Luận án Đặc điểm ngoại hình, đa hình gen và ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn lọc cải thiện năng suất sinh sản của gà nòi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CHÂU THANH VŨ ĐẶC ĐIỂM NGOẠI HÌNH, ĐA HÌNH GEN VÀ ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN LỌC CẢI THIỆN NĂNG SUẤT SINH SẢN CỦA GÀ NÒI LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CHĂN NUÔI Mã ngành: 62 62 01 05 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CHÂU THANH VŨ ĐẶC ĐIỂM NGOẠI HÌNH, ĐA HÌNH GEN VÀ ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN LỌC CẢI THIỆN NĂNG SUẤT SINH SẢN CỦA GÀ NÒI LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CHĂN NUÔI Mã ngành: 62 62 01 05 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. TS. NGUYỄN TRỌNG NGỮ TS. NGUYỄN THỊ HỒNG NHÂN 2018 ii LỜI CẢM TẠ Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ chân thành từ quý thầy cô, bạn bè. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: PGS.TS. Nguyễn Trọng Ngữ đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành tốt khóa luận này. Tôi cũng cám ơn thầy đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. TS. Nguyễn Thị Hồng Nhân đã luôn quan tâm, nhắc nhở, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và có nhiều đóng góp quý báu cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Quý thầy cô Bộ môn Chăn nuôi, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Và tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến bà xã Lưu Huỳnh Anh, người đã luôn sát cánh bên tôi, giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn và có những đóng góp quý báu cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Cuối cùng, bằng tất cả sự kính trọng và thương yêu tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình tôi. Những người luôn sát cánh bên tôi trong quá trình học tập cũng như thực hiện đề tài. i TÓM LƯỢC Nghiên cứu hiện tại được thực hiện nhằm (i) Xác định đặc điểm ngoại hình và đánh giá đa dạng di truyền giữa các nhóm gà Nòi tại ĐBSCL; (ii) Xác định sự tác động của một số gen ứng viên liên quan đến năng suất sinh sản ở gà Nòi; (iii) Chọn tạo cải thiện năng suất sinh sản gà Nòi mang kiểu gen cho năng suất sinh sản cao. Đặc điểm ngoại hình được xác định bằng phương pháp điều tra và tính đa dạng di truyền của các quần thể gà Nòi được xác định thông qua 10 chỉ thị microsatellite. Thêm vào đó, đa hình gen được xác định bằng phương pháp PCR-RFLP. Kết quả thu được như sau: (i) Về mặt ngoại hình, gà Nòi trống với màu lông đỏ đen chiếm đa số (42,2%), trong khi đó gà mái với màu lông nâu có tỷ lệ phổ biến hơn (55,6%). Đối với màu da chân, cả gà trống và gà mái đều có màu da chân vàng xuất hiện với tần số cao trong quần thể (42,5-46,4%). Dựa vào 10 chỉ thị microsatellite, gà Nòi trong nghiên cứu có thể chia làm hai nhóm chính: nhóm 1 gồm gà ở Đồng Tháp và Cần Thơ; nhóm 2 gồm gà ở Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng và Kiên Giang. (ii) Nghiên cứu hiện tại đã tìm thấy các đột biến điểm ở các đa hình gen PRL/AluI, PRL/Csp6I, VIP/ApoI, BMPR-IB/HindIII, MTRN-1C/MboI, GH/SacI, GH/MspI và NPY/DraI trên quần thể gà Nòi quan sát. Đa hình PRL/Csp6I tác động đến tuổi đẻ trứng đầu, khối lượng gà mái vào đẻ và khối lượng trứng. Đa hình MTRN-1C/MboI ảnh hưởng đến khối lượng trứng và tỷ lệ trứng có phôi. Thêm vào đó, đa hình GH/MspI có mối liên kết đến tổng số trứng và số gà con nở ra. Trong tất cả các đa hình nghiên cứu, gà Nòi mang kiểu gen DD của đa hình NPY/DraI cho năng suất sinh sản tối ưu nhất với tuổi đẻ quả trứng đầu là 178 ngày, khối lượng gà mái vào đẻ 1,8 kg, khối lượng trứng 46,1 g, tổng số trứng 100 quả/12 tháng đẻ, tỷ lệ trứng có phôi 84,3% và số gà con nở ra 72,1 con, cao hơn so với gà mang kiểu gen đồng hợp II (P<0,05). Trong quá trình chọn lọc cần chú ý nâng cao tần số alen D ở đa hình NPY/DraI nhằm cải thiện năng suất sinh sản của gà Nòi. (iii) Tiến hành chọn tạo gà mang kiểu gen DD và cho năng suất sinh sản cao từ thế hệ xuất phát để tạo gà thế hệ 1. Kết quả cho thấy gà ở thế hệ 1 cho tổng sản lượng trứng cao hơn so với thế hệ xuất phát là 11,3%. Như vậy, có thể sử dụng gà mái mang kiểu gen DD ở đa hình NPY/DraI để cải thiện năng suất sinh sản của gà Nòi. Keyword: Đa hình gen, đặc điểm ngoại hình, gà Nòi, năng suất sinh sản ii ABSTRACT The current research was carried out to (i) evaluate the morphological characteristics and genetic diversity of Noi chickens in 6 provinces: Dong Thap, Ben Tre, Tra Vinh, Kien Giang, Soc Trang, and Can Tho; (ii) determine the effect of some candidate genes related to reproductive performance in Noi chickens and (iii) select and observe reproductive performance of Noi chickens carrying genotypes with high reproductive performance. Morphological characteristics were determined by survey method and genetic diversity of Noi chicken populations was identified using 10 microsatellite markers. In addition, the polymorphism was determined by PCR-RFLP method. The results are as follows: (i) In terms of morphology, chickens with a reddish-brown