Luận văn: NGHIÊN CỨU ĐA HÌNH TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN (D-LOOP) HỆ GEN TY THỂ CỦA GÀ RI, GÀ ĐÔNG TẢO VÀ GÀ TRE

Chia sẻ: Carol123 Carol123 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

109
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Gà nhà (Gallus gallus domesticus) là giống vật nuôi phổ biến nhất trên thế giới. Theo Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Thế giới (FAO), số lƣợng gà trên toàn cầu năm 2007 ƣớc tính đạt khoảng 17 tỉ con, hơn một nửa trong số đó là ở châu Á. Đây là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu của con ngƣời, đặc biệt là ở những nƣớc đang phát triển, cung cấp gần nhƣ toàn bộ nhu cầu về thịt và trứng cho những vùng nông thôn hẻo lánh và khoảng 20% nhu cầu cho khu vực đô thị [31]....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: NGHIÊN CỨU ĐA HÌNH TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN (D-LOOP) HỆ GEN TY THỂ CỦA GÀ RI, GÀ ĐÔNG TẢO VÀ GÀ TRE

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ---------------0o0--------------- LÊ TIẾN NGHIÊN CỨU ĐA HÌNH TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN (D-LOOP) HỆ GEN TY THỂ CỦA GÀ RI, GÀ ĐÔNG TẢO VÀ GÀ TRE LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ---------------0o0--------------- LÊ TIẾN NGHIÊN CỨU ĐA HÌNH TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN (D-LOOP) HỆ GEN TY THỂ CỦA GÀ RI, GÀ ĐÔNG TẢO VÀ GÀ TRE Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Nông Văn Hải Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình nào. Tác giả luận văn Lê Tiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Nông Văn Hải đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Đăng Tôn, KS. Vũ Hải Chi, CN. Địch Thị Kim Hƣơng và tập thể cán bộ Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Gen, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Đề tài đƣợc hỗ trợ kinh phí từ đề tài nhánh thuộc đề tài "Xác định sự sai khác di truyền của các giống gà nội" do PGS. TS. Lê Thị Thuý, Viện Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn làm chủ nhiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN và các thầy cô cán bộ khoa Sinh - KTNN đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên và khích lệ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Tác giả luận văn Lê Tiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU…………………………………………………… ………......... 01 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………..………. 04 1.1. SƠ LƢỢC VỀ NGUỒN GỐC VÀ VỊ TRÍ PHÂN LOẠI GÀ NHÀ .... 04 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC GIỐNG GÀ NGHIÊN CỨU ……. 06 1.2.1. Gà Ri………………………………………………………………. 06 1.2.2. Gà Đông Tảo (Ðông Cảo)…………………….………………...… 07 1.2.3. Gà Tre……………………………………………………………... 08 1.3. ĐẶC ĐIỂM HỆ GEN TY THỂ VÀ VAI TRÒ CỦA D -LOOP TRONG ĐỊNH LOẠI GÀ…………..……………………………..… 08 1.3.1. Ty thể và đặc điểm cấu trúc, cơ chế di truyền hệ gen ty thể gà…... 08 1.3.1.1. Đặc điểm cấu trúc ty thể………………………………..………... 08 1.3.1.2. Cấu trúc hệ gen ty thể gà…………………....……………........... 09 1.3.1.3. Cơ chế di truyền của mtDNA…………..………….……….….… 13 1.3.2. Cấu trúc và vai trò của vùng D-loop trong đánh giá đa dạng di truyền...………………………………..……………..... .......... .......... 14 1.4. MỘT SỐ THÀNH TỰU VỀ ĐỊNH LOẠI PHÂN TỬ DỰA TRÊN GIẢI TRÌNH TỰ VÙNG D-LOOP TY THỂ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ……………………..……………………………..……. 16 1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới………………………………….…. 16 1.4.