Tài liệu Luận văn SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH TRỨNG VÀ TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN D-LOOP CỦA BA GIỐNG GÀ RI GÀ MÔNG VÀ GÀ SAO NUÔI TẠI THÁI NGUYÊN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -------- -------- BÙI THỊ KIỀU VÂN SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH TRỨNG VÀ TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN D-LOOP CỦA BA GIỐNG GÀ RI, GÀ MÔNG VÀ GÀ SAO NUÔI TẠI THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -------- -------- BÙI THỊ KIỀU VÂN SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH TRỨNG VÀ TRÌNH TỰ VÙNG ĐIỀU KHIỂN D-LOOP CỦA BA GIỐNG GÀ RI, GÀ MÔNG VÀ GÀ SAO NUÔI TẠI THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: DI TRUYỀN HỌC Mã số: 60.42.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trọng Lạng THÁI NGUYÊN - 2008 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới tới PGS.TS. Nguyễn Trọng Lạng, giảng viên khoa sinh - KTNN trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, PGS.TS. Nông Văn Hải, Phó Viện trưởng, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, những người thầy đã tận tình dìu dắt và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Trong thời gian hoc tập và nghiên cứu vừa qua, tôi đón nhận được sự giúp đỡ hết lòng, chỉ bảo tận tình và sâu sắc của CN. Địch Thị Kim Hương, ThS.NCS. Nguyễn Đăng Tôn cùng tập thể các cô, chú, anh, chị cán bộ nghiên cứu Phòng Công nghệ ADN ứng dụng, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam những người đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi và nhiệt tình hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi rất cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa và các thầy, cô giáo, kỹ thuật viên khoa Sinh - KTNN trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã ủng hộ và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cho phép tôi được tỏ lòng biết ơn tới Ths. Ngôn Thị Hoán, giảng viên chính khoa Chăn nuôi - Thú y trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong việc nghiên cứu thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ tình cảm của mình bằng lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và bạn bè, những người luôn dành cho tôi những tình cảm nồng ấm, thân thương nhất trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2008 BÙI THỊ KIỀU VÂN MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 1 2. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 2 Chƣơng I TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................. 3 1.1. NGUỒN GỐC GIA CẦM .......................................................................... 3 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC GIỐNG GÀ NGHIÊN CỨU....4 1.2.1. Gà Ri ................................................................................................... 4 1.2.2. Gà Mông ............................................................................................. 4 1.2.3. Gà Sao ................................................................................................ 5 1.3. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ......................................................... 6 1.3.1. Cơ sở của việc nghiên cứu các tính trạng ở trứng ............................. .6 1.3.2. Phân tích trình tự vùng điều khiển (D-loop) ty thể ........................ .8 1.3.2.1. Ty thể - đặc điểm cấu tạo DNA ty thể......................................... .8 1.3.2.2. Đặc điểm cấu tạo hệ gen ty thể gà ............................................ .9 1.3.2.3. Ý nghĩa của DNA ty thể trong nghiên cứu phân loại ở gà ........ 12 1.3.2.4. Tình hình nghiên cứu DNA ty thể gà trên thế giới ..................... 12 13.2.5. Tình hình nghiên cứu DNA ty thể gà ở Việt Nam ........................ 15 Chƣơng 2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 17 2.1. VẬT LIỆU ............................................................................................... 17 2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ .................................................................... 