Luận án Gen esr (estrogen receptor), prlr (prolatin receptor) và mối liên hệ với năng suất sinh sản của đàn lợn hạt nhân landrace, yorkshire

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN CHÍ THÀNH GEN ESR (ESTROGEN RECEPTOR), PRLR (PROLATIN RECEPTOR) VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI NĂNG SUẤT SINH SẢN CỦA ĐÀN LỢN HẠT NHÂN LANDRACE, YORKSHIRE LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2024 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN CHÍ THÀNH GEN ESR (ESTROGEN RECEPTOR), PRLR (PROLATIN RECEPTOR) VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI NĂNG SUẤT SINH SẢN CỦA ĐÀN LỢN HẠT NHÂN LANDRACE, YORKSHIRE Ngành : Chăn nuôi Mã số : 9 62 01 05 Người hướng dẫn : GS.TS. Vũ Đình Tôn PGS. TS. Phan Xuân Hảo HÀ NỘI, 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Nguyễn Chí Thành i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, góp ý, chỉ bảo tận tình của các thầy giáo, cô giáo cũng như sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc GS. TS. Vũ Đình Tôn và PGS. TS Phan Xuân Hảo. Hai thầy đã tận tình hướng dẫn, đưa ra nhiều ý kiến quý báu, dành nhiều thời gian, công sức và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Chăn nuôi, Bộ môn Di truyền Giống vật nuôi - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã quan tâm, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn ông Trần Xuân Mạnh – Chủ nhiệm dự án SXTN cấp Bộ, và tập thể cán bộ công nhân viên Công ty TNHH Lợn giống hạt nhân DABACO (Tỉnh Bắc Ninh) đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất giúp tôi hoàn thành tốt luận án này. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày... tháng... năm 2024 Nghiên cứu sinh Nguyễn Chí Thành ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình viii Trích yếu luận án ix Thesis abstract xi PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 3 1.2.1. Mục tiêu chung 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể 3 1.3. Phạm vi nghiên cứu 3 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu 3 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu 3 1.4. Những đóng góp mới của đề tài 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 1.5.1. Ý nghĩa khoa học 4 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn 4 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 2.1. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 5 2.1.1. Giống và công tác giống lợn 5 2.1.2. Tính trạng số lượng, sự di truyền của tính trạng số lượng và các yếu tố ảnh hưởng đến tính trạng số lượng 7 2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá năng suất sinh sản của lợn nái 9 2.1.4. Những yếu tố ảnh hưởng tới năng suất sinh sản 12 2.1.5. Các phương pháp chọn lọc ở lợn 17 2.2. Áp dụng công nghệ sinh học trong công tác giống 19 2.2.1. Tại sao phải sử dụng công nghệ gen trong chăn nuôi? 19 2.2.2. Áp dụng công nghệ gen trong công tác chọn và nhân giống lợn 19 2.2.3. Đặc điểm gen ESR, PRLR 27 iii 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 29 2.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 29 2.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 37 PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 3.1. Nội dung nghiên cứu 42 3.1.1. Xác định tần số alen và tần số kiểu gen của gen ESR và PRLR trên lợn nái Landrace và Yorkshire 42 3.1.2. Mối liên hệ giữa đa hình gen ESR và PRLR với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 42 3.2. Phương pháp nghiên cứu 42 3.2.1. Xác định tần số alen và tần số kiểu gen của gen ESR và PRLR trên lợn nái Landrace và Yorkshire 42 3.2.2. Mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR với các tính trạng năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 44 PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 4.1. Đa hình Gen ESR và prlr trên lợn nái Landrace và Yorkshire 49 4.1.1. Kết quả nhân ADN đặc hiệu