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam……………………………………... 20 Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU............. 22 2.1. VẬT LIỆU VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ............... ...................... 22 2.1.1. Nguyên liệu...................................................................................... 22 2.1.2. Thiết bị.................................. ........................................................... 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.1.3. Hoá chất...................................... ................................................... 23 2.1.4. Địa điểm nghiên cứu………… …………………………….……... 23 2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U……..………………….…… 24 2.2.1. Điện di trên gel agarose…………..………………………….…… 24 2.2.2. Khuếch đại vùng D -loop bằng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction)…………………..……..…..… ………………...… 26 2.2.3. Tinh sạch sản phẩm PCR……..……….…………...……….…... 28 2.2.4. Giải trình tự vùng D-loop…………………………….….………. 29 2.2.5. Phân tích dữ liệu bằng phần mềm chuyên dụng .……….……… 30 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …..………………….………. 31 3.1. Nhân vùng D -loop bằng kỹ thuật PCR……..…………………….. 31 3.2. Xác định và s o sánh trình tự nucleotide của các mẫu nghiên cứu với trình tự chuẩn trên GenBank……..……………....…….…...... 36 3.3. Sự đồng nhất về trình tự nucleotide của 3 giống gà…..…….……. 56 3.4. Phân tích mối quan hệ di truyền giữa các giống gà nghiên cứu..….. 56 3.5. So sánh mức độ đa dạng di truyền của 3 giống gà nghiên cứu với một số quần thể gà châu Á……………..……………...…................ 58 3.6. Xây dựng cây phát sinh chủng loại… …..………………..….……… 60 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ....................................................................... 62 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ................................................................ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO……..……..……………………..…………… 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
NHƢNG CHỮ VIÊT TĂT ̃ ́ ́ ATP Adenosine triphosphate Base pair (căp bazơ) ̣ bp Gà rừng Cyelon CJF ddNTP Dideoxynucleoside triphosphate DNA Deoxyribonucleic acid dNTP Deoxynucleoside triphosphate DNase Deoxyribonuclease đtg Đồng tác giả EDTA Ethylene diamine tetra-acetic acid EtBr Ethidium bromide ETOH Ethanol Gà rừng màu xám GJF Gà rừng màu xanh GrJF Hệ gen ty thể mtDNA Nhà xuất bản Nxb PCR Polymerase Chain Reaction Gà rừng đỏ RJF RNA Ribonucleic acid RNase Ribonuclease Vòng / phút rpm Tris – acetate – EDTA TAE Nhiệt độ biến tính Tm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1. Thành phần phản ứng khuếch đại DNA… ……….……...…. 34 Bảng 3.2. Chu trình nhiệt của phản ứng PCR………………………...... 35 Bảng 3.3. C ác điểm đa hình trong vùng D - loop của 3 giống gà nghiên cứu.............................................................................................. . 51 Bảng 3.4. Sự phân bố của 71 mẫu gà ngh iên cứu theo các kiểu đơn bội…………….……..………………………………….……............ 55 Bảng 3.5. Mối quan hệ di truyền giữa các giống gà nghiên cứu….……. 58 Bảng 3.6. So sánh mức độ đa dạng di truyền của gà Việt Nam với một số quần thể gà châu Á......................................................................... . 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của ty thể.................................................................09 Hình 1.2. Sơ đồ mtDNA gà………………………… ……………….……... 