17 2.2.1. Hóa chất ............................................................................................ 17 2.1.2. Thiết bị .............................................................................................. 18 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................... 19 2.3.1. Các phƣơng pháp hóa sinh ................................................................ 19 2.3.1.1. Phương pháp xác định tỷ lệ lòng trắng, lòng đỏ, vỏ .................. 19 2.3.1.2. Phương pháp xác định hàm lượng vật chất khô ......................... 19 2.3.1.3. Định lượng lipid tổng số ............................................................ 19 2.3.1.4. Định lượng Protein. .................................................................... 20 2.3.1.5. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................ 21 2.3.2. Các phƣơng pháp sinh học phân tử ................................................... 22 2.3.2.1. Tách chiết và tinh sạch DNA tổng số từ máu động vật ............. 22 2.3.2.2. Kĩ thuật điện di DNA trên gel agarose ...................................... 23 2.3.2.3. Nhân vùng điều khiển D-loop bằng kỹ thuật PCR .................... 24 2.3.2.4. Kĩ thuật tách dòng gen ............................................................... 26 2.3.2.5. Phương pháp xác định trình tự DNA ........................................ 28 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................. 29 3.1. SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH TRỨNG CỦA 3 GIỐNG GÀ ...... 29 3.1.1. Tỷ lệ lòng trắng, lòng đỏ, vỏ tƣơi...................................................... 29 3.1.2. Hàm lƣợng vật chất khô ................................................................... 30 3.1.3. Hàm lƣợng lipit tổng số ..................................................................... 31 3.1.4. Hàm lƣợng protein tổng số ............................................................... 32 3.2 . ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA BA MẪU GIỐNG GÀ..... 34 3.2.1. Tách chiết và tinh sạch DNA tổng số từ máu gà.............................. 34 3.2.2. Nhân đoạn trình tự của vùng D-loop của DNA ty thể ...................... 36 3.2.3. Tách dòng và xác định trình tự vùng D- loop của DNA ty thể ......... 39 3.2.3.1. Tách dòng vùng D-loop ............................................................. 39 3.3.2.2. Xác định trình tự vùng D-loop của DNA ty thể ......................... 44 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................ 51 Kết luận. ......................................................................................................... 51 Đề nghị ......................................................................................................52 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .............................................................. 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 53 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 57 BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Amp Ampicilline bp Base pair (cặp bazơ) ddNTP Dideoxynucleotide triphosphate dNTP Deoxynucleotide triphosphate DNA Deoxyribo Nucleic Axit D-loop Displacement loop E.coli Escherichia coli EDTA Ethylene Diamine Tetraacetic Acid Epp Eppenđorf EtBr Ethidium Bromide EtOH Ethanol (cồn) IPTG Isopropyl thio-β-D- galactoside kb Kilo base LB Luria - Bertani mtDNA DNA ty thể (mitochondrial DNA) NADH Nicotinamide adenine dinucleotide PBS Phosphate - buffer saline PCR Polymerase Chain Reaction RNA Ribonucleaxit RNase Ribonuclease SDS Sodium Dodecyl Sulphate TAE Tris-Acetate-EDTA TE Tris EDTA Tm Melting Temperature (nhiệt độ nóng chảy) v/p vòng/phút Danh môc c¸c b¶ng Bảng 1.1. Sự khác nhau giữa mã di truyền trong nhân và ngoài ty thể .........11 Bảng 2.1. Các thiết bị sử dụng trong đề tài ....................................................18 Bảng 2.2. Thành phần phản ứng khuếch đại gen ...........................................25 Bảng 3.1. Tỷ lệ lòng đỏ, lòng trắng, vỏ tƣơi .................................................29 Bảng 3.2. Hàm lƣợng vật chất khô trong trứng gà ..................................30 Bảng 3.3. Hàm lƣợng lipid tổng số ở thịt gà thí nghiệm ..............................31 Bảng 3.4. Hàm lƣợng protein thô trong trứng gà thí nghiệm ...................... 