của gen ESR, PRLR 49 4.1.2. Đa hình gen ESR, PRLR 50 4.1.3. Tần số kiểu gen và alen của các đa hình gen 51 4.2. Mối liên hệ của đa hình Gen ESR và PRLR với năng suất sinh sản lợn nái Landrace và Yorkshire 55 4.2.1. Năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire phối thuần nuôi tại cơ sở nghiên cứu 55 4.2.2. Mối liên hệ giữa đa hình gen ESR và PRLR với một số tính trạng sinh sản ở giống lợn Landrace và Yorkshire 60 4.2.3. Mối liên hệ giữa đa hình gen ESR và PRLR với khả năng sinh trưởng của lợn hậu bị Landrace và Yorkshire 85 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 5.1. Kết luận 102 5.2. Kiến nghị 103 Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án 104 Tài liệu tham khảo 105 Phụ lục 121 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ADN Axit deoxyribonucleic BF Backfat thickness (độ dày mỡ lưng) cs. Cộng sự GLM General Linear Model (mô hình tuyến tính tổng quát) KLSSO Khối lượng sơ sinh/ổ KLSSC Khối lượng sơ sinh/con KLCSO Khối lượng cai sữa/ổ KLCSC Khối lượng cai sữa/con LD Depth of longgissimus dorsal (độ dày cơ thăn) LM Lean meat percentage (tỷ lệ nạc) LSM Least Square Mean (trung bình bình phương nhỏ nhất) PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng khuyếch đại gen) Restriction fragment length polymorphism: đa hình chiều dài RFLP đoạn cắt giới hạn QTL Quantitative Trait Loci: các locus tính trạng số lượng ESR Estrogen Receptor PRLR Prolactin Receptor SCĐR Số con đẻ ra/ổ SCĐRCS Số con đẻ ra còn sống/ổ SCĐN Số con để nuôi/ổ SCCS Số con cai sữa/ổ SE Standard error: sai số chuẩn SNP Single nucleotide polymorphism (đa hình nucleotit đơn) TĐDLĐ Tuổi động dục lần đầu TĐLĐ Tuổi đẻ lứa đầu TGCS Thời gian cai sữa TPGLĐ Tuổi phối giống lần đầu v DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1. Kỹ thuật chỉ thị ADN 23 2.2. Marker liên quan đến sinh trưởng và chất lượng thịt lợn 24 2.3a. Marker liên quan đến năng suất sinh sản ở lợn 25 2.3b. Marker liên quan đến năng suất sinh sản ở lợn 26 3.1. Cặp mồi đặc hiệu để nhân đoạn ADN của gen ESR và PRLR 43 4.1. Tần số kiểu gen và tần số alen gen ESR của quần thể lợn Landrace và Yorkshire 51 4.2. Tần số kiểu gen và tần số alen gen PRLR của quần thể lợn Landrace và Yorkshire 53 4.3. Năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 56 4.4. Năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire 59 4.5. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến một số chỉ tiêu năng suất sinh sản của lợn Landrace 61 4.6. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến một số chỉ tiêu năng suất sinh sản của lợn Yorkshire 63 4.7. Mối liên hệ giữa kiểu gen ESR với một số chỉ tiêu năng suất sinh sản ở hai giống lợn (LSM±SE) 65 4.8. Mối liên hệ giữa kiểu gen PRLR với một số chỉ tiêu năng suất sinh sản ở hai giống lợn (LSM±SE) 69 4.9. Mối quan hệ của tương tác giữa gen ESR và PRLR với một số chỉ tiêu năng suất sinh sản của lợn Landrace và Yorkshire (LSM±SE), (đvt: con/ổ) 74 4.10. Mối liên hệ giữa kiểu gen ESR với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace theo lứa đẻ (LSMean ± SE) 77 4.11. Mối liên hệ giữa kiểu gen PRLR với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace theo lứa đẻ (LSMean ± SE) 78 4.12. Mối liên hệ giữa kiểu gen ESR với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire theo lứa đẻ (LSMean ± SE) 81 vi 4.13. Mối liên hệ giữa kiểu gen PRLR với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire theo lứa đẻ (LSMean ± SE) 81 4.14. Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Landrace 86 4.15. Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Yorkshire 87 4.16. Mối liên hệ giữa kiểu gen ESR với khă năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Landrace 88 4.17. Mối liên hệ giữa kiểu gen ESR với khă năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Yorkshire 89 4.18. Mối liên hệ giữa kiểu gen PRLR với khă năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Landrace 91 4.19. Mối liên hệ giữa kiểu gen PRLR với khă năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở Yorkshire 92 4.20. Ảnh hưởng của tính biệt đến khả năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Landrace 95 4.21. Ảnh hưởng của tính biệt đến khả năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Yorkshire 96 4.22. Mối liên hệ giữa sự tương tác của các kiểu gen ESR và PRLR với khả năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Landrace 98 4.23. Mối liên hệ giữa sự tương tác của các kiểu gen ESR và PRLR với khả năng sinh trưởng và tỷ lệ nạc ở lợn Yorkshire 100 vii DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 4.1. Kết quả cắt sản phẩm PCR bằng PvuII xác định kiểu gen ESR 49 4.2. Kết quả cắt sản phẩm PCR bằng enzyme AluI xác định kiểu gen PRLR 50 4.3. Tần số kiểu gen 54 4.4. Tần số alen 54 4.5. Số con đẻ ra/ổ của các kiểu gen ESR 66 4.6. Khối lượng sơ sinh/ổ của các kiểu gen ESR 67 4.7. Số con đẻ ra còn sống/ổ của các kiểu gen ESR 68 4.8. Khối lượng cai sữa/ổ của các kiểu gen ESR 68 4.9. Số con đẻ ra/ổ của các kiểu gen PRLR 71 4.10. Số con đẻ ra còn sống/ổ của các kiểu gen PRLR 72 4.11. Khối lượng sơ sinh/ổ của các kiểu gen PRLR 72 4.12. Khối lượng cai sữa/ổ của các kiểu gen PRLR 73 4.13. Ảnh hưởng tương tác của gen ESR và PRLR đến số con đẻ ra trên 2 quần thể lợn Landrace và Yorkshire 75 4.14. Ảnh hưởng tương tác của gen ESR và PRLR đến số con đẻ ra còn sống trên 2 quần thể lợn Landrace và Yorkshire 75 4.15. Ảnh hưởng của kiểu gen ESR đến khối lượng bắt đầu 90 4.16. Ảnh hưởng của kiểu gen ESR đến khối lượng kết thúc 90 4.17. Ảnh hưởng của kiểu gen PRLR đến khối lượng bắt đầu 93 4.18. Ảnh hưởng của kiểu gen PRLR đến khối lượng kết thúc 94 viii TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Chí Thành Tên Luận án: Gen ESR (Estrogen receptor), PRLR (Prolatin receptor) và mối liên hệ với năng suất sinh sản của đàn lợn hạt nhân Landrace, Yorkshire Ngành: Chăn nuôi Mã số: 9 62 01 05 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Mục tiêu chung: Đánh giá mối liên hệ của các kiểu gen ESR và PRLR đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire làm cơ sở trong công tác giống và định hướng chọn lọc theo kiểu gen nhằm nâng cao năng suất sinh sản của 2 giống lợn này. Mục tiêu cụ thể: - Xác định tính đa hình các gen ESR và PRLR ở lợn Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR cũng như sự tương tác của hai gen này với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR cũng như sự tương tác với lứa đẻ đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR cũng như sự tương tác của hai gen này với sinh trưởng và năng suất thịt của lợn Landrace và Yorkshire; Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu: số liệu sơ cấp, thứ cấp của các tính trạng sinh sản ở lợn nái bao gồm tuổi phối giống lần đầu, tuổi đẻ lứa đầu, khoảng cách lứa đẻ, số con đẻ ra/ổ, số con đẻ ra còn sống/ổ, số con để nuôi, số con cai sữa/ổ, khối lượng sơ sinh/con, khối lượng sơ sinh/ổ, khối lượng cai sữa/con, khối lượng cai sữa/ổ. Các chỉ tiêu về sinh trưởng của lợn các giai đoạn, các chỉ tiêu về năng suất thịt gồm độ dày cơ thăn, độ dày mỡ lưng, tỷ lệ nạc được thu thập từ cơ sở dữ liệu và cân đo, đếm trực tiếp tại cơ sở giống. Phương pháp xác định kiểu gen: Mẫu tai lợn nái và đuôi lợn con được sử dụng để tách chiết ADN tổng số bằng KIT của hãng IINTRO, Hàn Quốc. Các cặp mồi đặc hiệu được sử dụng để nhân các đoạn gen đích bằng phương pháp PCR. Đa hình gen ESR và PRLR được xác định bằng phương pháp PCR-RFLP với các enzym cắt đặc hiệu. Phương pháp xử lý số liệu: Tần số alen và kiểu gen được xác định. Phép thử khi bình phương (Chi-square test) được sử dụng nhằm kiểm định mức độ phù hợp của tần suất kiểu gen, tần suất alen quan sát so với lý thuyết theo định luật Hardy-Weinberg. ix Phân tích ảnh hưởng