12 Hình 3.1. Ảnh điện di sản phẩm PCR của một số mẫu gà nghiên cứu……………….……………………………………………………... 35 Hình 3.2. So sánh trình tự vùng D-loop của 71 mẫu gà nghiên cứu với trình tự mang mã số GenBank AP003580............................................ 50 Hình 3.3. Hai đa hình phổ biến nhất của các mẫu nghiên cứu C197T và T426C…………………………………………………………………... 52 Hình 3.4. Tỷ lệ % các kiểu thay thế nucleotide của 71 mẫu nghiên cứu……………………….…………………………………………..…. 53 Hình 3.5. Tần số phân bố của các kiểu đơn bội vùng D -loop hệ gen ty thể 3 giống gà nghiên cứu……………… ……….…………….....….... 56 Hình 3.6. Cây phát sinh chủng loại của 3 giống gà nghiên cứu..... ............ 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Gà nhà (Gallus gallus domesticus) là giống vật nuôi phổ biến nhất trên thế giới. Theo Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Thế giới (FAO), số lƣợng gà trên toàn cầu năm 2007 ƣớc tính đạt khoảng 17 tỉ con, hơn một nửa trong số đó là ở châu Á. Đây là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu của con ngƣời, đặc biệt là ở những nƣớc đang phát triển, cung cấp gần nhƣ toàn bộ nhu cầu về thịt và trứng cho những vùng nông thôn hẻo lánh và khoảng 20% nhu cầu cho khu vực đô thị [31]. Ngoài mục đích làm thực phẩm, gà nhà còn đƣợc nuôi làm cảnh, chọi gà hay làm thuốc. Không những thế, gà còn là đối tƣợng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu y sinh [29], [59]. Trong ngành nông nghiệp nƣớc ta, chăn nuôi gà chiếm tới 72 - 73% tổng đàn gia cầm hàng năm. Năm 2006, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã xây dựng chiến lƣợc phát triển chăn nuôi gia cầm Việt Nam giai đoạn 2006 - 2015. Theo đó, ngành chăn nuôi phải phấn đấu đến năm 2015 tăng tỷ trọng thịt gia cầm lên 32% tổng sản lƣợng thịt các loại, trong đó sản lƣợng thịt gà chiếm 88% tổng đàn gia cầm, đạt 350 triệu con, khối lƣợng thịt 1.992.000 tấn, sản lƣợng trứng 9,236 tỷ quả [3]. Để đạt đƣợc mục tiêu trên thì cần thiết phải cải thiện nguồn con giống, đồng thời phải bảo tồn và phát triển những giống gia cầm quý của địa phƣơng. Ở nƣớc ta có 27 giống gà, trong đó có tới 16 giống gà nội. Các giống gà nội nhƣ gà Ri, gà Đông Tảo, gà H’Mông, gà Tre... là các giống có phẩm chất thịt trứng thơm ngon, khả năng chịu đựng kham khổ, khả năng chống chịu bệnh tật cao, là nguồn gen quý và cần đƣợc đầu tƣ chọn tạo để nâng cao năng suất và dùng lai tạo với các giống khác để cải tiến năng suất, tạo con lai năng suất cao cung cấp con giống cho sản xuất [2], [3], [11]. Tuy nhiên, do truyền thống chăn nuôi nhỏ lẻ theo hộ gia đình, các giống gà này thƣờng đƣợc chăn thả tự do cùng với các giống gà nội khác ở các địa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1
phƣơng, cùng với sự du nhập của vật liệu di truyền mới do việc nhập khẩu một cách ồ ạt các giống nhập ngoại nên chúng đứng trƣớc nguy cơ bị lai tạp, mất dần. Do đó, vấn đề bảo tồn nguồn gen các giống gia cầm quý là một yêu cầu bức thiết của thực tế. Nghiên cứu đa dạng di truyền các giống vật nuôi là bƣớc đầu tiên trong quy trình tiến tới mục tiêu bảo tồn, cải tiến và sử dụng nguồn giống. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử thì việc nghiên cứu đa dạng di truyền đã đƣợc tiến hành ở cấp độ DNA - vật chất di truyền của sự sống. Cũng nhƣ các loài động vật có xƣơng sống khác, hệ gen của gà cũng gồm hệ gen nhân và hệ gen ty thể (mtDNA). Do kích thƣớc của hệ gen nhân là rất lớn, việc sử dụng các gen trong nhân làm đối tƣợng nghiên cứu đa dạng di truyền có một số nhƣợc điểm. Gen nhân có tần số đột biến thấp, mặt khác chúng lại đƣợc di truyền từ cả bố và mẹ và bị phân ly qua mỗi thế hệ nên việc dò tìm tổ tiên và mối quan hệ di truyền của đoạn DNA nào đó trở nên rất khó khăn. Bởi vậy, DNA ty thể với những lợi thế của mình nhƣ tần số đột biến cao, di truyền theo dòng mẹ, không tái tổ hợp, số lƣợng bản sao lớn và khá đồng nhất đã, đang và sẽ là công cụ phân tử hữu hiệu trong các nghiên cứu về di truyền quần thể và phát sinh chủng loại [15], [30], [50], [57]. Hệ gen ty thể có hai vùng chức năng chính. Vùng mã hóa chiếm tới 93% hệ gen ty thể, vùng còn lại đƣợc gọi là vùng D -loop (vùng siêu biến hay vùng điều khiển) không đƣợc dịch mã, chứa trình tự khởi đầu cho quá trình tái bản của chuỗi nặng và các trình tự điều khiển quá trình phiên mã của các gen trong vùng mã hóa. Vùng D-loop có tốc độ tiến hóa nhanh hơn nhiều so với các vùng khác của hệ gen ty thể, vì vậy nó là vùng thích hợp và có giá trị nhất trong phân tích di truyền quần thể, đặc biệt là đối với các nghiên cứ u biến đổi di truyền bên trong loài [25]. Do đó, xác định và so sánh trình tự mtDNA nhất là trình tự vùng D -loop là phƣơng pháp có độ tin cậy cao đƣợc sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu di Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2
truyền quần thể [30], [34], [36], [49]. Kể từ khi trình tự toàn bộ hệ gen ty thể gà đƣợc Desjardins và Morais (1990) công bố lần đầu tiên, việc nghiên cứu DNA ty thể gà đã và đang đƣợc phát triển tƣơng đối rộng rãi với hàng nghìn trình tự đƣợc đăng ký trên GenBank. Trình tự hệ gen ty thể đã đƣợc sử dụng thành công trong việc xác định đa dạng di truyền của các quần thể gà trên thế giới [27], [41], [46], [52]. Những dữ liệu này đã góp phần giúp hiểu rõ hơn về quá trình thuần hóa và quan hệ di truyền của các giống gà. Ở Việt Nam, việc giải mã hệ gen ty thể nhằm tìm hiểu mối quan hệ di truyền và tiến hóa giữa các giống gà vẫn còn là vấn đề mới. Các nghiên cứu về hệ gen ty thể nói chung và vùng D-loop nói riêng còn rất ít, mang tính cá thể và không đặc trƣng cho quần thể. Với mục đích góp phần vào việc giải mã hệ gen ty thể của các giống gà địa phƣơng Việt Nam và nghiên cứu mối quan hệ di truyền và tiến hóa của các giống gà, trên cơ sở phân tích trình tự vùng điều khiển (D-loop), chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đa hình trình tự vùng điều khiển (D-loop) hệ gen ty thể của gà Ri, gà Đông Tảo và gà Tre”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài đƣợc tiến hành với mục tiêu chính nhƣ sau: Bƣớc đầu đánh giá đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của 3 giống gà Ri, Đông Tảo, Tre trên cơ sở phân tích trình tự vùng D -loop của 71 mẫu cá thể. 3. Nội dung nghiên cứu Đề tài bao gồm các nội dung chính nhƣ sau: - Khuếch đại vùng D-loop của 71 mẫu thuộc 3 giống gà Ri, Đông Tảo và Tre. - Xác định trình tự vùng D -loop. - So sánh trình tự vùng D-loop với trình tự chuẩn đã đƣợc công bố trên GenBank, phát hiện các vị trí đa hình. - Phân tích mối quan hệ di truyền giữa các giống gà nghiên cứu - Xây dựng cây phát sinh chủng loại. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. SƠ LƢỢC VỀ NGUỒN GỐC VÀ VỊ TRÍ PHÂN LOẠI GÀ NHÀ Trong hệ thống phân loại, chi Gallus gồm 4 loài gà rừng khác nhau: 1. Gà rừng đỏ G. gallus (Red junglefowl - RJF) thƣờng gặp ở Đông Dƣơng, Ấn Độ, Myanmar, Malaysia và vài nƣớc khác. 2. G. lafayetti (Lafayette's JF) ở vùng Sri Lanka, loài này còn có tên gọi là gà rừng Ceylon (Cyelon junglefowl - CJF). 