color made up the majority (42.2%), while hens with brown plumages were more prevalent (55.6%). For shank skin color, both rooster and hen chickens had yellowish skin color with high frequency in the population (42.5-46.4%). Based on 10 microsatellite markers, the Noi chickens in the study could be divided into two main groups: group 1 includes chickens in Dong Thap and Can Tho; group 2 includes chickens in Ben Tre, Tra Vinh, Soc Trang, and Kien Giang. (ii) Current studies have found mutation points on PRL/AluI, PRL/Csp6I, VIP/ApoI, BMPR-IB/HindIII, MTRN-1C/MboI, GH/SacI, GH/MspI and NPY/DraI gene polymorphisms in Noi chicken population observed. The results showed that PRL/Csp6I polymorphism affected age at first egg, body weight at first egg and egg weight. MTRN-1C/MboI polymorphism affects egg weight and the total number of eggs and fertility rate. GH/MspI polymorphism affects the total number of eggs and number of chicks hatched. In addition, chickens with DD genotype in NPY/DraI polymorphism had low age at frst egg (178 days), body weight at first egg (1.8 kg), egg weight (46.1 g), the total number of eggs (100 eggs), fertility rate (84.3%) and number of hatched chicks (72.1) higher than Noi chickens carrying genotype II (P <0.05). In the selection process, the attention should be on the high frequency of allele D in NPY/DraI polymorphism to improve the reproductive performance of Noi chicken. (iii) Continue the selection of chicken carrying DD genotype and high reproductive performance from starting generation to produce the F1 generation. The results show that first generation chickens had total egg production increased 11.3% respectively. It is possible to use hens with DD genotype in NPY/DraI polymorphism to improve the reproductive performance of Noi chicken. Keyword: Genetic polymorphism, morphological characteristics, Noi chicken, reproductive performance iii iv MỤC LỤC Trang Lời cảm tạ....................................................................................................... i Tóm lược........................................................................................................ ii Abstract.......................................................................................................... iii Lời cam kết kết quả........................................................................................iv Mục lục...........................................................................................................v Danh sách bảng............................................................................................... ix Danh sách hình...............................................................................................xi Danh mục chữ viết tắt.....................................................................................xii Chương 1. GIỚI THIỆU..............................................................................1 Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU..........................................................3 2.1 Một số đặc điểm của gà Nòi được nuôi ở Việt Nam.................................3 2.1.1 Đặc điểm ngoại hình..............................................................................3 2.1.2 Khả năng sinh trưởng của gà Nòi...........................................................4 2.1.3 Khả năng sinh sản của gà Nòi................................................................4 2.1.4 Hiện tượng thay lông của gà Nòi...........................................................5 2.1.5 Thức ăn của gà Nòi................................................................................6 2.2 Một số yếu tố tác động đến ngoại hình ở gà.............................................6 2.2.1 Một số yếu tố tác động lên màu da, màu mào và dái tai.........................6 2.2.2 Một số yếu tố chính tác động lên màu lông...........................................7 2.2.3 Các tính trạng về màu mắt.....................................................................7 2.2.4 Một số yếu tố tác động lên các tính trạng của mào................................8 2.3 Đánh giá đa dạng di truyền ở gà dựa vào dấu phân tử microsatellite........8 2.3.1 Microsatellite và vai trò của Microsatellite............................................8 2.3.2 Đánh giá đa dạng di truyền ở gà dựa vào dấu phân tử Microsatellite. . . .10 2.4 Khả năng sinh sản của gia cầm.................................................................12 2.4.1 Sức đẻ trứng của gia cầm.......................................................................13 2.4.1.1 Một số chỉ tiêu đánh giá sức đẻ trứng của gia cầm.............................13 2.4.1.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng trứng của gia cầm.......................14 v 2.4.2 Sức sinh sản của gia cầm.......................................................................15 2.