Genetic diversity of spinibarbus denticulatus populations using molecular maker

Nội dung text: Genetic diversity of spinibarbus denticulatus populations using molecular maker

1. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 GENETIC DIVERSITY OF SPINIBARBUS DENTICULATUS POPULATIONS USING MOLECULAR MAKER Vu Thi Trang1*, Vu Thi Huyen1, Pham Hong Nhat1, Luu Thi Ha Giang1, Cao Thi Linh Chi1, Dang Thi Lua1,2, Le Van Khoi1 1Research Institute for Aquaculture No.1 (RIA1), 2Vietnam National University of Agriculture (VNUA) ARTICLE INFO ABSTRACT Received: 13/8/2021 Three populations of Spinibarbus denticulatus collected in Ha Giang, Tuyen Quang, and Hoa Binh were analyzed for genetic diversity Revised: 20/9/2021 based on COI gene sequence analysis. Results showed that the studied Published: 06/10/2021 populations have relatively high haplotype diversity (Hd) and moderate nucleotide diversity (π). Eleven haplotypes were detected KEYWORDS out of a total of 90 analyzed sequences. All haplotypes sequences were deposited in the GenBank database, with accession numbers COI from MW446147 to MW446157. In terms of genetic differentiation, Genetic diversity FST presented that there was a large genetic difference among three Spinibarbus denticulatus populations, in which FST values between Ha Giang and Tuyen Quang was the largest (0.80807). Analysis of molecular variance (AMOVA) Haplotype indicated that three studied fish populations were different among Population others because most of the genetic variation occurred between populations (64.83%). The populations had a relatively large genetic distance and a clear population structure. Analytical data revealed a lack of migration or gene flow between populations. NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TRÊN MỘT SỐ QUẦN THỂ CÁ BỖNG (SPINIBARBUS DENTICULATUS) BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ Vũ Thị Trang1*, Vũ Thị Huyền1, Phạm Hồng Nhật1, Lưu Thị Hà Giang1, Cao Thị Linh Chi1, Đặng Thị Lụa1,2, Lê Văn Khơi1 1Viện Nghiên cứu Nuơi trồng Thủy sản I, 2Học Viện Nơng nghiệp Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Ngày nhận bài: 13/8/2021 Ba quần thể cá Bỗng thu tại các tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Hịa Bình đã được đánh giá đa dạng di truyền dựa trên phân tích trình tự Ngày hồn thiện: 20/9/2021 gen COI. Kết quả chỉ ra rằng, 3 quần thể nghiên cứu cĩ mức đa dạng Ngày đăng: 06/10/2021 haplotype (Hd) tương đối cao và đa dạng nucleotide (π) ở mức trung bình. Đã phát hiện được 11 haplotype khác nhau trong tổng số 90 TỪ KHĨA trình tự được phân tích. Tất cả trình tự của các haplotype này đã được cơng bố trên cơ sở dữ liệu NCBI, với số hiệu GenBank từ COI MW446147 đến MW446157. Về giá trị sai khác di truyền FST cho Đa dạng di truyền thấy, giữa 3 quần thể cá Bỗng cĩ sự khác biệt di truyền lớn, trong đĩ Cá Bỗng sự sai khác giữa Hà Giang và Tuyên Quang là lớn nhất (0,80807). Kết quả phân tích phương sai phân tử (AMOVA) chỉ ra cĩ sự khác Haplotype biệt về di truyền của cá Bỗng ở 3 vùng nghiên cứu do phần lớn biến Quần thể dị di truyền là xảy ra giữa các quần thể (64,83%). Các quần thể cĩ khoảng cách di truyền tương đối lớn và cĩ cấu trúc quần thể rõ ràng. Các dữ liệu phân tích đã cho thấy thiếu sự di cư hoặc dịng chảy gen giữa các quần thể. DOI: * Corresponding author. Email: vttrang@ria1.org 114 Email: jst@tnu.edu.vn
2. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 1. Mở đầu Trong những năm gần đây, thơng qua các hoạt động khuyến nơng, khuyến ngư và các chương trình phát triển thủy sản, các tiến bộ kỹ thuật đã được áp dụng nhiều vào sản xuất giúp thúc đẩy nghề nuơi trồng thủy sản nước ngọt ở nước ta ngày càng phát triển. Với chính sách thay đổi cơ cấu vật nuơi theo hướng đa dạng hĩa thì nhu cầu của người dân lại tăng lên. Trong đĩ, cá Bỗng được coi là một trong số các đối tượng nuơi cĩ giá trị của khu vực trung du miền núi phía Bắc. Đây là lồi cá bản địa quý hiếm thường thấy trên sơng Hồng tập trung từ Yên Bái trở lên, trên sơng Lơ từ Tuyên Quang trở lên và trên sơng Lam phần chảy qua huyện Tương Dương, Con Cuơng. Cá Bỗng gặp ở sơng Thu Bồn và sơng Trà Khúc [1]. Mặc dù là lồi đem lại hiệu quả kinh tế tương đối cao cho người nuơi trồng thủy sản và được thị trường ưa chuộng bởi chất lượng thịt thơm ngon, giàu dinh dưỡng nhưng nguồn lợi cá Bỗng ở nước ta đang bị giảm sút nghiêm trọng. Nguyên nhân chính là do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu thời gian gần đây và việc đắp đập làm hồ thủy điện hoặc hồ thủy lợi đã làm cá Bỗng khơng di cư sinh sản được. Ngồi ra, việc khai thác quá mức như dùng xung điện, thuốc nổ cũng gĩp phần làm cho sản lượng cá Bỗng sụt giảm nhanh chĩng. Tuy là lồi cĩ nguồn gen quý và cĩ giá trị kinh tế nhưng nghiên cứu và xuất bản về cá Bỗng ở nước ta là rất ít; trong số đĩ chỉ cĩ xuất bản của Nguyễn Tất Đắc (2018) [2]. Theo tác giả này thì việc nghiên cứu sản xuất nhân tạo giống cá Bỗng và nuơi thương phẩm cá ở trong ao và trong lồng đã thành cơng với những kết quả nổi bật. Nghiên cứu cũng đưa ra luận điểm, các quần thể cá Bỗng ở các tỉnh miền núi phía Bắc nước ta cĩ đa dạng di truyền thấp. Tuy nhiên, các thơng số để đánh giá đa dạng di truyền thì khơng được đề cập đến. Trong khi đĩ, trên thế giới, nghiên cứu về cá Bỗng (Spinibarbus denticulatus) chủ yếu là ở Trung Quốc. Tại quốc gia này, các nhà nghiên cứu đã ứng dụng cơng nghệ sinh học phân tử để nghiên cứu định danh lồi [3], [4], cơng bố trình tự gen hồn chỉnh của mtDNA [5], hay nghiên cứu về sự biểu hiện của các hormon sinh dục ở cấp độ phân tử [6], [7]. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, hiện nay cĩ rất nhiều phương pháp khác nhau cho phép đánh giá đa dạng di truyền của một lồi. Trong đĩ, chỉ thị phân tử là phương pháp được sử dụng phổ biến và cho kết quả đáng tin cậy. Việc nghiên cứu so sánh trình tự đoạn gen COI đĩng vai trị quan trọng trong phân loại [8], xác định quan hệ di truyền [9], [10] và đánh giá đa dạng di truyền [11]. Do đĩ, chúng tơi thực hiện nghiên cứu này nhằm đĩng gĩp cơ sở dữ liệu nguồn gen về cá Bỗng tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu sẽ là nguồn dữ liệu căn cứ hữu ích trong việc đề xuất các biện pháp bảo vệ nguồn lợi, bảo tồn đa dạng nguồn gen, chọn giống, tái tạo và phát triển nguồn gen cá Bỗng ở nước ta trong thời gian tới. 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Vật liệu nghiên cứu Cá Bỗng được thu ở các tỉnh: Hà Giang, Tuyên Quang, Hịa Bình. Số lượng mẫu thu: 30 mẫu/tỉnh. Mẫu vây (vây ngực) của cá Bỗng, kích thước dài 2 cm, rộng 1 cm được cắt và bảo quản trong ethanol 99% và giữ ở 4°C cho đến khi phân tích. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Tách chiết DNA DNA tổng số của cá Bỗng được tách chiết theo phương pháp kết tủa muối [12]. Phản ứng PCR Trong nghiên cứu này chúng tơi đã sử dụng chỉ thị khuếch đại gen COI (Cytochrome c oxidase subunit I) của cá Bỗng. Thơng tin chi tiết về chỉ thị được trình bày ở bảng 1. Thành phần và chu kỳ nhiệt của phản ứng PCR Phản ứng được thực hiện với tổng thể tích 50µl bao gồm: 25µl MyTaq™ Mix 2× (Bioline), 2µl mỗi loại mồi xuơi và mồi ngược (nồng độ mồi 10µM), 1-3µl DNA khuơn (~ 200 ng) và nước 115 Email: jst@tnu.edu.vn
3. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 đề ion. Điều kiện phản ứng đối với chu kỳ nhiệt nhân đoạn gen thuộc vùng COI là: giai đoạn khởi đầu ở 95ºC trong 2 phút; tiếp đĩ là 30 chu kỳ bao gồm (giai đoạn biến tính ở 95ºC trong 30 giây; giai đoạn gắn mồi ở 47ºC trong 15 giây; giai đoạn kéo dài ở 72ºC trong 30 giây); giai đoạn kết thúc kéo dài ở 72°C trong 5 phút và giữ ở 4°C. Sau khi phản ứng kết thúc lấy 3µl sản phẩm điện di trên gel 1,5% để kiểm tra kết quả sản phẩm PCR. Bảng 1. Thơng tin về chỉ thị sử dụng trong nghiên cứu Nhiệt độ Tài liệu Tên mồi Trình tự mồi (5’-3’) gắn mồi (ºC) tham khảo COI–L5956-F CAC AAA GAC ATT GGC ACC CT 47 [3] COI–H6855-R AGT CAG CTG AAK ACT TTT AC Tinh sạch sản phẩm PCR Sử dụng kit tinh sạch sản phẩm PCR, QIAquick PCR Purification Kit, Qiagen. Quy trình tinh sạch theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Giải trình tự đoạn gen COI Sản phẩm PCR tinh sạch được gắn nhãn bigdye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit, trong tổng số hỗn hợp phản ứng 10µl cĩ chứa: 4.94µl nước tinh khiết, 1.94µl BigDye buffer 5× (400mM Tris-HCl pH 9.0 và 10mM MgCl2), 0.12µl BigDye Terminator và 1µl ExoSAP products và được giải trình tự trên thiết bị Genetic Analyzers. Phần mềm phân tích Genomelab system được sử dụng để tạo các file trình tự và đọc chiều dài liền kề. Trong nghiên cứu này, tổng số 90 mẫu cá Bỗng được giải trình tự đoạn gen COI theo chiều xuơi. 2.3. Xử lý số liệu Để phân tích, đánh giá đa dạng di truyền của các quần thể cá Bỗng dựa trên trình tự đoạn gen COI, các phần mềm được sử dụng gồm: Finch TV 1.4.0 được sử dụng để kiểm tra trình tự gen; phần mềm MEGA 7 [13] được sử dụng để xác định mức độ tương đồng giữa các trình tự, tính khoảng cách di truyền và xây dựng sơ đồ mối quan hệ di truyền giữa các quần thể. Các chỉ số đa dạng di truyền kiểu đơn hay đa dạng haplotype (Haplotype diversity - Hd) và đa dạng nucleotide (Nucleotide diversity - π) được tính tốn bằng cách sử dụng phần mềm DnaSP v6.10.01 [14]. Phần mềm Arlequin v.3.11 [15] được dùng để xác định giá trị sai khác di truyền FST, đánh giá mức độ khác biệt bên trong và giữa các quần thể qua phân tích phương sai phân tử AMOVA. Xây dựng mạng lưới haplotype bằng phần mềm Network [16]. Phần mềm này sử dụng kết nối mạng dữ liệu đầu vào được tạo ra bởi phần mềm DnaSP v6.10.01 và sử dụng thuật tốn Median Joining (chức năng calculate network) để tính. Chức năng draw network cho phép tự động vẽ ra mạng lưới giữa các haplotype được xem xét. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Đa dạng haplotype và đa dạng nucleotide Các mẫu nghiên cứu đã được giải trình tự đoạn gen COI thuộc DNA ty thể, sau khi loại bỏ các vùng cĩ tín hiệu nhiễu (đoạn đầu và đoạn cuối) cho kích thước đoạn nghiên cứu là 884 bp. Các trình tự gen cĩ tín hiệu các đỉnh cao, rõ nét khơng bị nhiễu. Tất cả các trình tự đoạn gen COI của cá Bỗng thu được trong nghiên cứu này cĩ độ tương đồng cao so với trình tự COI của lồi cá Bỗng cĩ tên latin là Spinibarbus denticulatus đã được cơng bố trước đĩ [3], [4], [17] khi so sánh BLAST trên GenBank. Đa dạng di truyền của các quần thể cá Bỗng dựa trên phân tích trình tự đoạn gen COI thể hiện ở bảng 2 và hình 1. Bảng 2 là thơng tin về đa dạng haplotype và đa dạng nucleotide của các quần thể nghiên cứu. Hình 1 là mạng lưới haplotype của các quần thể nghiên cứu. Nhìn chung, 3 quần thể cĩ mức đa dạng haplotype (Hd) cao (trung bình là 0,823) và đa dạng nucleotide (π) ở mức trung bình (giá trị π trung bình là 0,00922). 11 haplotype khác nhau đã được phát hiện, khơng cĩ 116 Email: jst@tnu.edu.vn
4. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 haplotype chung cho cả 3 quần thể, cĩ 1 haplotype chung cho Hịa Bình và Tuyên Quang, cịn lại là 10 haplotype đặc trưng cho mỗi quần thể. Trong đĩ, Hịa Bình và Hà Giang đều cĩ 3 haplotype đặc trưng, Tuyên Quang cĩ 4 haplotype đặc trưng. Tất cả trình tự các haplotype này đã được cơng bố trên cơ sở dữ liệu NCBI với số hiệu genbank từ MW446147 đến MW446157. So sánh với nghiên cứu của Trần Thị Thúy Hà và cộng tác viên (2017) về mức độ đa dạng di truyền của một số quần đàn cá tra sử dụng chỉ thị phân tử cytochrome b thì các quần đàn cá Bỗng trong nghiên cứu này cĩ Hd và π cao hơn. Theo đĩ, 6 quần đàn cá tra cĩ giá trị trung bình về Hd là 0,713 và π là 0,00408 [18]. Xét chi tiết về Hd, các mẫu thu ở Tuyên Quang cho giá trị Hd cao nhất (Hd±SD = 0,621±0,091) sau đĩ đến Hịa Bình (0,497±0,102) và thấp nhất là Hà Giang (0,398±0,101). Tuy nhiên, Hịa Bình là quần thể cĩ giá trị cao nhất khi xét về đa dạng nucleotide (π ± SD = 0,00620±0,00162), tiếp đến Tuyên Quang (0,00463±0,00150) và cuối cùng là Hà Giang (0,00137±0,00042) (Bảng 2 ). Đa dạng haplotype (cịn được gọi là đa dạng về gen) biểu thị xác suất mà hai alen được lấy mẫu ngẫu nhiên là khác nhau, trong khi đa dạng nucleotide được định nghĩa là số lượng nucleotide khác biệt trung bình trên mỗi vị trí trong so sánh từng cặp giữa các trình tự DNA. Trong các nghiên cứu đã được cơng bố trước đây ở trong và ngồi nước, chúng tơi chưa tìm thấy báo cáo nào đề cập đến hai giá trị Hd và π của lồi Spinibarbus denticulatus dựa trên phân tích trình tự đoạn gen COI hay các đoạn gen khác. Trong khi đĩ, các chỉ số đa dạng được báo cáo phổ biến nhất trong các nghiên cứu giải trình tự đoạn gen COI cấp quần thể là Hd và π. Các số liệu này rất hữu ích cho việc đánh giá đa dạng sinh học vì chúng cĩ thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tỷ lệ sinh sản vơ tính và hữu tính, kích thước và tuổi của quần thể, mức độ kết nối giữa các quần thể, mức độ xâm nhập từ các lồi liên quan, tỷ lệ đột biến cơ bản và tác động của chọn lọc [19]-[23]. Ba quần đàn cá Bỗng trong nghiên cứu này khơng cĩ sự chia sẻ haplotype chung. Cĩ 01 haplotype chung cho Hịa Bình và Tuyên Quang, cịn lại là các haplotype đặc trưng cho từng vùng. Hình 1 thể hiện mạng lưới haplotype giữa các quần thể cá Bỗng cũng cho thấy các hapotype chia thành 2 cụm lớn (Cluster I và II), trong đĩ cụm I cĩ sự hiện diện haplotype của cả 3 quần thể; trong khi cụm II chỉ xuất hiện haplotype của Hịa Bình và Tuyên Quang. Tổng hợp lại chúng tơi thấy, 3 quần thể cá Bỗng được sử dụng trong nghiên cứu này cĩ đa dạng haplotype tương đối cao, khơng cĩ haplotype chung xuất hiện ở tất cả các quần thể, mỗi quần thể cĩ từ 3 - 4 haplotype đặc trưng. Bảng 2. Tổng hợp đa dạng haplotype và đa dạng nucleotide của các quần thể cá Bỗng dựa trên phân tích gen COI Số lượng mẫu Số lượng Đa dạng haplotype Đa dạng Điểm thu mẫu cĩ trình tự đạt tiêu chuẩn haplotype (Hd±SD) nucleotide (π±SD) Hà Giang 30 3 0,398±0,101 0,00137±0,00042 Hịa Bình 30 4 0,497±0,102 0,00620±0,00162 Tuyên Quang 30 5 0,621±0,091 0,00463±0,00150 Tổng/Trung bình 90 11 0,823±0,021 0,00922±0,00050 3.2. Sai khác di truyền và khoảng cách di truyền Trong nghiên