3. Gà rừng màu xanh G. varius (Green junglefowl - GrJF) phổ biến ở vùng Java nên còn gọi là gà rừng Java. 4. G. sonneratii (Grey junglefowl - GJF), còn gọi là gà rừng màu xám, thƣờng gặp ở vùng rừng núi Ấn Độ. Trong 4 loài trên thì phổ biến nhất là loà i gà rừng đỏ G. gallus (RJF). Hiện nay, loài này gồm 5 phân loài: G. g. gallus (Southeast Asian Red junglefowl - SE Asian RJF), G. g. spadiceus, G. g. bankiva, G. g. murghi (Indian RJF) và G. g. jabuoillei [49]. Sự phân loại này chủ yếu dựa trên các đặc điểm kiểu hình và khu vực phân bố địa lí của các quần thể. Ở Việt Nam có ba phân loài của gà rừng đỏ với số lƣợng còn tƣơng đối nhiều: G. gallus gallus (1), G. gallus jabouibi (2), G. gallus spadiceus (3). Phân loài 1: phân bố từ phía nam tỉnh Hà Tĩnh vào đế n Nam Bộ. Phân loài 2: phân bố ở vùng Đông Bắc nƣớc ta. Phân loài 3: phân bố ở vùng Tây Bắc nƣớc ta [8], [10]. Trong hệ thống phân loại sinh giới, gà nhà có vị trí phân loại nhƣ sau: Giới Động vật (Animalia) Ngành Động vật có xƣơng sống (Chordata) Lớp Chim (Aves) Bộ Gà (Galiformes) Họ Trĩ (Phasianidae) Giống Gallus Loài Gallus gallus Phân loài Gallus gallus domesticus Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4
Hiện nay, gà là một trong những vật nuôi phổ biến và đƣợc nuôi ở nhiều vùng trên toàn thế giớ i. Tuy nhiên nguồn gốc của gà nuôi chƣa đƣợc thống nhất và vẫn đang đƣợc tranh cãi giữa thuyết đơn nguyên và đa nguyên. Thuyết đơn nguyên cho rằng tổ tiên của tất cả các loại gia cầm là phân loài Gallus gallus gallus của gà rừng đỏ sống ở Đông Nam Á (SE Asian RJF) [26], [27]. Trong khi nhiều tác giả lại đƣa ra bằng chứng chứng tỏ rằng gà nhà có nhiều tổ tiên khác nhau theo dòng mẹ, có tới 3 phân loài của gà rừng đỏ có thể là tổ tiên trực tiếp của gà nhà gồm G. g. gallus, G. g murghi và G. g. spadiceus. Cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ giả thuyết này [34], [42], [43], [50]. Boruxenco (1953) và Valilop (1993) cho rằng Nam Á, Ấn Độ, Đông Dƣơng… là một trong những trung tâm châu Á đầu tiên thuần dƣỡng nhiều loài vật nuôi trong đó có gà nhà [5]. Từ các khu vực rừng nhiệt đới Đông Nam Á và Ấn Độ, gà rừng đỏ Gallus gallus đã lan rộng ra các vùng khác trên thế giới khi con ngƣời thuần hóa chúng, kết quả là tạo ra nhiều giống gà khác nhau [61]. Tiếp theo quá trình thuần hóa là các chƣơng trình chọn giống rộng rãi đã tạo ra 4 dòng gà khác biệt: lấy trứng, lấy thịt, làm cảnh và chọi gà. Trƣớc đây, Ấn Độ đƣợc coi là trung tâm của quá trình thuần hóa gà nhà. Quá trình này diễn ra tại các vùng thung lũng Ấn Độ vào khoảng năm 3200 trƣớc Công nguyên. Tuy nhiên những bằng chứng địa chất gần đây đã chỉ ra rằng quá trình này diễn ra sớm hơn rất nhiều ở đại lục Trung Quốc vào khoảng năm 6000 trƣớc Công nguyên [27], [36]. Gà đƣợc đƣa sang châu Âu vào khoảng thế kỷ XVIII - XIX và nhờ tiến bộ của công tác chọ n giống, các giống gà bản địa của châu Á đã đƣợc lai tạo thành những giống cho năng suất cao hơn. Trƣớc đây, phần lớn các tác giả đều cho rằng gà đƣợc đƣa vào châu Mỹ bởi những nhà thám hiểm Tây Ban Nha hoặc Bồ Đào Nha vào khoảng năm 1500 sau Công nguyên. Một giả thuyết khác cho rằng gà đƣợc đƣa trực tiếp từ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5
