng ti lệ nở tăng trưởng giai đoạn sớm (cá bột) Khác với ảnh hưởng mẹ, ảnh hưởng bố nhiều lồi cá thường khơng quan trọng kích thước cùa giao tử đực nhỏ nhiều so với giao tử Tuy nhiên, chất lượng tinh trùng chắn có ảnh hường đến tì lệ thụ tinh 5.4.2 Kích thước trứng Kích thước trứng dạng ảnh hường mẹ Nhiều nghiên cứu cho thấy có mối tương quan thuận kích thước trứng với tốc độ tăng trưởng Điều chứng minh cá chép, cá hồi, cá rơ phi (Tave, 1993) Mặc dù ảnh hường kích thước trứng tăng trưởng biến cá lớn, gây trị ngại nến chọn lọc tiến hành tnrác ảnh hirnrng hiến Nếu chọn lọc sớm, biến động V e V a bị trộn lẫn Ngồi ảnh hưởng đến tăng trưởng, kích thước trứng cịn ảnh hưởng đến khả sống ấu trùng Kích thước trứng lớn thường dẫn đến kích thước cá nở lớn, lượng chất dự trữ (nỗn hồng) nhiều khả sống cá bột cao Kích thước trứng bị ảnh hưởng nhiều yếu tố môi trường di truyền Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến kích thước trứng bao gồm thức ăn, tuổi kích cỡ cá Do vậy, điều quan trọng thực chọn lọc sừ dụng cá có độ tuổi, kích cỡ bảo đảm phải thao tác nhau, khác biệt phài 77 nhận biết gây nên tuổi, kích cỡ cá mẹ, thức ăn ưu di truyền 5.5 Chăm sóc đa chiểu (M ultiple nursing) Moav Wohlfarth (1968, trích Tave, 1993) đề nghị phương pháp chăm sóc đa chiều cách để loại trừ trở ngại gây khác biệt kích cỡ ban đầu Đây phương pháp cá có kích thước lớn bị "ép" lại điều kiện bất lợi mật độ cao hay hạn chế thức ăn cá nhỏ cho phép phát triển bình thường, nhóm khác có kích thước tưomg đương bắt đầu thí nghiệm Tuy nhiên cá chép, cá bị "ép" phát triển trờ lại ưu yếu tố ngăn cản Hiện tượng gọi “tăng trưởng bù” (compensatory gain) Trong trường hợp xảy tượng này, phương pháp chăm sóc đa chiều khơng mang lại hiệu Dunham (2004) cho rằng, chăm sóc đa chiều thực lồi cá trơn cá nheo Mỹ 5.6 Thả nuôi quẩn th ế (com m unal stocking) Trong nghiên cứu di truyền, việc đảm bảo điều kiện môi trường đơn vị/nghiệm thức thí nghiệm giống quan trọng nhằm hạn chế đến mức thấp ảnh hưởng cùa khác biệt môi trường đến kết nghiên cứu Trong thực tế, ao có điều kiện giống khơng thể có trường hợp thí nghiệm tiến hành nhiều ao khác Việc lập lại thí nghiệm đắt tiền, Moav Wolhlfarth (1968, 1974 trích Tave, 1993) đề nghị phương pháp thả nuôi chung nhóm đối tượng thí nghiệm (hoặc gia đình) khác Trong phương pháp này, cá thể nhóm cần khảo sát khác đánh dấu thả ni chung Kỹ thuật có giá tri rnối liên quan thứ hạng nhóm không thay đổi thả nuôi chung thả nuôi riêng Phương pháp ứng dụng nhiều nghiên cứu sinh sản Nó làm giảm kinh phí số lượng ao cần thiết cho nghiên cứu, loại bỏ biến động ao loại bỏ trộn lẫn V e với V g, khác biệt kiểu hình nhóm so sánh thể hiệr rõ hom dễ dàng đánh giá khác biệt yếu tố di truyền Tuy nhiên, phương pháp có bất lợi Khi :ác nhóm gia đình ni chung ao (hoặc bể), cạnh tranh tính hãn ảnh hưởng, che lấp tiềm ning thực tế nhóm đánh giá Neu nhóm có lợi cạnh tranh mang lại, thứ hạng nhóm thả m ôi chung khác với thứ hạng thả nuôi riêng Khảo sát dong 78 cá rô phi đỏ cho thấy nuôi chung với cá rô phi xanh o aureus, rô phi vàn o niloticus cá rơ phi vằn tồn đực lồng lưới đặt hệ thống nước xanh tuần hoàn, chúng lớn chậm tì lệ sống thấp Song, ni riêng hệ thống đó, chúng lại lớn nhanh tỉ lệ sống cao gần nhóm cá tăng trưởng nhanh cá rơ phi vằn tồn đực (Lutz, 2001) Trong trường hợp này, kỹ thuật nuôi chung sử dụng để đánh giá khác biệt kiểu hình có tính di truyền dịng Các lồi cá có tính ăn động vật thường có tính hãn nên khơng áp dụng kỹ thuật Biến động tương tác kiếu gen môi trường Hợp phần cuối Vp áp dụng cho sinh sản để cải thiện sức sản xuất biến động tương tác kiểu gen môi trường V G-E Tương tác xảy phản ứng số alen cho việc tạo kiếu hình có biểu khác điều kiện mơi trường khác Thí dụ, hệ số di truyền tỉ lệ nở cá hồi o mykiss khác điều kiện ấp trứng khác nhau, hệ số di truyền số lượng tia vi lưng cá bảy màu p reticata thay đổi nhiệt độ nước khác (trích Tave, 1993) Kết khảo sát tốc độ tăng trưởng dòng cá chép lai chương