cứu này, sự sai khác di truyền giữa các quần thể cá Bỗng được ước lượng theo giá trị FST [24] và khoảng cách di truyền [13], [25] được thể hiện ở bảng 3 và bảng 4. Theo Nei (1978), nếu FST 0,15 là lớn [26]. Căn cứ vào đĩ, theo kết quả sai khác di truyền (Bảng 3) cho thấy, giữa 3 quần thể cá Bỗng được khảo sát cĩ sự sai khác di truyền lớn và sự sai khác này đều cĩ ý nghĩa thống kê. So sánh về sự sai khác di truyền giữa các quần thể với nhau thường được sử dụng trong di truyền học quần thể ứng dụng. Các giá trị này nằm trong khoảng từ 0 đến 1. Giá trị 0 cĩ nghĩa là hai quần thể giao phối tự do với nhau. Giá trị bằng 1 cĩ nghĩa là hai quần thể khơng chia sẻ bất kỳ alen nào với 117 Email: jst@tnu.edu.vn
5. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 nhau, tức là khơng sinh sản với nhau, chúng hồn tồn bị cơ lập với nhau. Trong nghiên cứu này, sự sai khác di truyền giữa quần thể cá Bỗng Hà Giang và Tuyên Quang là lớn nhất (FST = 0,80807), giữa Hà Giang và Hịa Bình là nhỏ nhất (FST = 0,24697). Giá trị này tương tự với kết quả của Baisvar và cộng tác viên (2019) khi nghiên cứu về sự biến đổi di truyền của 7 quần thể cá lĩc (Channa striata) thu tại Ấn Độ thơng qua phân tích trình tự gen Dloop thuộc mtDNA. Theo đĩ, quần thể cá lĩc ở Chaliyar và Krishna cĩ sự sai khác di truyền lớn nhất (FST = 0,813) và sự sai khác di truyền nhỏ nhất là giữa 2 quần thể cá lĩc thu tại Gomti và Betwa (FST = 0,273), tất cả các sự sai khác này đều cĩ ý nghĩa thống kê [27]. Kết quả FST trong nghiên cứu này là cao hơn so với giá trị FST của các quần đàn cá chim vây vàng trong nghiên cứu về định danh và đánh giá đa dạng di truyền cá chim vây vàng bằng chỉ thị phân tử [28]. Theo đĩ, quần đàn cá chim thu ở Hải Phịng và Nha Trang cĩ sự sai khác di truyền lớn nhất với FST = 0,131. Hình 1. Mạng lưới haplotype của các quần thể cá Bỗng (Ghi chú: Kích thước của các vịng trịn tỷ lệ thuận với tần số haplotype và độ dài của các đường kết nối tỷ lệ thuận với số bước đột biến giữa các haplotype. Thơng tin bên ngồi được liên kết với các kiểu gen (Hà Giang, Hịa Bình, Tuyên Quang) được nhĩm nghiên cứu chỉ định để các vịng trịn được thay thế bằng các màu hiển thị tần số của từng nhĩm. Mạng haplotype tích hợp các màu cho biết sự phân bố của các nhĩm hay quần thể trong mỗi haplotype). Bảng 3. Bảng thể hiện sự sai khác di truyền (FST) giữa các quần thể cá Bỗng qua phân tích trình tự gen COI Hà Giang Tuyên Quang Hịa Bình Hà Giang Tuyên Quang 0,80807* Hịa Bình 0,24697* 0,60815* (*Sai khác cĩ ý nghĩa, P < 0,05) Mối quan hệ di truyền giữa các quần thể cá Bỗng trong nghiên cứu này được đánh giá dựa trên kết quả phân tích khoảng cách di truyền (Bảng 4). Trong nghiên cứu này, khoảng cách di truyền giữa các quần thể là tương đối cao (0,001 – 0,018), cho thấy 3 quần thể cá Bỗng cĩ quan hệ di truyền xa. Giá trị này thể hiện sự phân kỳ điển hình giữa các quần thể đặc thù. Ngược lại, theo Trần Thị Thúy Hà và cộng tác viên (2017) khi nghiên cứu về khoảng cách di truyền giữa các quần đàn cá Tra cho thấy giá trị này là thấp (0,00164 – 0,00687). Điều đĩ cĩ nghĩa là 6 quần đàn cá Tra đã được nghiên cứu cĩ quan hệ di truyền khá gần gũi. Bên cạnh đĩ, nhĩm tác giả này cũng tìm ra rằng, khoảng cách di truyền giữa quần đàn cá Tra nuơi và cá Tra tự nhiên nằm trong 118 Email: jst@tnu.edu.vn
6. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 khoảng 0,002 đến 0,007, thể hiện khơng cĩ sự khác biệt đặc trưng giữa đàn cá Tra nuơi và cá Tra tự nhiên [18]. Bảng 4. Bảng thể hiện khoảng cách di truyền (phía dưới đường chéo) và sai số chuẩn (phía trên đường chéo) giữa các quần đàn cá Bỗng nghiên cứu Hà Giang Tuyên Quang Hịa Bình Hà Giang 0,005 0,001 Tuyên Quang 0,017 0,005 Hịa Bình 0,001 0,018 3.3. Phân tích phương sai phân tử (AMOVA) AMOVA là một phương pháp để phát hiện mức độ khác biệt di truyền giữa các quần thể khác nhau sử dụng các chỉ thị phân tử [29]. Kết quả phân tích AMOVA (Bảng 5) cho thấy phần lớn là biến dị di truyền giữa các quần thể (64,83%); trong khi đĩ biến dị di truyền xảy ra giữa các cá thể bên trong quần thể là 35,17%. Kết quả đĩ chỉ ra rằng, sự biến đổi di truyền xảy ra giữa các vùng (giữa các khu vực địa lý) khác nhau hay cĩ sự khác biệt về di truyền của cá Bỗng ở ba vùng được nghiên cứu. Điều này đồng thời cũng cho thấy, ba quần thể cá Bỗng thu tại Hà Giang, Tuyên Quang, Hịa Bình cĩ cấu trúc quần thể rõ ràng và chỉ thị phân tử dùng trong nghiên cứu này cĩ mức độ đa hình cao. Giá trị FST là 0,64826 cho thấy sự biến đổi di truyền tổng thể giữa 3 quần thể ở mức độ lớn. Kết quả này cũng tương tự như nghiên cứu của Baisvar và cộng tác viên (2019) khi phân tích AMOVA cho thấy, phần lớn biến dị di truyền là xảy ra giữa các quần thể cá lĩc (56,45%), biến dị di truyền xảy ra giữa các cá thể trong quần thể là (43,55%), giá trị FST tổng thể là 0,56 [27]. Bảng 5. Phân tích phương sai phân tử (AMOVA) của các quần thể cá Bỗng qua phân tích trình tự gen COI Tổng bình Thành phần Phần trăm Nguồn biến động Độ tự do phương biến động biến động Giữa các quần thể 2 207,344 3,39435 Va 64,83 Giữa các cá thể trong một quần thể 87 160,233 1,84176 Vb 35,17 Tổng 89 367,578 5,23611 * FST 0,64826 (* P < 0,0001) 3.4. Mối quan hệ di truyền của các quần thể cá Bỗng Kết quả xây dựng sơ đồ mối quan hệ di truyền của 3 quần đàn cá Bỗng nghiên cứu được thể hiện ở hình 2, trong đĩ trình tự gen COI của cá Bỗng (Spinibarbus denticulatus) thu ở Trung Quốc (số hiệu GenBank KJ994631.1) [4] được lấy từ ngân hàng gen để đưa vào xây dựng sơ đồ mối quan hệ di truyền cùng 3 quần thể nghiên cứu. Kết quả thể hiện ở hình 2 cho thấy, các nhĩm cá nghiên cứu cĩ khoảng cách di truyền tương đối lớn. Dựa trên chiều dài của các nhánh nằm ngang và phân đoạn dịng với giá trị 0.10 (Hình 2) cho thấy cĩ sự biến đổi di truyền đáng kể giữa 3 quần thể dựa trên phân tích trình tự gen COI. Sơ đồ chia thành hai nhánh lớn, nhánh 1 chỉ cĩ đại diện mẫu cá Bỗng thu ở Trung Quốc [4]. Nhánh 2 gồm ba quần thể cá Bỗng nghiên cứu, trong đĩ nhánh 2 chia thành 2 nhánh phụ, nhánh phụ thứ nhất chỉ cĩ Tuyên Quang, nhánh phụ thứ 2 bao gồm cả Hà Giang và Hịa Bình. Kết quả này bổ sung cho dữ liệu đã được trình bày ở bảng 3, nghĩa là sự sai khác di truyền giữa quần thể cá Bỗng Hà Giang và Tuyên Quang là lớn nhất trong khi giữa Hà Giang và Hịa Bình là nhỏ nhất. Xét về vị trí địa lý, Hà Giang và Tuyên Quang là những tỉnh lân cận nhau, trong khi Hà Giang và Hịa Bình là những tỉnh cĩ khoảng cách địa lý tương đối lớn. Vậy tại sao quần thể cá Bỗng thu tại Hà Giang và Tuyên Quang lại cĩ sự sai khác di truyền lớn. Điều này cĩ thể được lý giải là do nguồn gốc cá Bỗng đã thu. Cá Bỗng thu ở Hà Giang và Hịa Bình là cá Bỗng thu ở một số trung tâm và trại sản xuất giống. Theo thơng tin do các trung tâm và trại sản xuất giống này cung cấp, trước đây họ thu gom cá bố mẹ từ tự nhiên về thuần hĩa và cho đẻ, giữa hai khu vực này đã cĩ sự trao đổi cá bố mẹ cũng như cá giống để phục vụ cơng tác sản xuất và cung ứng giống cho người dân địa phương. Trong khi đĩ, cá Bỗng 119 Email: jst@tnu.edu.vn
7. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 thu ở Tuyên Quang là cá thu tự nhiên ở hồ Na Hang. Về ngoại hình cá Bỗng Tuyên Quang cĩ ngoại hình đẹp hơn và màu sắc đỏ hơn so với cá Bỗng thu tại Hà Giang và Hịa Bình. Như vậy, cĩ thể nĩi rằng, sự sai khác di truyền được quan sát thấy giữa các quần thể cá Bỗng trong nghiên cứu của chúng tơi cĩ thể là do thiếu sự di cư hoặc dịng chảy gen giữa các quần thể này. Hình 2. Sơ đồ mối quan hệ di truyền của các quần thể cá Bỗng tại Hà Giang, Tuyên Quang, Hịa Bình 4. Kết luận Ba quần thể cá Bỗng thu tại Hà Giang, Tuyên Quang, Hịa Bình cĩ tính đa dạng di truyền tương đối cao và cĩ sự sai khác di truyền lớn. Gen COI là ứng viên được lựa chọn làm chỉ thị phân tử trong nghiên cứu cĩ mức độ đa hình cao ở cá Bỗng (Spinibarbus denticulatus). Kết quả của nghiên cứu này đĩng gĩp cơ sở khoa học về dữ liệu nguồn gen của cá Bỗng ở nước ta, cĩ ý nghĩa tham chiếu ở trong và ngồi nước cho các nghiên cứu sau này liên quan đến cá Bỗng. TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES [1] V. H. Nguyen and S. V. Ngo, Vietnamese freshwater fish, vol. 1 - Carp family (Cyprinidae), Agriculture Publishing House, 2001, pp. 318-320. [2] T. D. Nguyen, “National Gene Fund Program: Contributing to the development of Spinibarbus denticulatus genetic resources,” (in Vietnamese), Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering, no. 9, pp. 30-32, 2018. [3] L. P. Zheng, J. X. Yang, X. Y. Chen, and W. Y. Wang, “Phylogenetic relationships of the Chinese Labeoninae (Teleostei, Cypriniformes) derived from two nuclear and three mitochondrial genes,” Zoologica Scripta, vol. 39, no. 6, pp. 559-571, 2010. [4] L. P. Zheng, J. X. Yang, and X. Y. Chen, “Molecular phylogeny and systematics of the Barbinae (Teleostei: Cyprinidae) in China inferred from mitochondrial DNA sequences,” Biochemical Systematics and Ecology, vol. 68, pp. 250-259, 2016. [5] G. X. Tong, Y. Y. Kuang, L. W. Geng, J. S. Yin, and W. Xu, “The Complete mitochondrial genome of Spinibarbus denticulatus (Oshima),” Mitochondrial DNA, vol. 25, no. 5, pp. 363-364, 2014. [6] P. Zhu, Y. Zhang, Q. Zhuo, D. Lu, J. Huang, X. Liu, and H. Lin, “Discovery of four estrogen receptors and their expression profiles during testis recrudescence in male Spinibarbus denticulatus,” General and Comparative Endocrinology, vol. 156, no. 2, pp. 265-276, 2008. [7] X. Liu, H. Su, P. Zhu, Y. Zhang, J. Huang, and H. Lin, “Molecular cloning, characterization and expression pattern of androgen receptor in Spinibarbus denticulatus,” General and Comparative Endocrinology, vol. 160, no. 1, pp. 93-101, 2009. [8] N. Hubert, R. Hanner, and E. Holm, “Identifying Canadian freshwater fishes through DNA barcodes,” PLoS one, vol. 3, no. 6, p. e2490, 2008. 120 Email: jst@tnu.edu.vn
8. TNU Journal of Science and Technology 226(14): 114 - 121 [9] K. Kohlmann and P. Kersten, “Deeper insight into the origin and spread of European common carp (Cyprinus carpio carpio) based on mitochondrial D-loop sequence polymorphisms,” Aquaculture, vol. 376–379, pp. 97–104, 2013. [10] J. Zhou, Q. Wu, Z. Wang, and Y. Ye, “Molecular phylogeny of three subspecies of common carp Cyprinus carpio, based on sequence analysis of cytochrome b and control region of mtDNA,” Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, vol. 42, pp. 266-269, 2004. [11] R. D. Ward, T. S. Zemlak, and B. H. Innes, “DNA barcoding Australia's fish species,” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 360, no. 1462, pp. 1847-1857, 2005. [12] J. Sambrook and D. Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001. [13] S. G. Kumar, G. Stecher, and K. Tamura, “MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets,” Molecular Biology and Evolution, vol. 33, no. 7, pp. 1870-1874, 2016. [14] J. Rozas, A. Ferrer-Mata, and J. C. Sánchez-DelBarrio, “DnaSP 6: DNA sequence polymorphism analysis of large data sets,” Molecular Biology and Evolution, vol. 34, no. 12, pp. 3299-3302, 2017. [15] L. Excoffier, G. Laval, and S. Schneider, “Arlequin ver. 3.0: An integrated software package for population genetics data analysis,” Evolutionary Bioinformatics, vol. 1, pp. 47-50, 2005. [16] H. J. Bandelt, P. Forster, and A. Rưhl, “Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies,” Molecular Biology and Evolution, vol. 16, pp. 37-48, 1999. [17] M. Wang, J. X. Yang, and X. Y Chen, “Molecular phylogeny and biogeography of percocypris (Cyprinidae, Teleostei),” PloS one, vol. 8, no. 6, pp. e61827-e61827, 2013. [18] T. T. H. Tran, T. H. Nguyen, P. T. Ngo, and N. A. H. Tran, “Genetic diversity of tra catfish populations in Vietnam using cytochrome b gene,” Scientific Journal - Vinh University, vol. 46, no. 4A, pp. 21-31, 2017. [19] E. Bazin, S. Glémin, and N. Galtier, “Population size does not influence mitochondrial genetic diversity in animals,” Science, vol. 312, no. 5773, pp. 570-572, 2006. [20] S. L. Boyer, J. M. Baker, G. Giribet, “Deep genetic divergences in Aoraki denticulata (arachnida, opiliones, cyphophthalmi): a widespread ‘mite harvestman' defies DNA taxonomy,” Molecular Ecology, vol. 16, pp. 4999-5016, 2007. [21] L. Cárdenas, J. C. Castilla, and F. Viard, “A phylogeographical analysis across three biogeographical provinces of the south-eastern Pacific: the case of the marine gastropod Concholepas concholepas,” Journal of biogeography, vol. 36, pp. 969-981, 2009. [22] J. A. Haig, R. M. Connolly, and J. M. Hughes, “Little shrimp left on the shelf: the roles that sea-level change, ocean currents and continental shelf width play in the genetic connectivity of a seagrass- associated species,” Journal of biogeography, vol. 37, pp. 1570-1583, 2010. [23] J. P. Wares, “Natural distributions of mitochondrial sequence diversity support new null hypotheses,” Evolution, vol. 64, pp. 1136-1142, 2010. [24] B. S. Weir and C. C Cockerham, “Estimating F-Statistics for the Analysis of Population Structure,” Evolution, vol. 38, no. 6, pp. 1358-1370, 1984. [25] K. Tamura, M. Nei, and S. Kumar, “Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method,” Proceedings of the National Academy of Sciences (USA), vol. 101, pp. 11030-11035, 2004. [26] M. Nei, “Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals,” Genetics, vol. 89, no. 3, pp. 83-90, 1978. [27] V. S. Baisvar, M. Singh, and R. Kumar, “Population structuring of Channa striata from Indian waters using control region of mtDNA,” Mitochondrial DNA A DNA Mapp Seq Anal, vol. 30, no. 3, pp. 414- 423, 2019. [28] T. T. H. Tran, T. H. G. Luu, T. T. Vu, H. N. Pham, and T. V. Phan, “Identification and Genetic Assessment of the Pompano Based on the Molecular Markers,” Vietnam Agricultural Science Journal, vol. 17, no. 3, pp. 204-215, 2019. [29] L. Excoffier, P. E. Smouse, and J. M. Quattro, “Analysis of molecular variance inferred from metric distances among dna haplotypes: Application to human mitochondrial dna restriction data,” Genetics, vol. 131, pp. 479-491, 1992. 121 Email: jst@tnu.edu.vn