lục địa hoặc các đảo ở Đông Nam Á vào Nam Mỹ từ khoảng 3300 năm trƣớc, tuy nhiên không có bằng chứng địa chất nào làm sáng tỏ giả thuyết trên. Những nghiên cứu gần đây liên quan tới việc phân tích trình tự mtDNA gà từ các mẫu vật thời tiền sử đã góp phần làm s áng tỏ giả thuyết thứ ba cho rằng gà đƣợc đƣa vào Nam Mỹ từ quần đảo Polynesia [62], điều đó cũng cho thấy vai trò vô cùng quan trọng của trình tự vùng D-loop ty thể trong việc xác định lịch sử thuần hóa của gà nhà [34]. Ở Việt Nam, gà rừng đƣợc thuần hóa và nuôi sớm nhất ở vùng Vĩnh Phú, Hà Bắc, Hà Tây… Từ giống gà nuôi ban đầu là tiền thân của giống gà Ri hiện nay, nhân dân ta đã lai tạo đƣợc nhiều giống gà: gà Mía, gà Ác, gà Ri, gà Tre, gà Đông Tảo… 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC GIỐNG GÀ NGHIÊN CỨU 1.2.1. Gà Ri Phân bố rộng rãi ở mọi miền đất nƣớc, trong đó phổ biến là ở miền Trung và miền Bắc. Đây là giống gà nội phổ biến nhất ở nƣớc ta, khoảng 85% giống gà địa phƣơng là gà Ri, đƣợc chăn thả ở các vùng nông thôn [11]. Gà Ri có nguồn gốc từ nhóm gà rừng Gallus gallus bankiva. Gà có ngoại hình thon nhỏ, đầu mỏ nhỏ, mào cờ đơn có răng cƣa, màu đỏ tƣơi; tích và dái tai màu đỏ, có khi xen lẫn ánh bạc trắng; cổ thanh nhỏ dài vừa phải; ngực lép, bụng thon mềm; chân có hai hàng vẩy màu vàng có khi xen lẫn màu đỏ tƣơi. Màu sắc lông có nhiều loại, gà Ri thuần chủng có màu lông vàng rơm. Gà mọc lông sớm, tốc độ mọc lông nhanh hơn gà Đông Tảo, gà Mía nên có khả năng chịu đựng tốt hơn khi nuôi ở điều kiện thời t iết lạnh [2], [6]. Gà Ri nhỏ con (trọng lƣợng sơ sinh: 23,5 - 31,8 g; 6 tuần tuổi đạt bình quân 327,6 g; 12 tuần tuổi: 824,4 - 1163,0 g; 16 tuần tuổi: 1057,4 - 1862,3 g; 19 tuần tuổi: 1192,6 - 2050,0 g), tiêu tốn thức ăn/ đơn vị tăng trọng hoặc chục quả trứng còn cao (2 tuần tuổi: 2,47 kg/ 1 kg thịt; 4 tuần tuổi: 3,68 kg/ 1 k g thịt; 6 tuần tuổi: 3,91 kg/ 1 kg thịt) [6]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6
Gà trống lông màu đỏ thẫm là phổ biến nhất, đầu lông cánh và lông đuôi có lông đen ánh xanh, lông bụng màu đỏ nhạt hoặc vàng đất, dáng chắc khỏe, ngực vuông và mào đứng, sớm phát triển; ba tháng đã biết gáy. Gà trống trƣởng thành (một năm tuổi) cho trọng lƣợng 1,5 - 2 kg/ con [2], [6]. Gà mái phổ biến nhất là màu lông vàng r ơm, vàng đất hoặc nâu nhạt, xung quanh cổ đôi khi có hàng lông đen, có đốm đen đuôi và đầu cánh, mào không phát triển. Gà mái trƣởng thành trọng lƣợng 1,2 - 1,4 kg/ con. Gà 4 - 5 tháng tuổi bắt đầu đẻ. Sức đẻ năm đầu 100 - 110 trứng, tỷ lệ đẻ không ổn định trong 1 chu kỳ đẻ, trứng nặng 40 - 45 g, vỏ màu trắng. Gà đẻ theo t ừng đợt 15 - 20 trứng thì nghỉ đẻ và đòi ấp. Nuôi con khéo [2]. Các nghiên cứu trƣớc đây đều cho thấy gà Ri có ƣu điểm thích nghi tốt với đặc điểm khí hậu của Việt Nam, rất dễ nuôi, thích hợp với nuôi chăn thả, không đòi hỏi kỹ thuật cao, chuồng trại thức ăn đơn giản, tận dụng thức ăn của địa phƣơng, chịu đựng tốt điều kiện thức ăn nghèo dinh dƣỡng. Gà có khả năng kiếm thức ăn ngoài tự nhiên. Thuộc loại gà lấy trứng, thịt. Thịt thơm ngon. Vốn đầu tƣ thấp, khả năng kháng bệnh cao. Nhƣợc điểm của gà Ri là tầm vóc nhỏ, tốc độ sinh trƣởng chậm, sản lƣợng trứng không cao do bản năng đòi ấp mạnh, khối lƣợng trứng nhỏ [6]. 1.2.2. Gà Đông Tảo (Ðông Cảo) Có nguồn gốc và phân bố nhiều ở thôn Đông Tảo, huyện Khóai Châu, tỉnh Hƣng Yên. Gà có đặc điểm nổi bật là dáng to, thô, đùi và ống chân rất to, ngón chân múp míp, chân có vảy thịt, mào kép, mào nụ, da màu vàng. Thân hình to, ngực sâu, lƣờn rộng, dài. Xƣơng to, dáng đi chậm chạp, nặng nề [2], [6]. Gà trống hầu hết có màu lông mận chín pha lẫn lông đen, đỉnh đuôi và cánh có màu lông đen ánh xanh. Mào kép, nụ, hoa hồng, bèo dâu. Tích và dái tai màu đỏ, kém phát triển. Thể chất khoẻ, xƣơng to, điển hình chân to cao, cơ ngực và cơ đùi phát triển. Chân to màu vàng có 3 hàng vải trở lên, xù xì, nhiều hoa dâu. Khi trƣởng thành, con trống có thể nặng tới 5 - 6 kg [2], [6]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7