của kiểu gen và các yếu tố đến tính trạng nghiên cứu sử dụng mô hình tuyến tính GLM bằng phần mềm SAS 9.1 (2002). Các tham số thống kê bao gồm dung lượng mẫu (n), trung bình bình phương nhỏ nhất (LSM) và sai số tiêu chuẩn (SE). So sánh các giá trị LSM theo cặp bằng phép so sánh Tukey. Kết quả chính và kết luận - Tần số kiểu gen ESR ở quần thể lợn Landrace đối với alen B là thấp (0,184) đặc biệt kiểu gen đồng hợp BB chỉ có 0,041, ở quần thể lợn Yorkshire thì tần số gen của 2 alen có cân bằng hơn và tần số kiểu gen đồng hợp AA là 0,102. Tần số kiểu gen PRLR khá cân bằng ở cả 2 quần thể lợn Landrace và Yorkshire, tuy nhiên tần số kiểu gen AA lại có tỷ lệ thấp (0,190 ở lợn Landrace và 0,244 ở lợn Yorkshire). Tần số kiểu gen của cả 2 quần thể lợn này đều ở trạng thái cân bằng định luật Hardy – Weinberg cho cả 2 locus ESR và PRLR. . Có mối quan hệ giữa các kiểu gen của gen ESR và PRLR với một số chỉ tiêu về năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire. Kiểu gen BB và AB của gen ESR có tác động tích cực đến một số chỉ tiêu về khả năng sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire so với lợn nái mang kiểu gen AA. Với gen PRLR thì ngược lại, kiểu gen AA và AB có tác động tích cực tới một số chỉ tiêu về năng suất sinh sản so với lợn nái mang kiểu gen BB ở cả lợn Landrace và Yorkshire. Sự tương tác giữa gen ESR và PRLR có tác động tới chỉ tiêu SCĐR và SCĐRCS ở cả lợn Landrace và Yorkshire. Những cá thể mang đồng thời kiểu gen BB của gen ESR và AA của gen PRLR cho năng suất sinh sản cao nhất ở cả hai giống lợn Landrace và Yorkshire - Ảnh hưởng của các kiểu gen của gen ESR và PRLR đến khả năng sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire không giống nhau ở các lứa đẻ. Ở giống lợn Landrace đối với gen PRLR, kiểu gen AA có ảnh hưởng tới các chỉ tiêu số con ở hầu hết các lứa đẻ, trong khi gen ESR chỉ ảnh hưởng với giống lợn Landrace ở lứa đẻ thứ 3 trở đi. Ngược lại ở lợn Yorkshire gen ESR ảnh hưởng tới chỉ tiêu số con sơ sinh ở các lứa đẻ, trong khi kiểu gen PRLR lại chỉ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu số con từ lứa thứ 3 trở đi. - Đa hình gen ESR và PRLR không ảnh hưởng đến các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất thịt của lợn hậu bị Landrace và Yorkshire. Lợn mang kiểu gen BB của gen ESR hoặc lợn mang kiểu gen AA của gen PRLR có khối lượng bắt đầu kiểm tra, khối lượng kết thúc kiểm tra, tăng khối lượng bình quân, độ dày cơ thăn, độ dày mỡ lưng và tỷ lệ nạc tương đương với lợn mang các kiểu gen khác. - Đề nghị sử dụng lợn nái Landrace và Yorkshire mang kiểu gen BB của gen ESR và kiểu gen AA của gen PRLR để cải thiện các tính trạng số con đẻ ra/ổ, số con đẻ ra còn sống/ổ của hai giống lợn này. x THESIS ABSTRACT PhD candidate: Nguyen Chi Thanh Thesis title: ESR (Estrogen Receptor) and PRLR (Prolactin Receptor) genes, and their association with reproductive performance of Landrace and Yorkshire pigs in Vietnam. Major: Animal Science Code: 9 62 01 05 Educational institution: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives Overall objective: To evaluate the effect of the ESR and PRLR gene polymorphisms on reproductive performance of Landrace and Yorkshire with a future prospect of enabling selection based on genotypes to improve reproductive performance of pigs in Vietnam. Specific objectives: To assess the polymorphism of ESR, PRLR genes in two nuclear breeding populations of Landrace and Yorkshire in Vietnam; To evaluate the association between the polymorphism of ESR and PRLR with reproductive traits of Landrace and Yorkshire sows; To study the effects of ESR and PRLR genes on growth and meat production in Landrace and Yorkshire gilts. Materials and Methods Data collection: reproductive performances of sows, and growth and meat production of gilts were collected from nuclear breeding farms for Landrace