trình quản lý khác (Bảng 4.3) Wohlfarth ctv (1983 trích Tave, 1993) cho thấy cá chép Âu tăng trường so với chép Trung Quốc (TQ) cho ăn phân gia cầm tăng trưởng cùa chúng tăng cao có bổ sung thức ăn viên Đặc biệt, lai hai dòng ln tăng trưởng nhanh hai dịng cá bố mẹ với chế độ dinh dưỡng khác mật độ cao Tăng trưởng chúng thấp dòng chép Âu mật độ ni thấp Kết thí nghiệm cho thấy biến động điều kiện môi trường có tác động lên tà n g tn r ò n g d o s ự tirrm g tá c v ó i k iể u g en S ự tirom g tá c g iữ a k iể u gen môi trường quan trọng tính trạng khác cá Nhiều nghiên cứu cho thấy dòng cá biểu tốt điều kiện môi trường định Do đó, thực nghiên cứu đánh giá dịng điều kiện mơi trường, khơng thể kết luận chung dịng ln ln tốt dòng khác Trong thực tế, người sản xuất muốn thay đàn cá bàng dòng cá A biết dòng cá cho suất cao địa phương khác Trước định, nhà sản xuất phải khảo sát điều kiện môi trường nơi dòng cá A tăng trưởng tốt so sánh với điều kiện có trại Nếu điều kiện hai nơi khác nhau, cần phãi có thử nghiệm ban đầu xem dịng cá A biểu 79 điều kiện Neu khơng, việc thay đàn cá chưa có đánh giá dẫn đến thất bại Bảng 4.3: Tăng trưởng cá thể (g/ngày) cùa dịng cá chép ni với kỹ thuật chăm sóc khác Kỹ thuật ni Nhóm cá Chép  u Sừ dụng phân gia cầm; mật độ cao Phân gia cầm kết hợp thức ăn viên làm từ lúa mạch; mật độ cao Phân gia cầm kết hợp thức ăn viên hàm lượng đạm cao; mật độ cao Phân gia cầm kết hợp thức ăn viên hàm lượng đạm cao; mật độ thấp chép  u 1,69 3,48 5,60 8,43 Chép Âu X chép TQ 2,30 3,85 5,62 7,70 Chép TQ X chép TQ 2,15 2,54 3,75 4,98 X Chép Âu: chép châu Âu; chép TQ: chép Trung Quốc Năng suất khía cạnh quan trọng nghề nuôi thủy sản Đe suất nuôi đạt tối đa, người ni cần phải phát dịng cá tăng trưởng tốt điều kiện trang trại Đe chọn lựa đối tượng ni thích hợp phát triển dịng cá, người ni cần biết thơng số bao gồm: khác dòng cá, suất, nguồn gốc lịch sử, đặc điểm kiểu hình Câu hỏi ơn tập Phân biệt tính trạng chất lượng tính trạng số lượng Ý nghĩa cùa đại lượng mơ tả tính ừạng số lượng quần thể Mô tả hợp phần biến động kiểu hình Đe khai thác hợp phần nhằm cải thiện kiểu hình, cần có biện pháp chọn giống quản lý lại chọn biện pháp đó? Chọn lọc khơng định hướng có ảnh hưởng đến chất lượng di truyền đàn cá/tôm bố mẹ? Nêu biện pháp cần áp dụng trại giống nhằm tránh tượng chọn lọc không định hướng 80 So sánh giá trị cùa hệ số di truyền cho nhóm tính trạng: sinh sản, đo/đếm tăng trưởng Tại hệ số di truyền lại quan trọng xây dựng chương trình chọn giống? Nêu cách xác định hệ số di truyền thực Tài liệu tham khảo I Đặng Vũ Bình, 2002 Di truyền số lượng chọn giống động vật ni Giáo trình sau đại học Nhà xuất Nông nghiệp Dunham, R 2004 Aquaculture and Fisheries Biotechnology Genetic approaches CABI publishing Houle, D 1992 Comparing evolvability and variability of quantitative traits Genetics, 130:195-204 Lutz, c G., 2001 Practical Genetic for Aquaculture Fishing News Books, Blackwell Science, pp 93-119 Mousseau, T A., and c w Fox, 1998 The adaptive significance o f maternal effects Reviews, TREE vol 13, no 10 October 1998: 403-407 Roff, D A 2002 Life history evolution Sinauer Associates, Sunderland, MA Tave, D., 1993 Genetics for fish hatchery managers 2nd Edition, Van Nostrand Reinhold, New York Tiemey, K B., Patterson, D A., and Kennedy, c J (2009) The influence o f maternal condition on offspring performance in sockeye salmon Oncorhynchus nerka J Fish Biol., 75: 1244-1257 81 ... 19 í)n 25 14 20 26 15 21 27 CÁ CẢI 16 22 28 17 23 18 Aft M XX 19 14 15 Ịr ự 20 21 ụ| ẵ 16 17 ''* 22 23 X* «A /10 Dj) rtfl AO oA 00 2Q 15 _ | J5 u 27 V« ?» CẢ Đ ự c Hình 1. 4: Hình thái NST cùa... 11 3 5.3 Đa bội thể (Polyploidy) 11 4 Chuyển giới tính cá (Sex-reversal) 11 6 6 .1 Phương pháp dùng hormon chuyển giới tín h 11 6 6 .1. 2.Cơ sở khoa học 11 6 V 6 .1. 2 Phương... DI TRỰYỀN C Á .82 Thuần hóa di nhập giống (domestication & introduction) .82 1. 1 Thuần hóa 82 1. 1 .1 Khái niệm 82 1. 1.2 Kết hóa 83 1. 1.3 Ý nghĩa CỊ trình