G à mái trƣởng thành có lông màu vàng nhạt hoặc màu nâu nhạt, k hối lƣợng giai đoạn trƣởng thành của gà mái là 3 - 3 ,5 kg. Bắt đầu đẻ l úc 160 ngày tuổi. Nếu để gà đẻ rồi tự ấp, 10 tháng đẻ 70 quả . Khối lƣợng trứng 48 - 55 g/ quả. Tính đòi ấp mạnh nhƣng ấp và nuôi con không khéo. Gà mới nở có lông trắng đục. Khối lƣợng mới nở 38 - 40 g/ con. Gà con chậm mọc lông, chậm lớn [2], [6]. Gà có tốc độ sinh trƣởng nhanh, nhƣng sinh sản (đẻ và ấp nở, nuôi con) thấp. Gà Ðông Tảo là giống gà thịt ở nƣớc ta, có khả năng sinh trƣởng nhanh, sức khỏe tốt, đây là vốn gen quí dùng để lai với các giống gà khác sẽ cho gà Broiler có năng suất cao [6]. 1.2.3. Gà Tre Giống gà địa phƣơng có lâu đời ở vùng Đông Nam Bộ. Hiện nay phân bố ở Long An, thành phố Hồ Chí Minh và một số ít tỉnh phía Bắc. Con trống có màu lông sặc sỡ: tía đen, nâu sáng, vàng chuối, đuôi và cổ đen... Lông đuôi dài, mào nụ, chân cao, săn chắc. Con mái thƣờng kém sặc sỡ hơn, có màu đen (ô), đốm hoa mơ, vàng, nâu đất, thấp chân... [2] Đ ặc điểm nổi bật: gà trống và mái nhỏ hơn gà Ri , con trố ng nặng 1,2 - 1,3 kg/ con, con mái nặng 0,8 - 0,9 kg/ con [2]. Tập tính: hay bay và đậu trên hàng rào. Nuôi làm cảnh. Mỗi năm đẻ 5 - 7 lứa, mỗi lứa đẻ 8 - 10 quả/ mái [2]. 1.3. ĐẶC ĐIỂM HỆ GEN TY THỂ VÀ VAI TRÒ CỦA D-LOOP TRONG ĐỊNH LOẠI GÀ 1.3.1. Ty thể và đặc điểm cấu trúc, cơ chế di truyền hệ gen ty thể gà 1.3.1.1. Đặc điểm cấu trúc ty thể Ty thể (hình 1.1) đƣợc mô tả lần đầu tiên bởi Altmann vào năm 1890 và sau đó, cấu trúc siêu hiển vi của ty thể đã đƣợc nghiên cứu chi tiết bởi Palade (1952) và Sjostrand (1953) [23]. Đây là bào quan có hình tròn hoặc hình trụ dài, kích thƣớc 2 - 5 m. Toàn bộ cấu trúc của ty thể đƣợc bao bọc bởi hai lớp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8
màng. Lớp màng ngoài bao trùm, tạo nên ranh giới ngoài của ty thể; lớp màng trong tạo thành các nếp gấp (mào - cristae) hƣớng vào tâm và là nơi khu trú của các enzyme hô hấp. Các lớp màng chia ty thể thành hai khoang riêng biệt: khoang chứa chất nền nằm bên trong ty thể và khoang gian màng nằm giữa hai lớp màng. Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của ty thể Ty thể là bào quan quan trọng, có mặt trong tất cả các tế bào hô hấp hiếu khí, giữ vai trò trung tâm trong việc sản sinh năng lƣợng, trao đổi amino acid, trao đổi chất béo, trao đổi steroid và chết theo chƣơng trình của tế bào (apoptosis) [30], [40]. Nhờ chứa chuỗi truyền điện tử, các enzyme của chu trình Krebs và phosphoryl hóa, ty thể thực hiện quá trình oxy hóa các carbohydrate, các acid béo, các amino acid… giải phóng ra năng lƣợng dƣới dạng các liên kết phosphate cao năng trong phân tử ATP. Đây là dạng năng lƣợng cần thiết cho mọi hoạt động sống của tế bào. 1.3.1.2. Cấu trúc hệ gen ty thể gà Ở động vật, ngoài hệ gen trong nhân còn có hệ gen tế bào chất nằm trong ty thể chiếm tỉ lệ từ 1 - 5% DNA của tế bào. Kích thƣớc của hệ gen ty thể ( mtDNA) ở phần lớn động vật có xƣơng sống vào khoảng 16,8 kb , tuy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9