and Yorkshire pigs. The reproductive traits included age at first service (AFS), age at first farrowing (AFF), farrowing interval (FI), litter sizes, litter weights and piglet weights. The litter size traits were number of total born piglets (NB), number of piglets born alive (NBA), number of piglets reared by a sow, and number of piglets weaned (NW). The litter weight traits were litter birth weight (LBW) and litter weaning weight (LWW). The piglet weights were birth weight (BW) and weaning weight (WW). Growth performance of gilts were recorded at different stages while meat production traits including depth of longgissimus dorsal (LD), backfat thickness (BF) and lean meat percentage (LM) at final weight were collected. Genotyping of ESR and PRLR genes: DNA were extract from ear and tail tissues using INTRO test kits (Korean). Polymerase chain reaction (PCR) using primers for ESR and PRLR genes was carried out to amplify the gene fragments. The amplified fragments was, then, digested by restriction enzymes for genotyping using PCR-RFLP techniques. Statistical analysis: Data were analyzed using GLM procedures on SAS 9.1 (2001). Genotypic and allelic frequencies were calculated for each of ESR and PRLR genes. Chi-squared tests (χ²) were performed to test the Hardy-Weinberg equilibriums of the genes in populations. The association of ESR and PRLR genotypes with reproductive xi and growth performances were tested using linear models. Descriptive statistics of means, number of samples, least square means and standard errors were computed. Pairwise comparisons were carried out to test statistical differences between groups. Main findings and conclusions - For ESR, in Landrace population, the frequency of allele B was low (0.184), and the frequency of homozygous genotype BB was only 0.041. In Yorkshire population, the frequencies of 2 alleles were more balanced, and the frequency of homozygous genotype AA was 0.102. For PRLR, genotype frequencies were quite balanced in both Landrace and Yorkshire pig populations. The frequency of AA genotype was 0.190 in Landrace and 0.244 in Yorkshire. The genotype frequencies of both these pig populations are at Hardy-Weinberg equilibrium for both ESR and PRLR loci. - The association of ESR and PRLR genes with some reproductive traits was significant in Landrace and Yorkshire sows. Genotypes BB and AB of ESR gene had positive effects on fertility traits in Landrace and Yorkshire sows as compared to sows carrying genotype AA. In contrast, genotypes AA and AB of PRLR gene had positive effects on some reproductive traits as compared to sows carrying genotype BB in both Landrace and Yorkshire pigs. The interaction between ESR and PRLR genes had impacts on NB and NBA in both Landrace and Yorkshire pigs. The pigs that had genotype BB of ESR gene and genotype AA of PRLR gene had the highest reproductive performances in Landrace and Yorkshire. - Genotypes of ESR and PRLR genes on litters’ reproductive performance are not the same in Landrace and Yorkshire. Genotype AA of PRLR gene affected litter sizes in most parities of Landrace sows, whereas ESR gene affected only the traits of Landrace sows from parity 3. In contrast, in Yorkshire, ESR gene affected NB at all parities, whereas PRLR gene affected only litter sizes from parity 3. - ESR and PRLR gene polymorphisms did not affect weight and meat performance traits in Landrace and Yorkshire gilts. Pigs with genotype BB of ESR gene and genotype AA of PRLR gene had equivalent test-started weight, test-ended weight, test-increased mean weight, loin thickness, back fat thickness and percentage lean as compared to pigs with other genotypes. - It is recommended to use Landrace and Yorkshire sows with genotype BB of ESR gene and Landrace sows with genotype AA of PRLR gene to improve number of total born piglets