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của gà...........................17 2.6 Đặc điểm di truyền tính trạng khả năng sinh sản ở gà...............................20 2.7 Ứng dụng di truyền phân tử trong chọn giống nhằm cải thiện khả năng sinh sản của gà................................................................................................21 2.7.1 Tổng quan về nghiên cứu di truyền phân tử ở gà...................................22 2.7.2 Bản đồ QTL cho sản lượng và chất lượng trứng....................................22 2.7.3 Gen ứng viên và vai trò của gen ứng viên trong công tác giống............25 2.7.4 Phân tích đa hình gen ứng viên bằng phương pháp PCR – RFLP..........25 2.7.5 Một số gen liên quan đến năng suất sinh sản của gia cầm.....................27 2.7.5.1 Gen Prolactin (PRL)...........................................................................27 2.7.5.2 Vasoactive intestinal peptid (VIP).......................................................28 2.7.5.3 Gen Bone Morphogenntic Poteins (BMPR-IB)..................................29 2.7.5.4 Gen melatonin receptor (MTNR1C)...................................................29 2.7.5.5 Gen chicken growth hormone (cGH)..................................................30 2.7.5.6 Gen Neuropeptide Y (NPY)................................................................31 2.7.6 Chọn giống gà cho năng suất sinh sản cao dựa vào các marker phân tử 32 2.8 Một số nghiên cứu về giống gà bản địa trong nước..................................36 Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................39 3.1 Phương tiện nghiên cứu............................................................................39 3.1.1 Thời gian và địa điểm............................................................................39 3.1.2 Đối tượng thí nghiệm.............................................................................39 3.1.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ................................................................39 3.2 Phương pháp nghiên cứu..........................................................................39 3.2.1 Nội dung 1: Điều tra đặc điểm ngoại hình và phân tích đa dạng di truyền giữa các nhóm gà Nòi tại ĐBSCL ..................................................................41 3.2.1.1 Ghi nhận đặc điểm ngoại hình gà Nòi.................................................41 3.2.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền giữa các nhóm gà....................................42 3.2.2 Nội dung 2: Đánh giá năng suất sinh sản ở gà Nòi thế hệ xuất phát và xác định đa hình gen ứng viên........................................................................44 3.2.2.1 Đánh giá năng suất sinh sản của gà Nòi..............................................44 vi 3.2.2.2 Xác định đa hình gen ứng viên...........................................................46 3.2.3 Nội dung 3: Chọn tạo để cải thiện năng suất sinh sản và đánh giá năng suất sinh sản của gà Nòi ở thế hệ 1.................................................................48 3.2.3.1 Chọn tạo gà Nòi mang các kiểu gen cho năng suất trứng cao.............48 3.2.3.2 Theo dõi các chỉ tiêu sinh sản của gà Nòi ở thế hệ 1...........................48 3.3 Xử lý số liệu.............................................................................................48 Chương 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN..........................................................50 4.1 Đặc điểm ngoại hình và phân tích đa dạng di truyền giữa các nhóm gà Nòi tại ĐBSCL......................................................................................................50 4.1.1 Đặc điểm ngoại hình..............................................................................50 4.1.1.1 Màu lông.............................................................................................50 4.1.1.2 Màu mắt..............................................................................................51 4.1.1.3 Màu mỏ...............................................................................................53 4.1.1.4 Màu da chân........................................................................................53 4.1.1.5 Kiểu mào.............................................................................................56 4.1.2 Khối lượng và các chiều đo của gà Nòi trưởng thành............................57 4.1.2.1 Khối lượng..........................................................................................57 4.1.2.2 Kích thước các chiều đo......................................................................57 4.1.3 Hệ số tương quan giữa kích thước các chiều đo của gà Nòi trưởng thành ........................................................................................................................59 4.1.4 Đánh giá đa dạng di truyền giữa các nhóm gà bằng chỉ thị microsatellite ........................................................................................................................60 4.1.4.1 Kết quả khuếch đại 10 chỉ thị microsatellite.......................................60 4.1.4.2 Số lượng các alen ở các nhóm