33 Bảng 3.5. Thống kê các điểm đa hình ở 2 mẫu nghiên cứu so với trình tự tham khảo mã số AB268515 ..........................................................................49 Bảng 3.6. So sánh tỷ lệ sai khác trình tự nucleotide của một số giống gà .....50 Danh môc c¸c h×nh Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức của DNA ty thể Gà..................................................10 Hình 2.1. Sơ đồ vector tách dòng pJET1/blunt ..............................................26 Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn tỷ lệ lòng đỏ, lòng trắng của trứng gà ..............29 Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng vật chất khô của trứng gà ..............30 Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng lipid tổng số ở trứng gà thí nghiệm ....32 Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng protein thô trong thịt gà thí nghiệm .....33 Hình 3.5. Ảnh kết quả điện di DNA tổng số ..................................................36 Hình 3.6. Ảnh kết quả điện di sản phẩm PCR ...............................................39 Hình 3.7. Ảnh điện di một số DNA plasmid trên gel agarose 0,8% .............42 Hình 3.8. Ảnh kết quả kiểm tra plasmid tái tổ hợp bằng XhoI và XbaI.........44 Hình 3.9. So sánh trình tự D-loop của hai mẫu nghiên cứu Ri (Rhy), Mông (Mna) với trình tự tham khảo mã số AB268515 ........................................48 Hình 3.10. Quan hệ di truyền của một số giống gà........................................50 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi gia cầm nước ta phát triển nhanh, đạt được những tiến bộ rõ rệt, số lượng đầu gia cầm cũng như sản lượng thịt, trứng của ngành tăng hàng năm. Theo Hoàng Kim Giao và Nguyễn Thanh Sơn (Cục chăn nuôi - Bộ nông nghiệp: Thông tin Hiệp hội chăn nuôi gia cầm Việt Nam - 2005) trong những năm gần đây tốc độ tăng đầu con của đàn gia cầm từ năm 1990 đến năm 2000 là 5%/năm, năm 2002 là 6,69%, năm 2003 là 8,9%. Tổng đàn gia cầm trong cả nước 254,057 triệu con năm 2003, sản lượng trứng 4,85 tỷ quả năm 2003. Bên cạnh việc phát triển các giống gà nhập nội có năng suất cao như gà Lergho, Lương Phượng, Lương Phượng Sasso, gà Brow nick, Tam hoàng... thì việc bảo tồn và phát triển các giống gà nội có khả năng thích ứng tốt với điều kiện chăn nuôi của địa phương, chất lượng thịt, trứng tốt như gà Đông Tảo, gà Ác, gà Tè, gà Ri, gà Mông, gà Mía, gà Tre, gà Hồ, gà Tàu vàng, gà Móng, gà Chọi... cũng đang được quan tâm. Gần đây việc nhập nội các giống gà có năng suất cao, chất lượng thịt, trứng tốt, có khả năng thích ứng cao với điều kiện chăn nuôi ở địa phương như gà Sao, gà Ai cập cũng đã và đang thu hút sự chú ý của người nông dân. Việc đánh giá chất lượng trứng, thịt cũng như tìm hiểu sự đa dạng di truyền ở mức phân tử của các giống gà trên là cần thiết cho ngành chọn giống gia cầm. Hiện nay đã có các công trình nghiên cứu về thành phần hóa sinh trứng gà Ri, gà Ác, Lergho... [5], [9], [10], [27], [32], [36]. Xác định sự đa dạng di truyền ở mức phân tử của các giống gà qua nghiên cứu vùng điều khiển D-loop ty thể trên thế giới được chú ý từ những năm 1990 và đang phát triển rộng rãi. Ở Việt Nam các xác định đa dạng di truyền ở mức phân tử ở gà qua các nghiên cứu liên quan đến vùng điều khiển D-loop Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 mới bắt đầu từ những năm 1999 trên đối tượng gà lôi [4]. Đến nay việc giải trình tự nucleotide vùng D-loop để đánh giá mức đa dạng di truyền đang được quan tâm. Hiện nay TS. Lê Thị Thúy - Viện Chăn Nuôi đang làm chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước "Nghiên cứu sự đa dạng di truyền các giống gà nội" trong đó có giống gà Mông và gà Ri. Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này chúng tôi lựa chọn đề tài: " So sánh thành phần hóa sinh trứng và trình tự vùng điều khiển D-Loop của ba giống gà Ri, gà Mông và gà Sao nuôi tại Thái Nguyên". 2. Mục tiêu của đề tài - So sánh chất lượng trứng của ba giống gà. - So sánh trình tự đoạn điều khiển trong DNA ty thể giữa các giống gà. - Xác định mối quan hệ di truyền của một số giống gà. 3. Nội dung nghiên cứu - Xác định các chỉ tiêu hóa sinh trứng: Hàm lượng vật chất khô; tỷ lệ lòng trắng; lòng đỏ; hàm lượng lipit; protein. - Tách DNA tổng số từ máu của các giống gà trên. - Nhân toàn bộ vùng D-loop bằng kỹ thuật PCR. - Tạo dòng phân tử vùng D-loop. - Phân tích, so sánh trình tự vùng D-loop gen ty thể với trình tự đã được công bố trong ngân hàng genbank. - Vẽ cây phát sinh về mối quan hệ di truyền của một số giống gà. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Chƣơng I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. NGUỒN GỐC GIA CẦM Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về nguồn gốc gia cầm và đưa ra kết luận rằng: Gà nhà hiện nay có chung nguồn gốc từ gà rừng Gallus gallus. Gà rừng có thân hình nhỏ bé, đẻ dồn theo mùa, trứng bé, có khả năng bay xa. Cơ sở của kết luận trên là gà nhà có nhiều đặc điểm giống gà rừng về mặt hình thái đến cấu tạo giải phẫu các bộ phận bên trong cơ thể, tiếng gáy, tập tính hoạt động. Theo loại hình gà có thể chia thành 3 kiểu: Kiểu Bakira (gà nguyên thuỷ): nhiều lông, ức nở, mào và dái tai lớn, mỏ hơi cong và nhọn. Kiểu Malaysia (gà chọi): ít lông và cứng, mào và dái tai nhỏ, đầu nhỏ, mắt lõm vào hốc mắt, mỏ ngắn khoẻ. Kiểu Cochin: nhiều lông bồng, lông tơ, mào và dái tai vừa, tai nhỏ màu đỏ, mỏ tương đối ngắn. Từ 3 loại hình trên, người ta chọn lọc, dần dần hình thành nên các giống gà chuyên thịt, chuyên trứng hay kiêm dụng ngày nay. Theo Nguyễn Ân (1983) [1] và nhiều tác giả đã sắp xếp vị trí của gà nhà trong hệ thống giới động vật như sau: Giới động vật (Animal); Ngành động vật có xương sống (Chordata); Lớp chim (Aves); Bộ gà (Galliformes); Họ Trĩ (Fasia nidea); Chủng Gallus; Loài Gallus gallus. Gà được thuần hoá đầu tiên ở Ấn Độ cách đây 5000 năm, sau đó là Ba Tư. Nhờ sự tiến bộ trong công tác chọn giống, từ các giống gà địa phương của châu Á, sau khi nhập vào châu Âu thế kỷ XVIII và XIX, đầu tiên là ở nước Anh, sau đó là nước Mỹ, các giống gà được lai tạo thành nhiều giống gà có năng suất cao hơn. Ở nước ta, gà rừng được thuần hoá và nuôi sớm nhất ở vùng Vĩnh Phú, Hà Bắc, Hà Tây… Từ giống gà nuôi ban đầu là tiền thân của gà Ri hiện nay nhân dân ta đã tạo được nhiều giống gà: gà Mía, gà Ác, gà Ri, gà Tre, gà Đông Tảo, gà Vàng…. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA BA GIỐNG GÀ NGHIÊN CỨU 1.2.1. Gà Ri Gà Ri là giống gà nội phổ biến nhất ở nước ta, chiếm 70% tổng số gà trong cả nước, nguồn gốc từ nhóm gà rừng Gallus bankiva hay Gallus gallus. Ngoại hình thon, nhỏ; mỏ nhỏ; mào cờ có răng cưa mào đỏ tươi rất phát triển ở con trống; tích và dái tai có xen lẫn ánh bạc trắng; cổ thanh, dài vừa phải ngực lép bụng thon, mềm; chân có hai hàng vải màu vàng, có khi xen lẫn màu đỏ tươi. Bàn chân có bốn ngón, cựa phát triển sớm ở gà trống. Màu lông rất khác nhau phổ biến ở con mái có màu vàng rơm, vàng đất, nâu nhạt và đốm. Con trống màu lông đỏ sẫm, ở đầu lông cánh và lông đuôi có màu đen ánh xanh, lông bụng đỏ nhạt hoặc vàng đất. Ngoài ra còn màu lông khác như trắng, hoa mơ, đốm trắng... [1]. Gà Ri mọc lông sớm, tốc độ mọc lông nhanh hơn gà Mía, Đông Tảo nên có khả năng chịu đựng tốt hơn khi nuôi ở điều kiện thời tiết lạnh, gà Ri đẻ trứng sớm, tuổi đẻ đầu lúc 123 ngày tuổi và đạt tỷ lệ đẻ 5% lúc 127 ngày tuổi. Sản lượng trứng 90 - 115 quả/năm, con trống nặng 1,5 đến 2kg, con mái nặng 1,1 đến 1,6 kg. Gà Ri ham ấp bóng đẻ được 10 - 15 quả lại đòi ấp, khối lượng trung bình 36 – 45g/quả gà có chất lượng trứng, thịt tốt. 1.2.2. Gà Mông Theo Nguyễn Văn Trụ, 2000 [12] cho biết gà Mông phân bố ở vùng núi phía Bắc với số lượng không nhiều và đang có nguy cơ bị lai tạp, mất dần. Từ năm 1999 đề án “Bảo tồn quỹ gen Việt Nam 1999 - 2002” và dự án “Bảo tồn các giống vật nuôi có gen quý hiếm 2000 - 2001” đã đưa giống gà này vào bảo tồn tại Sơn La và Hà Nội. Gà Mông trưởng thành có hình dạng cân đối, vững chắc, nhanh nhẹn, chân cao màu đen. Màu sắc lông đa dạng, màu da đen, thịt đen chiếm 90%, sức kháng bệnh cao, khả năng sinh sản thấp. Năng suất trứng thấp, chất lượng trứng tốt, thơm ngon được nhiều người ưa thích. Gà Mông nuôi tại huyện Trạm Tấu tỉnh Yên Bái có tuổi thành thục muộn, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 gà trống đạp mái lúc 157,20 ngày tuổi; gà mái đẻ trứng lúc 177,65 ngày tuổi. Gà mái đẻ ít và thưa, số trứng/mái/lứa là 13,65 quả, khoảng cách giữa 2 lứa đẻ là 19,88 ngày. Trứng gà Mông có khối lượng ở mức trung bình với 44,04g, chỉ số hình thái là 76,23%, chỉ số Haugh 105,90. Tỷ lệ vật chất khô ở lòng đỏ trứng là 50,56%, ở lòng trắng là 12,41. Tỷ lệ protein lòng đỏ 16,66%, lòng trắng 11,01%, lòng đỏ trứng có tỷ lệ lipit khá cao 26,94% ,[17]. 1.2.3. Gà Sao Gà Sao có nguồn gốc từ gà rừng, thuộc lớp: Aves, Bộ: Galliformes, Họ: Phasianidae. Tháng 4 năm 2002, trung tâm nghiên cứu gia cầm Thụy Phương đã nhập 3 dòng gà Sao từ Viện nghiên cứu tiểu gia súc Godollo (Hungari). Kết quả nghiên cứu khẳng định gà Sao hoàn toàn có khả năng thích ứng tốt với điều kiện sinh thái Việt Nam [14]. Ở 1 ngày tuổi, gà Sao có bộ lông màu cánh sẻ, có những đường kẻ sọc chạy dài từ đầu đến cuối thân. Mỏ và chân màu hồng, chân có 4 ngón và có 2 hàng vẩy. Giai đoạn trưởng thành gà Sao có bộ lông màu xám đen, trên phiến lông điểm nhiều những nốt chấm trắng tròn nhỏ. Thân hình thoi, lưng hơi gù, đuôi cúp. Đầu không có mào mà thay vào đó là mấu song cao khoảng 1,5 - 2 cm. Mào tích của gà Sao màu trắng hồng và có 2 loại: một loại hình lá dẹt áp sát vào cổ, còn một loại hình lá hoa đá rủ xuống. Da mặt và cổ của gà Sao không có lông, lớp da trần này có màu xanh da trời, dưới cổ có yếm thịt mỏng. Chân khô, đặc biệt con trống không có cựa. Gà Sao thuộc loài nhút nhát, cảnh giác, bay giỏi như chim, rất ít mổ, cắn nhau, thích mổ những vật lạ. Đặc biệt là có tập tính bày đàn cao; không bộc lộ tập tính sinh dục rõ ràng, gà Sao mái đẻ trứng tập trung. Gà bắt đầu đẻ vào tuần tuổi thứ 27 và đạt tỷ lệ đẻ 5% ở tuần tuổi thứ 30 khi cơ thể đạt khối lượng khoảng 2,2-2,3 kg. Tuổi đẻ đạt đỉnh cao là 34-40 tuần tuổi. Năng suất trứng/mái/23 tuần đẻ là 85-100 quả. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 1.3. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1. Cơ sở của việc nghiên cứu các tính trạng ở trứng Theo H. Brandsch và H. Bichel một số tính trạng thuộc về đặc điểm sinh học như màu lông, màu sắc vỏ trứng, hình dáng cơ thể, thành phần các loại protein, lipit trong trứng, thịt thuộc các tính trạng chất lượng. Chất lượng lòng trắng Tỷ lệ lòng trắng chiếm 55 - 60% khối lượng trứng nếu nhìn bằng mắt thường những trứng tươi sẽ có lòng trắng màu hơi vàng, những trứng để lâu màu lòng trắng sáng hơn. Theo Rose [27]; Krax [34] và Pingel [35] cấu trúc lòng trắng được chia ra làm 3 lớp đó là: Lớp lòng trắng loãng bên ngoài 23%, Lớp lòng trắng đặc ở giữa 57%, Lớp lòng trắng loãng trong cùng 20%. Độ quánh của lòng trắng đặc (chủ yếu là sợi mucin) giảm đi theo tuổi gia cầm. Tỷ lệ lòng trắng đặc và lòng trắng loãng ở trứng gà tươi là 2:1, tỷ lệ này giảm dần theo thời gian bảo quản có khi xuống tới tỷ lệ 1: 1. Lòng trắng trứng có tác dụng hấp thụ cũng như cung cấp các chất dinh dưỡng cho phôi. Chiều cao lòng trắng đặc là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng bên trong của trứng. Chất lượng lòng đỏ Lòng đỏ trứng là một tế bào khổng lồ được bao bọc bởi một lớp màng, đây cũng là nguồn dinh dưỡng dự trữ của phôi. Tỷ lệ lòng đỏ chiếm 30 đến 33% khối lượng trứng và có đường kính khoảng 30 đến 35mm. Lòng đỏ trứng có cấu tạo như sau: Lớp màng dày dày 6 - 11 µm; đĩa phôi màu trắng sáng có đường kính 3mm. Để đánh giá chất lượng lòng đỏ người ta dùng chỉ số lòng đỏ. Chỉ số này được xác định bằng tỷ lệ giữa chiều cao lòng đỏ so với đường kính lòng đỏ. Kết quả nghiên cứu trên gà Ri của Nguyễn Hoài Tao và cs [10], Nguyễn Văn Thạch [11] cho biết chỉ số lòng đỏ trứng là 0,43. Chỉ số lòng đỏ ở gà xương đen Thái Hòa Trung Quốc là 0,46 Vũ Quang Ninh [7]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 Thành phần hóa học của trứng Trứng gia cầm nói chung và trứng gà nói riêng là một loại thực phẩm rất giàu dinh dưỡng, đặc biệt là lòng đỏ cung cấp khoảng 50% protein. Thành phần dinh dưỡng của trứng các loại gia cầm khác nhau thì khác nhau. Protein trong trứng thường là những protein dễ tiêu hóa. Hàm lượng mỡ trong trứng ở dạng nhũ hóa và dễ tiêu hóa và có chứa hàm lượng acid béo không no rất cao, hàm lượng khoáng cao, đặc biệt là hàm lượng sắt và phospho. Thành phần khoáng trong trứng có thể thay đổi thông qua khẩu phần ăn của gia cầm đẻ Rose [27]. Theo Gilbert [16] trong một lòng đỏ trứng có khối lượng 19g có chứa: 10,5mg natrium; 17,9mg kalium; 25,7mg calcium; 2,6mg magecium; 1,5mg sắt; 29,8mg lưu huỳnh; 24,7mg clo; 98,4mg phospho. Hàm lượng vitamin trong trứng cao: 200-800UI vitamin A; 20UI vitamin D; 49µg vitamin B1; 84µg vitaminB2; 30µg acid nicotinic; 58 µg vitaminB6; 580µg acid pantothenic; 10µg biotin; 4,5µg acid folic; 0,3µg vitamin B12; 150µg vitamin E; 25µg vitamin K1. * Thành phần hóa học của lòng trắng Lòng trắng là nơi dự trữ khoảng 88% nước của trứng Rose [27]; Vogt [36] phần còn lại là protein như globulin, ovomucin và albumin. Ovomucin chiếm 75% tổng protein trong lòng trắng. Globulin chiếm khoảng 20%. Thành phần hóa học lòng trắng trứng ở tất cả các loại trứng gia cầm đều giống nhau. Lòng trắng đặc có hàm lượng ovomucin gấp 4 lần lòng trắng loãng, đây chính là nguyên nhân tạo nên cấu trúc keo của lòng trắng. Độ pH của lòng trắng trứng gà tươi là 7,6; sau 14 ngày bảo quản chúng có thể tăng lên 9,2 Rose [27] Và Hartfiel [33]. *Thành phần hóa học của lòng đỏ Lòng đỏ trứng gà có chứa 49% nước, 16% protein và 33% mỡ. Hai phần ba mỡ trong lòng đỏ là triglicerit; 30% phospholipit và 5% cholesteron. Hàm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 lượng nước trong lòng đỏ có thể thay đổi từ 46 -50% tùy thuộc vào thời gian và điều kiện bảo quản. Hàm lượng mỡ trong lòng đỏ trứng cũng có thể thay đổi theo khẩu phần ăn, chỉ riêng thành phần acid béo không no như palmitin và acid stearic là không thay đổi. Hàm lượng acid béo này duy trì ở mức 30-38% trong tổng số chất béo. Nếu khẩu phần ăn chứa nhiều acid béo không no mạch đa (PolyUnsaturated Fatty Acid - PUFA) hàm lượng acid béo không no mạch đa trong mỡ trứng cũng tăng lên Rose [27]. Theo Creger [32] trong một trứng gà nặng 54g có chứa các acid béo không no là: 2,1g acid béo olêic; 1,2g linoleic; 0,16g linolenic; 0,13g arachidonic và các acid béo no là: 1,3g palmitinic; 0,4g stearic; ngoài ra còn có khoảng 0,2g lipoid khác. Do vậy tổng acid béo lên tới 5,5g. Thông thường tỷ lệ acid béo không no và no là 2:1. 1.3.2. Phân tích trình tự vùng điều khiển (D-loop) ty thể 1.3.2.1. Ty thể - đặc điểm cấu tạo DNA ty thể Ty thể là bào quan có mặt trong tất cả các tế bào hô hấp hiếu khí. Ty thể là trạm chuyển hóa năng lượng từ các phân tử hữu cơ thành dạng năng lượng tích lũy trong phân tử ATP. Ty thể có chứa DNA ty thể nó là một hệ di truyền độc lập với hệ di truyền của nhân tế bào. DNA ty thể (mtDNA) là sợi kép với cấu trúc vòng, có chiều dài khoảng 5µm, chiếm từ 1- 5% DNA của tế bào. Phân tử mtDNA tự tái bản theo kiểu bán bảo toàn nhờ hệ enzyme DNA polymerase có trong chất nền của ty thể và xảy ra ở gian kỳ của chu kỳ phân chia tế bào. Khác với DNA của nhân, mtDNA không liên kết với protein histon, điều này làm cho mtDNA tương tự với DNA của vi khuẩn, mtDNA là một trong các nhân tố quyết định tính di truyền tế bào chất. Các gen nằm trên mtDNA mã hóa cho nhiều protein/enzyme và RNA của ty thể. Ở phần lớn các động vật có xương sống, mtDNA có chiều dài khoảng 16,8 kb. Trên mtDNA, ngoài các gen cấu trúc còn có một vùng không mang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 mã gọi là vùng điều khiển (Displacement loop hay D-loop), trên đó có các promotor của quá trình sao chép và phiên mã của mtDNA. Phân tử mtDNA