and number of piglets born alive. xii PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Chăn nuôi lợn là ngành chiếm tỷ trọng lớn trong chăn nuôi, năng suất sinh sản của lợn nái được coi là một yếu tố quan trọng nhất trong thành tích chung. Bởi vì nó quyết định số lợn con sinh ra của một lợn nái trong một năm từ đó quyết định số kg lợn thịt được sản xuất ra từ một lợn nái trong năm. Vì vậy, việc nâng cao năng suất sinh sản của lợn nái là mục tiêu hàng đầu của tất cả các cơ sở nhân giống lợn (Yang & cs., 2023). Các tính trạng năng suất sinh sản là nhóm tính trạng số lượng và có hệ số di truyền thấp, thường bị hạn chế bởi giới tính, kiểu hình chỉ có thể xác định được sau khi trưởng thành đồng thời chịu ảnh hưởng lớn bởi yếu tố môi trường. Do đó việc chọn lọc cho các tính trạng này bằng phương pháp truyền thống thường chậm mang lại hiệu quả (Nguyễn Hoàng Thịnh & cs., 2019); đồng thời làm giảm tính đa dạng di truyền của quần thể; và chi phí nuôi dưỡng lớn do tỷ lệ loại thải cao sau mỗi lần chọn lọc (Naqvi, 2007). Vì vậy, việc tìm kiếm phương pháp chọn lọc cải tiến năng suất sinh sản có hiệu quả và nhanh chóng là cần thiết. Ngày nay công nghệ gen được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp nói chung và lĩnh vực chăn nuôi nói riêng, đây là một trong những giải pháp hỗ trợ tích cực trong công tác chọn giống. Công nghệ gen giúp chọn lọc được vật nuôi mang những tính trạng mong muốn một cách chính xác từ giai đoạn rất sớm trong việc dự đoán kiểu hình của con trưởng thành, giúp rút ngắn thời gian chọn lọc, giảm được chi phí nuôi dưỡng con giống trong giai đoạn nuôi kiểm (Naqvi, 2007; Nguyễn Hoàng Thịnh & cs., 2019). Chọn lọc sử dụng chỉ thị phân tử MAS (marker assisted selection) là một trong những kỹ thuật được sử dụng để chọn giống lợn phổ biến hiện nay (Suwanasopee & Koonawootrittriron, 2011). Các gen chỉ thị như ESR (Estrogen Receptor), FSHB, RBP4 (Retiol-Binding Protein 4), PRLR (Prolactin Receptor) đã và đang được nghiên cứu sử dụng như là các gen ứng viên cho năng suất sinh sản ở lợn. ESR (Estrogen Receptor) nằm trên NST số 1 trong bộ nhiễm sắc thể của lợn. ESR PvuII đa hình thường xuyên được sử dụng để đánh dấu di truyền của thai kỳ. Một trong những thảo luận về vai trò xác định kích thước ổ đẻ ở lợn 1 là gen ESR, gen này được xác định sự đa hình là có 2 alen (A và B) (Wu & cs., 2023a). Một số nghiên cứu đã được công bố cho thấy các alen này có mối liên hệ với số lượng lợn con sinh ra và số lượng lợn con sinh ra còn sống (Hunyadi-Bagi & cs., 2016; Rahman & cs., 2021; Tabon & cs., 2022; Wu & cs., 2023a) và nó đã được gợi ý như là một gen chính có ảnh hưởng tới kích thước ổ đẻ và dùng để chọn lọc. Gen PRLR nằm trên NST số 16 của bộ nhiễm sắc thể lợn. Prolactin receptor (PRLR) là thụ thể đặc hiệu đối với prolactin (PRL), một hormone peptide của thùy trước tuyến Yên, đóng vai trò quan trọng cho sự thành công sinh sản. Yang & cs. (2023) và Wu & cs. (2023b) cũng chỉ ra vai trò của gen prolactin receptor (PRLR) đối với một số chỉ tiêu năng suất sinh sản như số con đẻ ra, số con đẻ ra còn sống. Gen PRLR được xác định sự đa hình có 2 alen (A và B). Một số nghiên cứu đã được công bố cho thấy alen A có ảnh hưởng tích cực đến năng suất sinh sản ở lợn (Dall’olio & cs., 2010; Mazurowsk & Milczewska, 2013). Chính những lý do này mà gen PRLR được coi là một gen ứng viên tiềm năng cho năng suất sinh sản ở lợn. Như vậy, việc hiểu biết về vai trò các gen kiểm soát các tính trạng năng suất sinh sản sẽ định hướng cho chương trình chọn giống cải tiến các chỉ tiêu này. Ở Việt Nam, trong những năm qua việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn lọc cải thiện năng suất chăn nuôi lợn đã đạt được những thành tựu nhất định. Tuy nhiên các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của một số gen như halothane, RN, MC4R, HFABF đến tính trạng năng suất thịt lợn. Có ít nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các gen ESR và PRLR đến các tính trạng năng suất sinh sản ở lợn và sử dụng các gen này phục vụ cho công tác chọn tạo giống lợn có năng suất sinh sản cao. Gen ESR có liên quan đến quá trình chín và rụng trứng, gen PRLR có liên quan đến khả năng tiết sữa của con cái. Do đó việc đánh giá đồng thời mối liên hệ của 2 gen này với một số chỉ tiêu năng suất sinh sản là cần thiết. Từ những lý do trên, nghiên cứu này tiến hành nhằm đánh giá mối liên hệ của đa hình các gen ESR, PRLR và sự tương tác của hai gen này với các tính trạng năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire, từ đó xác định được gen, kiểu gen có mối quan hệ tích cực với các chỉ tiêu năng suất sinh sản của lợn và làm cơ sở cho công tác chọn tạo giống vật nuôi sau này. 2 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục tiêu chung Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR và sự tương tác của hai gen này với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire nhằm phục vụ cho công tác giống và định hướng chọn lọc theo kiểu gen có lợi để cải thiện năng suất sinh sản của hai giống lợn này. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Xác định tính đa hình các gen ESR và PRLR ở lợn Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR cũng như sự tương tác của hai gen này với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR cũng như sự tương tác với lứa đẻ đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên hệ của đa hình gen ESR và PRLR cũng như sự tương tác của hai gen này với sinh trưởng và năng suất thịt của lợn Landrace và Yorkshire. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện trên đàn lợn nái Landrace, Yorkshrie và đàn lợn hậu bị giai đoạn 30kg đến 100kg. 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được tiến hành tại Công ty TNHH lợn giống hạt nhân DABACO, huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh. Phân tích đa hình các gen ESR và PRLR được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Công nghệ gen DABACO và và Phòng thí nghiệm Di truyền, Bộ môn Di truyền – Giống vật nuôi, Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Đề tài tiến hành từ năm 2015 đến năm 2018. 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Đã xác định được đa hình gen ESR, PRLR và đánh giá được mối liên hệ của đa hình 2 gen này với một số tính trạng năng suất sinh sản ở lợn Landrace, Yorkshire. - Định hướng chọn lọc lợn Landrace và Yorkshire mang kiểu gen ESRBB, PRLRAA, ESRBBPRLRAA cho năng suất sinh sản cao. 3 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học - Đề tài là công trình khoa học đầu tiên nghiên cứu một cách tương đối có hệ thống về đa hình các gen ESR và PRLR và mối liên hệ của đa hình các gen này đến năng suất sinh sản và sinh trưởng của hai giống lợn Landrace và Yorkshire tại Việt Nam. - Kết quả nghiên cứu đóng góp thêm tư liệu cho giảng dạy, nghiên cứu khoa học về ảnh hưởng của kiểu gen ESR và PRLR đến năng suất sinh sản và sinh trưởng của lợn. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Cung cấp các thông tin làm căn cứ khoa học về năng suất của lợn Landrace và Yorkshire giúp các cơ sở chăn nuôi định hướng việc sử dụng và khai thác hai giống lợn này trong sản xuất. - Các cá thể lợn giống mang kiểu gen mong muốn sẽ được giữ lại làm nguyên liệu duy trì đàn giống gốc và sản xuất con giống có chất lượng tốt đáp ứng nhu cầu chăn nuôi. - Con giống sản xuất ra sẽ có giá thành cạnh tranh hơn vì chỉ cần đầu tư ban đầu để tạo ra đàn giống có các kiểu gen đồng hợp mong muốn cho năng suất sinh sản cao. Sau đó duy trì nhân thuần chống cận huyết tốt sẽ giữ được năng suất cao cho các đời kế cận. 4 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1.1. Giống và công tác giống lợn 2.1.1.1. Giống Giống đóng góp rất lớn vào năng suất và chất lượng trong chăn nuôi. Việc lựa chọn giống động vật phù hợp và quản lý chăm sóc hiệu quả đều quan trọng để duy trì và nâng cao các đặc điểm mong muốn (Đặng Vũ Bình, 2019). Giống động vật được xác định là một tập hợp các cá thể cùng loài, chia sẻ những đặc điểm di truyền nhất định về chất lượng (như màu da, lông) và khả năng sản xuất (như sản lượng sữa, năng suất trứng, số con sinh ra...). Điều này giúp nhận biết và phân biệt giống này với giống khác. Ngoài giống động vật bản địa, giống nhập khẩu cũng đang được sử dụng rộng rãi trong ngành chăn nuôi cả ở Việt Nam và trên thế giới. 2.1.1.2. Công tác giống Sau khi đã có các giống tốt, việc quan trọng là làm thế nào để bảo tồn và tận dụng tối đa tiềm năng di truyền cũng như chất lượng của từng giống để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Đây là những vấn đề quan trọng mà công tác chăn nuôi lợn phải đối mặt. Công việc này bao gồm việc lựa chọn, phổ biến gen tốt trong cộng đồng lợn và quản lý giống một cách hiệu quả. Chọn lọc đưa ra quyết định về việc giữ lại cá thể nào để tham gia vào quá trình sinh sản và loại bỏ cá thể nào. Quá trình này không tạo ra kiểu gen mới, nhưng nó dần thay đổi tần suất xuất hiện của các allen và cấu trúc gen trong quần thể, từ đó cải thiện khả năng sinh sản của động vật. Chọn lọc có thể can thiệp trực tiếp vào gen hoặc tập trung vào việc lựa chọn các cá thể mang gen mong muốn để duy trì và phát triển giống. Chọn lọc đóng vai trò quan trọng và là bước khởi đầu quyết định đến kết quả của công việc giống, và mọi thành tựu trong việc áp dụng các phương pháp chọn giống và nhân giống phụ thuộc vào khả năng nhận biết những cá thể mang những đặc điểm di truyền ưu tú. Những cá thể này được ghép đôi để tạo ra thế hệ sau mang những đặc tính tốt. Hiệu quả của quá trình chọn lọc phụ thuộc vào một số yếu tố như hệ số di truyền, ly sai chọn lọc, cường độ chọn lọc, khoảng cách thế hệ và quan hệ di 5 truyền giữa các tính trạng. Trong đó, hệ số di truyền là một tham số cơ bản và quan trọng trong việc lựa chọn. Kiểu hình của một con vật (P) là kết quả của sự tương tác giữa kiểu gen (G) và môi trường (E): P = G + E. Tác động trội được thực hiện bởi các allen tại một locus (D). Sai lệch tương tác có thể xảy ra giữa hai hay nhiều allen khác locus hoặc giữa allen ở locus này với allen ở locus kia (I). Tác động cộng gộp hay giá trị giống là sự tác động của tất cả các allen có ảnh hưởng lên tính trạng (A). Như vậy, giá trị kiểu gen được xác định: G = A + D + I Sai lệch môi trường cũng được phân tích thành hai phần: Sai lệch môi trường chung (Common Environment) tác động tới tất cả các cá thể trong quần thể (Ec). Sai lệch môi trường riêng (Special Environment) tác động tới một số cá thể trong quần thể (Es). Như vậy, sai lệch môi trường được xác định: E = Ec + Es Khi bỏ qua tương tác giữa giá trị kiểu gen và sai lệch môi trường, giá trị kiểu hình được thể hiện: P = A + D + I + Ec + Es Như vậy, để nâng cao năng suất của vật nuôi, những biện pháp cần phải tác động như sau: - Tác động lên yếu tố di truyền (giá trị kiểu gen): được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu về công tác giống: Phương pháp chọn lọc được áp dụng để ảnh hưởng đến hiệu ứng cộng gộp (A) và thường mang lại kết quả tốt đối với các tính trạng có hệ số di truyền trung bình hoặc cao (Nguyen Thi Vinh & cs., 2019; Ha Xuan Bo & cs., 2022). Các đặc tính như khả năng sinh trưởng, năng suất và chất lượng sản phẩm thường có hệ số di truyền ở mức trung bình hoặc cao. + Lai giống được thực hiện để tác động vào hiệu ứng trội (D) và tương tác gen (I) và sẽ có hiệu quả cao đối với những tính trạng có hệ số di truyền thấp. - Tác động lên yếu tố môi trường (E): được thực hiện bằng cách cải tiến điều kiện chăn nuôi (dinh dưỡng thức ăn, kỹ thuật chăm sóc nuôi dưỡng, vệ sinh phòng bệnh, kỹ thuật chuồng trại ). Hệ số di truyền của một tính trạng là một đại lượng, nó biểu thị khả năng di 6