nhiên có thể sai khác đôi chút do có những đoạn chèn vào, hoặc do mất đoạn, hoặc có những trình tự lặp lại nối tiếp. Kích thƣớc mtDNA gà là 16.775 bp [22]. Ngƣời ta đã đƣa ra nhiều giả thuyết về nguồn gốc tiến hóa của hệ gen ty thể. Giả thuyết đƣợc chấp nhận rộng rãi nhất là hệ gen ty thể là dấu vết còn lại của hệ gen vi khuẩn cổ, sống cộng sinh bên trong tế bà o sinh vật nhân chuẩn. Mỗi ty thể có từ 2 đến 10 bản sao của DNA và bởi vì mỗi tế bào chứa từ hàng trăm đến hàng triệu ty thể nên số lƣợng DNA ty thể là rất lớn. Trong tế bào trứng động vật có xƣơng sống, ƣớc tính con số này lên đến 108. Với số lƣợng bản sao lớn nhƣ vậy nên có thể thu đƣợc DNA ty thể có giá trị cho các phân tích quan hệ di truyền từ một số lƣợng ít tế bào. DNA ty thể có các đặc điểm cơ bản sau: - Tốc độ đột biến lớn gấp 5 - 10 lần so với hệ gen nhân [18]. - Số lƣợng bản sao lớn [34], [47], [57]. - Đơn bội, hầu nhƣ không có sự tái tổ hợp [32], [47], [57]. - Di truyền theo dòng mẹ ở phần lớn các loài [15], [32] [34], [47]. Phân tử mtDNA có tốc độ tiến hóa nhanh hơn 5 - 10 lần so với các gen nhân do cơ chế sửa chữa tái bản DNA không hiệu quả do đó dẫn đến nhiều biến dị trong ty thể, không chỉ giữa các loài mà còn cả trong một loài. Bên cạnh đó, các biến dị này không giống nhau giữa các ty thể trong cùng một tế bào và giữa các tế bào khác nhau. MtDNA có đặc điểm đơn bội, không tái tổ hợp, di truyền theo dòng mẹ, điều đó có nghĩa là mỗi phân tử cũng nhƣ toàn bộ mtDNA thƣờng chỉ có một lịch sử phả hệ theo dòng mẹ. Thêm vào đó mtDNA tồn tại với số lƣợng bản sao lớn trong mỗi tế bào. Các đặc điểm trên cùng với việc mtDNA bền vững hơn DNA nhân trong khi tách chiết do có cấu trúc dạng vòng [33], nên sử dụng mtDNA nhƣ là một công cụ phân tử trong việc phân tích các mối quan hệ tiến hóa và biến đổi di truyền trong loài và giữa các loài có nhiều thuận lợi [28], [30], [45], [49], [50]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10
Hệ gen ty thể là phâ n tử DNA trần, kép, mạch vòng, gồm hai chuỗi: chuỗi nặng (H strand) giàu guanine và chuỗi nhẹ (L strand) giàu cytosine. Khác với DNA nhân, mtDNA không liên kết với protein histon, điều này làm cho mtDNA tƣơng tự với DNA của vi khuẩn. Hệ gen ty thể gà mang những đặc trƣng của hệ gen ty thể động vật có xƣơng sống và có độ tƣơng đồng rất cao khi so sánh với mtDNA của lƣỡng cƣ và động vật có vú, tức là cũng gồm hai vùng là vùng mã hóa và vùng điều khiển (D-loop). Vùng không mã hóa chiếm khoảng 7% mtDNA, chứa điểm khởi đầu sao chép của chuỗi nặng (OH) và các promoter phiên mã của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ (PH và PL), khoảng 90% phần DNA không mã hóa của ty thể nằm trong vùng này. Vùng mã hóa chứa 37 gen và không có khoảng trống giữa các gen, mã hóa cho 13 polypeptide, 2 rRNA và 22 tRNA [20], [38]. Trong đó, chuỗi nặng chứa 12 trong 13 gen mã hóa polypeptide (trừ một tiểu phần ND6 của phức hệ I là đƣợc phiên mã từ chuỗi nhẹ), 14 trong số 22 gen tRNA và cả hai gen rRNA (12S và 16S). 13 chuỗi polypeptide đƣợc mã hóa bởi DNA ty thể là thành phần của phức hệ hô hấp của ty thể, trong đó có 7 tiểu phần (ND1, 2, 3, 4L, 4, 5, 6) trong số 46 chuỗi polypepetide của phức hệ I ( NADH dehydrogenase), 1 tiểu phần (cytochrome b - Cytb) trong số 11 chuỗi polypeptide của phức hệ III (P hức hệ bc1), 3 tiểu phần (CO I, II, III) trong số 13 polypeptide của phức hệ IV (cytochrome c oxidase) và 2 tiểu phần (ATPase 6 và 8) trong số 16 polypeptide của phức hệ V (ATP synthase) [24]. Còn tất cả các protein khác của ty thể bao gồm tất cả 4 tiểu đ ơn vị của phức hệ II (succinate dehydrogenase), tiểu đơn vị DNA polymerase  của ty thể, các thành phần của RNA polymerase của ty thể, yếu tố phiên mã của ty thể (mtTFA), các protein ribosome của ty thể, các yếu tố kéo dài chuỗi và các enzyme trao đổi chất của ty thể đều đƣợc mã hóa bởi DNA nhân [60]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11