có các đặc điểm đáng chú ý sau: - Tốc độ tiến hóa phân tử của mtDNA nhanh gấp 5-10 lần so với các gen trong nhân. - Phân tử mtDNA là đơn bội, không tái tổ hợp. Các kiểu đơn bội (halotype) khác nhau của mtDNA có thể được sử dụng làm các dấu hiệu chỉ thị trong việc phát hiện sự khác biệt di truyền theo dòng mẹ của các quần thể nuôi nhốt và các quần thể hoang dại. Vùng điều khiển là vùng tiến hóa nhanh nhất của mtDNA, nó tích lũy các đột biến cùng với sự thêm đoạn, mất đoạn với tỷ lệ cao gấp 5-10 lần so với các gen của ty thể. Vì thế, việc xác định trình tự nucleotide đoạn điều khiển mtDNA là công cụ hữu hiệu để đánh giá tính đa dạng di truyền và sự phân nhánh tiến hóa bên trong và giữa các quần thể trong cùng một loài. 1.3.2.2. Đặc điểm cấu tạo hệ gen ty thể gà Toàn bộ 16.775 bp trong genome ty thể của gà Leghorn đã được xác định trình tự, chúng mã hóa cho 13 protein, 2 rRNA và 22 tRNA. Một số gen mã hoá protein hoặc tRNA là các gen nằm gối lên nhau (overlapping genes) [15]. Các protein tạo ra được sử dụng để vận chuyển điện tử và phosphoryl hoá trong ty thể. Các gen mã hóa cho các protein này đều được dịch mã bởi cùng một bộ mã di truyền. Genome ty thể gà có ba đặc điểm riêng, khác lớp thú và lưỡng cư: - Theo chiều 5‟- 3‟ của chuỗi nhẹ từ gen ND5 đến vùng D-loop là các gen cytochrome b, tRNA(Thr), tRNA (Pro), ND6 và tRNA (Glu); trong khi ở các động vật khác, gen cytochrome b lại nằm gần vùng điều khiển hơn. Trật tự này được bảo toàn trong các loài thuộc bộ gà (Galliformes) [24]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 - Một điểm khởi đầu sao chép của chuỗi nhẹ tương đương với trình tự nằm giữa hai gen tRNA(Cys) và tRNA (Asn) đều có ở tất cả các động vật có xương sống đã được giải trình tự genome ty thể, riêng ở gà không có đặc điểm này [24]. - COI (cytochrome oxidase I) có mã mở đầu là GTG thay vì ATG. Toàn bộ genome ty thể gà (Gallus gallus) được tổ chức như sơ đồ trong hình 1.1. Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức của DNA ty thể Gà Đặc điểm di truyền Di truyền ty thể là di truyền theo dòng mẹ. Trong thực tế, có đến 99% ty thể của tế bào con thừa hưởng từ mẹ do bào quan này nằm trong tế bào chất của tế bào trứng. So với trứng, tinh trùng có một số lượng các ty thể chỉ bằng 0,1% - 1,5%, số lượng này đảm bảo năng lượng giúp tinh trùng vận động trong quá trình thụ tinh. Khi tham gia thụ tinh, ty thể của tinh trùng bị loại bỏ nhờ cơ chế phân giải protein phụ thuộc ubiquitin. Đôi khi cơ chế này diễn ra không hoàn toàn dẫn đến sự có mặt của hai dòng ty thể của cả bố lẫn mẹ trong cơ thể con, hiện tượng này được gọi là dị tế bào chất (heteroplasmy). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 DNA ty thể không có intron, trong phân tử không có sự tái tổ hợp. Tốc độ biến đổi của DNA ty thể nhanh hơn nhiều so với DNA trong nhân, có thể là do ty thể thiếu hụt các cơ chế sửa chữa DNA. Tốc độ đột biến cao dẫn đến nhiều biến dị trong ty thể, không chỉ giữa các loài mà còn xảy ra ngay cả trong cùng một loài. Số lượng ty thể có biến đổi về mặt di truyền trong tế bào tùy thuộc không những vào số ty thể nó được thừa hưởng từ mẹ mà còn vào các yếu tố gây đột biến trong môi trường. Những biến dị ở genome ngoài nhân không giống nhau giữa các ty thể trong cùng một tế bào và giữa các tế bào khác nhau. Đây là một trong số các ví dụ cho thấy rằng có rất nhiều biến dị trong mã di truyền của ty thể nhưng không có hại đối với cơ thể mang đột biến. Trong hầu hết các trường hợp, mã di truyền là phổ biến. Tuy thế, vẫn có một số ngoại lệ trong di truyền học ty thể. Dưới đây là một số trường hợp mà người ta đã biết. Bảng 1.1. Sự khác nhau giữa mã di truyền trong nhân và ngoài ty thể Bộ ba Mã của gen nhân Mã của gen ty thể AUA, AUU Ile Met UGA Stop Trp AGA, AGG Arg Stop DNA ty thể và vai trò của vùng D-loop trong vấn đề định loại gà Về mặt cấu trúc, vùng D-loop của gia cầm có thể được chia làm 3 đoạn theo Baker và Marshall (1997), bao gồm các đoạn I, II và III. Trong đó đoạn II là đoạn bảo thủ nhất, có chứa một số đơn vị cấu trúc mà trình tự sắp xếp của chúng không