gà........................................................62 4.1.4.3 Tần số alen và kiểu gen trên 10 microsatellite ở các nhóm gà Nòi.....63 4.1.4.4 Đa hình các locus microsatellite trên quần thể gà Nòi........................65 4.1.4.6 Khoảng cách di truyền của gà Nòi ở sáu tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long...............................................................................................................67 4.2 Đánh giá năng suất sinh sản ở gà Nòi thế hệ xuất phát và xác định đa hình gen ứng viên...................................................................................................69 4.2.1 Đánh giá năng suất sinh sản của gà Nòi thí nghiệm...............................69 vii 4.2.1.1 Năng suất sinh sản của gà Nòi qua 12 tháng khảo sát.........................69 4.2.1.2 Năng suất trứng của gà Nòi qua các tháng đẻ ....................................70 4.2.1.3 Khối lượng trứng của gà Nòi qua các tháng đẻ...................................71 4.2.1.4 Mối tương quan giữa đặc điểm ngoại hình và năng suất sinh sản của gà Nòi thí nghiệm................................................................................................72 4.2.2 Tác động của các đa hình ở một số gen tiềm năng lên năng suất sinh sản của gà Nòi.......................................................................................................74 4.2.2.1 Tách chiết ADN từ mẫu lông..............................................................74 4.2.2.2 Kết quả khuếch đại các đoạn gen nghiên cứu bằng phương pháp PCR .......................................................................................................................75 4.2.2.3 Kết quả nhận diện đột biến điểm ở các gen.........................................76 4.2.2.4 Tần số kiểu gen và tần số alen............................................................80 4.2.3 Xác định mối liên quan giữa một số đa hình gen dự tuyển với năng suất sinh sản của gà Nòi nuôi tại ĐBSCL..............................................................84 4.2.3.1 Đa hình PRL.......................................................................................84 4.2.3.2 Đa hình VIP/ApoI...............................................................................87 4.2.3.3 Đa hình BMPR-IB/HindIII.................................................................88 4.2.3.4 Đa hình MTRN1C/MboI.....................................................................89 4.2.3.5 Đa hình gen GH..................................................................................90 4.2.3.5 Đa hình NPY/DraI .............................................................................94 4.3 Chọn tạo để cải thiện năng suất sinh sản và đánh giá năng suất sinh sản của gà Nòi ở thế hệ 1.............................................................................................97 4.3.1 Chọn tạo để cải thiện năng suất sinh sản của gà Nòi..............................97 4.3.2 Đánh giá năng suất sinh sản của gà Nòi ở thế hệ 1................................98 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................102 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................103 PHỤ LỤC 1..................................................................................................125 PHỤ LỤC 2..................................................................................................129 PHỤ LỤC 3..................................................................................................131 viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Một số màu sắc lông của gà Nòi.....................................................4 Bảng 2.2: Khối lượng cơ thể gà Nòi qua các tuần tuổi (n=100)......................4 Bảng 2.3: Năng suất sinh sản của gà Nòi (n=100 gà mái)..............................5 Bảng 2.4: Ảnh hưởng của ME và CP đến năng suất trứng của gà Nòi ...........5 Bảng 2.5: Một số nghiên cứu về đa dạng di truyền trên gà sử dụng microsatellite..................................................................................................11 Bảng 2.6: Hệ số di truyền của một số tính trạng năng suất sinh sản ở gà........21 Bảng 2.7: Tóm tắt các QTL quan trọng cho chất lượng và sản xuất đặc điểm trên một số nhiểm sắc thể...............................................................................23 Bảng 3.1: Thông tin của các chỉ thị microsatellite dược sử dụng theo khuyến cáo của ISAG/FAO ........................................................................................43 Bảng 3.2: Lịch chủng ngừa cho gà thí nghiệm................................................44 Bảng 3.3: Thành phần của thức ăn sử dụng trong nghiên cứu........................45 Bảng 3.4: Trình tự mồi của các gen nghiên cứu..............................................47 Bảng 3.5: Chu trình nhiệt cho phản ứng PCR tối ưu cho từng đa hình...........47 Bảng 3.6: Thành phần mix cho một phản ứng cắt enzyme.............................47 Bảng 3.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm.........