thay đổi ngay cả ở bậc phân loại họ. Thông thường, vùng biến đổi nhiều nhất trong D-loop là đoạn III [20]. Đoạn này bắt đầu với cụm trình tự bảo thủ 1 (Conserved Sequence Block 1- CSB-1). Yếu tố phiên mã Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 của ty thể (mtTFA) có thể bám vào trình tự này và chuyển DNA ty thể từ quá trình phiên mã sang quá trình sao chép khi một yếu tố khác kết hợp vào phức hệ mtTFA - CSB - 1. Vùng điều khiển của DNA ty thể có tốc độ tiến hóa nhanh gấp 5-10 lần với các gen ty thể khác. Trình tự nuleotide của vùng D-loop là một công cụ rất hữu hiệu để đánh giá tính đa dạng di truyền và sự phân hóa bên trong loài và giữa các quần thể cùng loài. Chính vì thế mà các gen trong genome ty thể và vùng D-loop đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong các nghiên cứu thuộc lĩnh vực phân loại học phân tử. Như vậy, DNA ty thể có thể được coi là một công cụ không thể bỏ qua khi tìm hiểu về mối quan hệ phát sinh chủng loại hay sự tiến hóa của các quần thể. 1.3.2.3. Ý nghĩa của DNA ty thể trong nghiên cứu phân loại ở gà Phân loại học cổ điển trên các đối tượng thuộc bộ gà chủ yếu dựa vào các đặc điểm bộ lông bên ngoài của con trống, đó là những đặc điểm sinh dục thứ cấp. Những đặc điểm này mang một tiềm năng biến đổi nhanh chóng qua các thế hệ nên không được coi là cơ sở chính xác để xác định quan hệ tiến hóa giữa các loài. Chính vì vậy, các nhà nghiên cứu đã tìm đến những đặc điểm có thể bộc lộ mức độ biến đổi phù hợp hơn cho việc phân tích quan hệ tiến hóa và phát sinh chủng loại ở các loài. Khi đó, mtDNA với những ưu điểm nổi bật đã được chọn làm đối tượng để nghiên cứu. 1.3.2.4. Tình hình nghiên cứu DNA ty thể gà trên thế giới Trong hơn 30 năm qua, việc nghiên cứu DNA ty thể đã và đang được phát triển tương đối rộng rãi. Người ta đã tiến hành nhiều công trình nghiên cứu ở mức độ phân tử trên các đối tượng vi sinh vật, côn trùng, cá, chim, thú, các loài thực vật và con người với nhiều mục đích khác nhau. Dưới đây là một vài nghiên cứu cụ thể trên một số loài thuộc bộ Gà (Galliformes): Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 Năm 1990, Desjadins và Morais đã công bố toàn bộ trình tự mtDNA của gà nhà (Gallus gallus) với tổng chiều dài 16775bp. Với trình tự này, các nhà khoa học đã có cơ sở để tiến hành nghiên cứu mối quan hệ chủng loại giữa các đối tượng thuộc bộ gà [15]. Năm 1994 - 1995, Fuhimito và cộng sự [23] đã nghiên cứu mối quan hệ chủng loại giữa các loài gà rừng, công, trĩ, chim cun cút... dựa trên các phân tích đoạn điều khiển ty thể. Kết quả phân tích tính đa hình chiều dài các đoạn giới hạn (RFLP) trên vùng điều khiển mtDNA cho phép các tác giả này đưa ra một sơ đồ phân loại giữa các loài trên. Đồng thời họ đã xác định được trình tự của 400bp đầu tiên trên vùng điều khiển mtDNA. Kết quả nhận được đã chỉ ra sự lặp lại của một đoạn khoảng 60bp trên vùng điều khiển mtDNA là điểm đặc trưng của giống Gallus. Randi và cộng sự [16]; Scott [20] phân tích trình tự của một phần đoạn điều khiển ty thể (đoạn D-loop) của 2 loài gà Lôi đặc hữu ở Việt Nam đã chỉ ra sự khác biệt rất ít ở mức độ phân tử giữa 2 giống gà này. Năm 1999, Kimball và cộng sự [18] cũng dựa trên sự phân tích trình tự đầy đủ của gen cytochrom b (1143bp) và đoạn siêu biến 1(350bp) của vùng điều khiển mtDNA để xác định mối quan hệ chủng loại của một số loài trĩ và gà gô. Hai cây phân loại được xây dựng từ hai hệ thống số liệu nhận được trên hai đoạn gen cho thấy sự khác nhau là rất ít. Như vậy chỉ với việc phân tích một đoạn trình tự ngắn trên mtDNA cũng cho kết quả khá phù hợp với kết quả phân tích trên toàn bộ gen cytochromb, điều này cho thấy trình tự vùng điều khiển có đủ cơ sở để phân tích quan hệ chủng loại. - Zhang và đồng tác giả đã giải trình tự 539 nuleotide đầu tiên trong vùng D-loop của 6 chủng gà nhà (Gallus gallus domesticus) Trung Quốc và so sánh dữ liệu này với trình tự DNA của 4 loài khác: Gallus gallus, Gallus sonneratii, Gallus varius, Gallus lafayettei đã được công bố trong Ngân hàng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn