Tài liệu Nâng cao năng suất sinh sản của lợn nái landrace và yorkshire thông qua chọn lọc bằng chỉ thị phân tử

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ VINH NÂNG CAO NĂNG SUẤT SINH SẢN CỦA LỢN NÁI LANDRACE VÀ YORKSHIRE THÔNG QUA CHỌN LỌC BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ VINH NÂNG CAO NĂNG SUẤT SINH SẢN CỦA LỢN NÁI LANDRACE VÀ YORKSHIRE THÔNG QUA CHỌN LỌC BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ Chuyên ngành : Chăn nuôi Mã số : 9 62 01 05 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Vũ Đình Tôn HÀ NỘI, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa 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 đƣợc cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng… năm 2018 Tác giả luận án Nguyễn Thị Vinh i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc PGS. TS. Vũ Đình Tôn đã tận tình hƣớng dẫn, đƣa ra nhiều ý kiến đóng góp quý báu, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn GS. Frederic Farnir – Đại học Liege, Vƣơng Quốc Bỉ đã có nhiều đóng góp ý kiến quý báu để tôi hoàn thành tốt luận án này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Chăn nuôi chuyên khoa, Khoa Chăn nuôi- Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ công nhân viên Công ty TNHH Lợn giống hạt nhân DABACO (Tỉnh Bắc Ninh) và Xí nghiệp Chăn nuôi lợn Đồng Hiệp (Thành phố Hải Phòng) đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất giúp tôi hoàn thành tốt luận án này. Xin chân thành cảm ơn dự án AI ARES – CCD (Dự án Việt Bỉ) đã tài trợ chuyến đi thực tập ngắn hạn tại Khoa Thú y, trƣờng đại học Liege, Vƣơng quốc Bỉ. Xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Bộ môn Sinh học động vật, Bộ môn Di truyền giống vật nuôi đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi 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 2018 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Vinh ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng viii Danh mục hình x Trích yếu luận án xi Thesis abstract xiii PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 2 1.3. 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 3 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 lƣợng, sự di truyền của tính trạng số lƣợng và các yếu tố ảnh hƣởng đến tính trạng số lƣợng 8 2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá năng suất sinh sản của lợn nái 10 2.1.4. Những yếu tố ảnh hƣởng tới năng suất sinh sản 11 2.1.5. Các phƣơng pháp chọn lọc ở lợn 15 2.2. Áp dụng công nghệ sinh học trong công tác giống 17 2.2.1. Tại sao phải sử dụng công nghệ gen trong chăn nuôi? 17 2.2.2. Áp dụng công nghệ gen trong công tác chọn và nhân giống lợn 18 2.2.3. Đặc điểm gen RNF4, RBP4 và IGF2 27 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 28 2.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc 28 2.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 35 iii PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu 44 3.2. Địa điểm nghiên cứu 44 3.3. Nội dung nghiên cứu 44 3.3.1. Đánh giá thực trạng về năng suất sinh sản và các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất sinh sản của đàn lợn nái Landrace và Yorkshire nuôi tại các cơ sở nghiên cứu 3.3.2. 44 Xác định tính đa hình (tần số alen và tần số kiểu gen) gen RNF4, RBP4 và IGF2 trên lợn nái Landrace và Yorkshire 3.3.3. Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 3.3.4. 45 45 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 với sinh trƣởng và năng suất thịt của lợn cái hậu bị Landrace và Yorkshire 45 3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 45 3.4.1. Đánh giá thực trạng về năng suất sinh sản và các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất sinh sản của đàn lợn nái Landrace và Yorkshire nuôi tại các cơ sở nghiên cứu 3.4.2. 45 Xác định đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 trên quần thể lợn nái Landrace và Yorkshire 3.4.3. 48 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 3.4.4. Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 với sinh trƣởng và năng suất thịt của lợn cái hậu bị Landrace và Yorkshire PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. 50 51 54 Năng suất sinh sản và các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất sinh sản của đàn lợn nái Landrace và Yorkshire nuôi tại các cơ sở nghiên cứu 54 4.1.1. Năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 54 4.1.2. Ảnh hƣởng của các yếu tố đến năng suất sinh sản 55 4.2. Đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 của lợn nái Landrace và Yorkshire 66 4.2.1. Đa hình gen RNF4 66 4.2.2. Đa hình gen RBP4 68 4.2.3. Đa hình gen IGF2 70 iv 4.3. Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 4.3.1. Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản 4.3.2. 72 Tác động di truyền cộng gộp (a) và trội (d) của gen RNF4, RBP4 và IGF2 đến năng suất sinh sản 4.3.3. 86 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 và RBP4 với năng suất sinh sản qua các lứa đẻ 4.4. 72 93 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 và RBP4 với sinh trƣởng và năng suất thịt của lợn cái hậu bị Landrace và Yorkshire 104 4.4.1. Mức độ ảnh hƣởng của các gen đến sinh trƣởng và năng suất thịt 104 4.4.2. Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với sinh trƣởng và năng suất thịt 105 4.4.3. Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với sinh trƣởng và năng suất thịt 106 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 5.1. Kết luận 109 5.2. Đề nghị 110 Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án 111 Tài liệu tham khảo 112 Phụ lục 129 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt a Additive effect (ảnh hƣởng di truyền cộng gộp) ADN Axit deoxyribonucleic BF Backfat thickness (độ dày mỡ lƣng) cs. Cộng sự d Dominance effect (ảnh hƣởng trội) IGF2 Insulin – like growth factors 2 GLM General Linear Model (mô hình tuyến tính tổng quát) KCLĐ Khoảng cách lứa đẻ KLSSO Khối lƣợng sơ sinh/ổ KLSSC Khối lƣợng sơ sinh/con KLCSO Khối lƣợng cai sữa/ổ KLCSC Khối lƣợng 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 phƣơng nhỏ nhất) NDTT Nồng độ tinh trùng PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng khuếch đại gen) PCR-RFLP Polymerase Chain Reaction - Restriction fragment length polymorphism (đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn) QTL Quantitative Trait Loci (cụm gen tính trạng số lƣợng) RNF4 Ring finger protein 4 RBP4 Retinol binding protein 4 SCSS Số con sơ sinh/ổ SCSSS Số con sơ sinh sống/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 vi TGCS Thời gian cai sữa TLSSS Tỷ lệ sơ sinh sống TLSĐCS Tỷ lệ sống đế cai sữa TLTR Tỷ lệ trứng rụng TLKĐDL Tỷ lệ không động dục lại TPGLĐ Tuổi phối giống lần đầu TLTTT Tỷ lệ tinh trùng bình thƣờng TTTD Thể tích tinh dịch vii DANH MỤC BẢNG TT 2.1. Tên bảng Hệ số di truyền của một số tính trạng cơ bản của lợn 2.2. Kỹ thuật chỉ thị ADN 23 2.3. Marker liên quan đến sinh trƣởng và chất lƣợng thịt lợn 24 2.4a. Marker liên quan đến năng suất sinh sản ở lợn 25 2.4b. Marker liên quan đến năng suất sinh sản ở lợn 26 3.1. Dung lƣợng mẫu đánh giá năng suất sinh sản 46 3.2. Dung lƣợng mẫu phân tích kiểu gen 48 3.3. Trình tự mồi, sản phẩm PCR, enzyme cắt giới hạn của gen RNF4, RBP4 Trang 7 và IGF2 49 4.1. Năng suất của lợn nái Landrace và Yorkshire 54 4.2. Mức độ ảnh hƣởng của các yếu tố đến năng suất sinh sản 56 4.3. Ảnh hƣởng của trại đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 58 4.4. Ảnh hƣởng của trại đến năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire 59 4.5. Ảnh hƣởng của mùa vụ đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 60 4.6. Ảnh hƣởng của mùa vụ đến năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire 61 4.7. Ảnh hƣởng của lứa đẻ đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 64 4.8. Ảnh hƣởng của lứa đẻ đến năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire 65 4.9. Tần số alen và kiểu gen của gen RNF4 gene trong quần thể lợn nái Landrace và Yorkshire 4.10. 68 Tần số alen và kiểu gen của gen RBP4 gene trong quần thể lợn nái Landrace and Yorkshire 4.11. 69 Tần số alen và kiểu gen của gen IGF2 gene trong quần thể lợn nái Landrace and Yorkshire 4.12. 71 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 4.13. 73 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với năng suất sinh sản của lợn nái Yoskshire 4.14. 74 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 4.15. 79 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire 80 viii 4.16. Mối liên quan giữa đa hình gen IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 4.17. 84 Mối liên quan giữa đa hình gen IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire 4.18. 85 Ảnh hƣởng di truyền cộng gộp (a) và trội (d) gen RNF4 đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 4.19. Ảnh hƣởng của di tryền cộng gộp (a) và giá trị trội (d) gen RBP4 đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire 4.20. 92 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace qua các lứa đẻ 4.21. 95 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace qua các lứa đẻ (tiếp) 4.22. 96 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire qua các lứa đẻ 4.22. 97 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire qua các lứa đẻ (tiếp) 4.23. 98 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace qua các lứa đẻ 4.23. 100 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace qua các lứa đẻ (tiếp) 4.24. 101 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire qua các lứa đẻ 4.24. 102 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 với năng suất sinh sản của lợn nái Yorkshire qua các lứa đẻ (tiếp) 4.25. 103 Mức độ ảnh hƣởng của các gen đến sinh trƣởng và năng suất thịt của lợn Landrace và Yorshire 4.26. 104 Mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 với sinh trƣởng và năng suất thịt lợn nái Landrace và Yorkshire 4.27. 90 Ảnh hƣởng của di truyền cộng gộp (a) và trội (d) gen IGF2 đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace 4.21. 87 105 Mối liên quan giữa đa hình gen RBP4 đến sinh trƣởng và năng suất thịt của lợn Landrace và Yorkshire 107 ix DANH MỤC HÌNH TT 2.1. Tên hình Sơ đồ phân bố tần số kiểu gen 2.2. Những điểm “nóng” trên nhiễm sắc thể ảnh hƣởng đến năng suất của lợn 2.3. Marker liên kết với loci quan tâm và khoảng cách từ marker đến các QTL quan tâm 4.1. 19 20 Kết quả điện di sản phẩm PCR của gen RNF4 và RBP4 và IGF2 trên gel agarose (1,5%) 4.2. Trang 9 66 Kết quả điện di sản phẩm cắt RNF4-SacII, RBP4-MspI và IGF2-NciI trên gel agarose (2,5%) 67 4.3. Tần số kiểu gen của gen RNF4, RBP4 và IGF2 71 4.4. Tần số alen của gen RNF4, RBP4 và IGF2 72 4.5. Số con sơ sinh/ổ của các kiểu gen RNF4 76 4.6. Số con sơ sinh sống/ổ của các kiểu gen RNF4 76 4.7. Khối lƣợng sơ sinh/ổ của các kiểu gen RNF4 77 4.8. Số con sơ sinh/ổ của các kiểu gen RBP4 của lợn nái Landrace 82 4.9. Số con sơ sinh sống/ổ của các kiểu gen RBP4 của lợn nái Landrace 82 4.10. Khối lƣợng sơ sinh/ổ của các kiểu gen RBP4 của lợn nái Landrace 82 x TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Thị Vinh Tên Luận án: Nâng cao năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire thông qua chọn lọc bằng chỉ thị phân tử Chuyên 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 quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire nhằm phục vụ cho công tác giống và định hƣớng chọn lọc theo kiểu gen để nâng cao năng suất sinh sản của 2 giống lợn này. Mục tiêu cụ thể: Đánh giá thực trạng năng suất sinh sản và các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire nuôi tại cơ sở nghiên cứu Xác định đƣợc đa hình các gen RNF4, RBP4 và IGF2; Đánh giá đƣợc mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với các tính trạng năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire; Đánh giá đƣợc mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 với các tính trạng sinh trƣởng và năng suất thịt ở lợn cái hậu bị Landrace và Yokshire. Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp thu thập số liệu: số liệu thứ cấp, sơ cấp các tính trạng sinh sản của lợn nái bao gồm tuổi phối giống lần đầu, tuổi đẻ lứa đầu, khoảng cách lứa đẻ, số con sơ sinh/ổ, số con sơ sinh sống/ổ, khối lƣợng sơ sinh/con, số con cai sữa/ổ, khối lƣợng cai sữa/con, các chỉ tiêu về sinh trƣởng của lợn từ giai đoạn 70-90 ngày tuổi và 130-160 ngày tuổi, các chỉ tiêu về năng suất thịt gồm độ dày cơ thăn, độ dày mỡ lƣng, tỷ lệ nạc đƣợc thu thập từ cơ sở dữ liệu và cân đo, đếm trực tiếp tại các cơ sở giống. Phƣơng pháp xác định kiểu gen: Mẫu tai lợn nái và đuôi lợn con đƣợc sử dụng để tách chiết ADN tổng số bằng KIT của hãng QIA gene. Các cặp mồi đặc hiệu đƣợc sử dụng để khuếch đại các đoạn gen đích bằng phƣơng pháp PCR. Đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 đƣợc xác định bằng phƣơng pháp PCR-RFLP sử dụng các enzym cắt đặc hiệu. Phƣơng pháp xử lý số liệu: Tần số alen và kiểu gen đƣợc xác định. Phép thử khi bình phƣơng (Chi-square test) đƣợc sử dụng nhằm kiểm định mức độ phù hợp của tần số kiểu gen, tần số alen quan sát so với lý thuyết theo định luật Hardy-Weinberg. Phân tích mối liên quan giữa kiểu gen và các yếu tố đến tính trạng nghiên cứu sử mô hình tuyến tính GLM bằng phần mềm SAS 9.1 (2002). Các tham số thống kê bao gồm dung xi lƣợng mẫu (n), trung bình bình phƣơng nhỏ nhất (LSM) và sai số tiêu chuẩn (SE). So sánh các giá trị LSM theo cặp bằng phép so sánh Tukey. Ảnh hƣởng của giá trị di truyền cộng gộp (a) và và giá trị trội (d) của các gen đƣợc xác định sử dụng thủ tục GLM bằng phần mềm SAS 9.1 (2002). Kết quả chính và kết luận - Đa hình gen RNF4 gồm có 3 kiểu gen TT, TC và CC; gen RBP4 có 3 kiểu gen AA, AB và BB đƣợc quan sát thấy ở cả quần thể lợn nái Landrace và Yorkshire, trong khi đó đa hình gen IGF2 có 3 kiểu gen AA, AB và BB đƣợc tìm thấy ở quần thể lợn nái Landrace nhƣng chỉ có 2 kiểu gen AB và BB đƣợc tìm thấy trong quần thể lợn nái Yorkshire. Tần số alen C thấp hơn alen T ở lợn nái Landrace nhƣng lại cao hơn alen T ở quần thể Yorkshire. Alen B gen RBP4 có tần số xuất hiện thấp hơn alen A ở cả 2 quần thể nghiên cứu. Alen B gen IGF2 xuất hiện với tần số cao hơn alen A ở cả 2 quần thể lợn nái Landrace và Yorkshire. Sự phân bố kiểu gen của RNF4 và RBP4 không tuân theo định luật cân bằng Hardy-Weinberg, trong khi đó tần số kiểu gen IGF2 tuân theo định luật cân bằng Hardy-Weinberg ở cả 2 quần thể lợn nái Landrace và Yorkshire. - Đa hình gen RNF4 có mối liên quan với số con sơ sinh/ổ, số con sơ sinh sống/ổ và khối lƣợng sơ sinh/ổ ở lợn nái Landrace và số con sơ sinh/ổ và số con sơ sinh sống/ổ ở lợn nái Yorkshire. Lợn nái Landrace mang kiểu gen CC có số con sơ sinh/ổ nhiều hơn 1,25 con và số con sơ sinh sống/ổ nhiều hơn 1,27 con và khối lƣợng cai sữa/ổ cao hơn 2,25kg so với lợn nái mang kiểu gen TT. Lợn nái Yorkshire mang kiểu gen CC có số con sơ sinh/ổ và số con sơ sinh sống/ổ nhiều hơn lần lƣợt là 1,68 và 1,26 con so với kiểu gen TT. Giá trị di truyền cộng gộp (a) ảnh hƣởng có ý nghĩa thống kê các tính trạng số con sơ sinh/ổ, số con sơ sinh sống/ổ và khối lƣợng cai sữa trên ổ ở cả 2 giống lợn. Đa hình gen RBP4 có mối liên quan với số con sơ sinh/ổ, số con sơ sinh sống/ổ và khối lƣợng sơ sinh/ổ ở lợn nái Landrace. Lợn nái Landrace mang kiểu gen BB có số con sơ sinh/ổ nhiều hơn 0,77 con, số con sơ sinh sống/ổ nhiều hơn 0,62 con, khối lƣợng sơ sinh/ổ nặng hơn 0,91 kg. Giá trị di truyền cộng gộp (a) ảnh hƣởng có ý nghĩa thống kê các tính trạng số con sơ sinh/ổ, số con sơ sinh sống/ổ và khối lƣợng cai sữa trên ổ ở lợn Landrace. Đa hình gen IGF2 không có mối liên quan với tất cả các tính trạng năng suất sinh sản ở cả 2 giống lợn. - Đa hình gen RNF4 và RBP4 không có mối liên quan với các tính trạng khối lƣợng và năng suất thịt của lợn cái hậu bị Landrace và Yorkshire. Lợn mang kiểu gen CC của gen RNF4 hoặc lợn mang kiểu gen BB của RBP4 có khối lƣợng bắt đầu kiểm tra, khối lƣợng kết thúc kiểm tra, tăng khối lƣợng bình quân, độ dày cơ thăn, độ dày mỡ lƣng và tỷ lệ nạc tƣơng đƣơng với lợn mang các kiểu gen khác. - Đề nghị định hƣớng chọn lọc lợn nái Landrace và Yorkshire mang kiểu gen CC của gen RNF4 và lợn nái Landrace mang kiểu gen BB của gen RBP4 nâng cao năng suất sinh sản. xii THESIS ABSTRACT PhD candidate: Nguyen Thi Vinh Thesis title: Improving reproductive performance of Landrace and Yorkshire sows using molecular markers. Major: Animal Science Code: 9 62 01 05 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives General objective: To evaluate the association between the polymorphisms of RNF4, RBP4 and IGF2 genes with reproductive performance of Landrace and Yorkshire in order to orient the selection base on potential genotypes which can improve reproductive performance of these pigs. Specific objectives: To evaluate the status quo of reproductive performance of Landrace and Yorkshire sows raised at the research facilities; To determine the polymorphism of RNF4, RBP4 and IGF2 genes; To evaluate the association between the polymorphism of RNF4, RBP4 and IGF2 with reproductive traits of Landrace and Yorkshrie sows; To evaluate the association between the polymorphism of RNF4 and RBP4 with growth and meat efficiency of Landrace and Yorkshire. Materials and Methods Data collection: the data of reproductive performance including age at first service (AFS), age at first farrowing (AFF), farrowing interval (FI), number born (NB), number born alive (NBA), number weaned (NW), birth rate (BR) and at weaning rate (WR), birth weight (BW) and weaning weight (WW), litter birth weight (LBW) and litter weaning weight (LWW); and growth performance including weight body weight at 30-40 kg, with 70-90 days of age (initial weight), the body weight at 80-90 kg, with 130-160 days of age (final weight), and meat production including depth of longgissimus dorsal (LD), backfat thickness (BF) and lean meat percentage (LM) at final weight were collected from the breeding farms. Genotyping RNF4, RBP4 and IGF2: DNA were extract from ear tissue and tail tissue. Specific primers were used to amplify the specific gene fragments using PCR method. Then, the amplified fragments was digested by enzymes for genotyping using PCR-RFLP technique. xiii Statistic analysis: All data were analyzed by using GLM procedure of SAS 9.1 (2001). Genotypic and allelic frequencies were calculated for each gene. The HardyWeinberg equilibrium in each population was tested by comparing the expected and observed genotype frequencies using a chi-squared test (χ²). The association of RNF4, RBP4 or IGF2 genotypes with reproductive performance and growth performance were analyzed with GLM using SAS sofware 9.1 (2001). Both additive genetic and dominant effects were also estimated using GLM procedure of SAS 9.1 (2002). Main findings and conclusions - In the present study, we found that the polymorphisms of RNF4 and RBP4 were found to segregate in the Landrace and Yorkshire sows. All three possible genotypes (TT, TC and CC of RNF4; and AA, AB and BB of RBP4) were observed in both commercial breeds. However, for the polymorphism of IGF2, there are three genotypes of AA, AB and BB were found in Landrace sows, but no AA genotype was detected in Yorkshire sows. The genotype frequencies distributions were in Hardy Weinberg equilibrium for IGF2 but not for RBP4 and RNF4. - The polymorphism of RNF4 gene associated with total number born (NB), number born alive (NBA) and litter birth weight (LBW) in Landrace sows. the CC Landrace had average 1.25 more piglets for NB; 1.27 more piglets for NBA and 2.25 more kg than TT sows; in Yorkshire, RNF4 polymorphism associated NB and NBA. The Yorkshire sow with CC genotype produced 1.68 and 1.26 more piglets for NB and NBA, respectively as compared to TT sows. Significant additive genetic effects of the genotypes on NB, NBA and LBW were found in both breeds. The RBP4 polymorphism showed significant association with NB and NBA in Landrace sow but no significant affected to these traits in Yorkshire sows. The Landrace sows with BB genotype had significantly higher NB (0.77 piglets), NBA (0.62 piglets) and LBW (0.91 more kg) values than those of the sows with the AA genotype. The significant additive genetic effect on NB, NBA and LBW were detected in Landrace. No significant association was found between the polymorphism of IGF2 gene and reproductive traits in both Landrace and Yorkshire sows. - The RNF4 and RBP4 genes had no association with any growth and meat efficiency traits in both Landrace and Yorkshire pigs. Pigs carrying CC genotypes of RNF4 or BB genotypes of RBP4 had similar body weight, depth of longgissimus dorsal (LD), backfat thickness (BF) and lean meat percentage (LM) to other genotypes. - Landrace and Yorkshire sows with CC genotype of RNF4 gene and Landrace sow with BB genotype of RBP4 should be use to enhance total number born, number born alive and litter birth weight. xiv PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Năng suất sinh sản của nái đƣợc coi là một yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến hiệu quả kinh tế và sự bền vững của ngành chăn nuôi lợn. Chính vì vậy, việc nâng cao năng suất sinh sản của lợn nái là mối quan tâm hàng đầu của tất cả các cơ sở giống. Các tính trạng sinh sản là những tính trạng số lƣợng có hệ số di truyền thấp, giới hạn về giới tính, chỉ có thể định lƣợng đƣợc sau khi trƣởng thành và chúng chịu ảnh hƣởng lớn bởi các yếu tố ngoại cảnh, vì vậy việc chọn lọc cho các tính trạng này bằng phƣơng pháp chọn lọc theo kiểu hình khó mang lại hiệu quả (Tom Long, 1995); làm thu hẹp vốn di truyền của quần thể; và tốn kém vì tỷ lệ loại thải sau mỗi lần chọn lọc cao (Naqvi, 2007). Do đó, việc tìm kiếm phƣơng pháp chọn lọc nâng cao năng suất sinh sản có hiệu quả và nhanh chóng là hết sức cấp thiết. Hiện nay công nghệ gen đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sinh học nông nghiệp nói chung và chăn nuôi nói riêng, chúng đƣợc coi là một trong những ứng dụng quan trọng hỗ trợ tích cực công tác chọn giống. Sử dụng công nghệ gen có thể chọn lọc đƣợc vật nuôi mang những tính trạng mong muốn ở giai đoạn rất sớm (ngay từ giai đoạn phôi) và các tính trạng đƣợc chọn lọc có độ tin cậy cao trong việc dự đoán kiểu hình của con trƣởng thành từ đó rút ngắn đƣợc thời gian chọn lọc, giảm đƣợc chi phí cho sản xuất con giống (Drogemuller et al., 2001; Linville et al., 2001; Naqvi, 2007). Chọn lọc sử dụng chỉ thị phân tử MAS (marker assisted selection) là một trong những công nghệ gen đƣợc sử dụng để chọn giống lợn phổ biến hiện nay. Các gen chỉ thị nhƣ ESR1 (Estrogen Receptor 1), FSHB (Estrogen Receptor 1), IGF2 (Insulin like Growth Factor 2), RBP4 (Retiol-Binding Protein 4), RNF4 (Ring Finger Protein 4) đã và đang đƣợc nghiên cứu sử dụng nhƣ là các gen ứng viên cho năng suất sinh sản ở lợn. RNF4 là một chất đồng vị thụ thể steroid, có thể làm tăng quá trình phiên mã glucocorticoid, progesterone, estrogen (Saville et al., 2002), tác động đến hoạt động các tế bào mầm của bào thai, tế bào hạt của nang noãn (Hirvonen-Santti et al., 2004). Khi nghiên cứu ảnh hƣởng của đa hình gen RNF4 đến các tính trạng sinh sản Niu et al. (2009) chỉ ra gen RNF4 có ảnh 1 hƣởng có ý nghĩa thống kê đến số con sơ sinh và số con sơ sinh sống. Gen RBP4 nằm trên NST số 14 trong bộ nhiễm sắc thể của lợn. Harney et al. (1993) cho biết có sự tăng biểu hiện gen RBP4 trong nội mạc tử cung giai đoạn 10-12 ngày của thai kỳ, và giữa vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ protein vận chuyển vitamin A trong tử cung và sinh lý của bào thai trong quá trình mang thai, làm giảm tỷ lệ chết phôi, tăng số con sơ sinh và khối lƣợng sơ sinh. Vì vậy, RBP4 đƣợc coi nhƣ là gen ứng viên cho năng suất sinh sản ở lợn. Gen IGF2 nằm trên NST số 2. Gen này đƣợc sử dụng nhƣ gen ứng viên cho năng suất sinh trƣởng (Jeon et al., 1999; Jungerius et al., 2004; Nezer et al., 1999; Van Laere et al., 2003). Tuy nhiên một số nghiên cứu khác (Horák et al., 2001; Knoll et al., 2000) xác định vùng intron 7 gen IFG2 có ảnh hƣởng đến số con sơ sinh, số con sơ sinh sống của lợn Black Pied Prestice. Do đó, IGF2 intron 7 cũng đƣợc coi là gen ứng viên cho năng suất sinh sản ở lợn. Nhƣ vậy, sự hiểu biết về những gen kiểm soát các tính trạng năng suất sinh sản sẽ tạo ra cơ hội cải tiến chƣơng trình chọn giống. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây việc ứng dụng di truyền phân tử trong chọn lọc giống cải thiện năng suất chăn nuôi lợn đã đạt đƣợc những thành tựu nhất định. Tuy nhiên các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào đánh giá ảnh hƣởng của một số gen nhƣ halothane, RN, MC4R, HFABF đến tính trạng năng suất thịt lợn. Rất ít, thậm chí chƣa có nghiên cứu nào đánh giá ảnh hƣởng của các gen RNF4, RBP4 và IGF2 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. Xuất phát từ những lý do trên, nghiên cứu này tiến hành đánh giá ảnh hƣởng của đa hình các gen RNF4, RBP4 và IGF2 đến các tính trạng sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire, từ đó xác định đƣợc những gen ứng viên cho năng suất sinh sản của lợn và làm cơ sở cho công tác chọn tạo giống vật nuôi sau này. 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục tiêu chung Đánh giá mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire nhằm phục vụ cho công tác giống và định hƣớng chọn lọc theo kiểu gen để nâng cao năng suất sinh sản của 2 giống lợn này. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá thực trạng về năng suất sinh sản và các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire nuôi tại các cơ sở nghiên cứu; 2 - Xác định tính đa hình các gen RNF4, RBP4 và IGF2; - Đánh giá mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire; - Đánh giá mối liên quan giữa đa hình gen RNF4 và RBP4 với sinh trƣởng và năng suất thịt của lợn Landrace và Yorkshire; 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài tiến hành xác định mối liên quan giữa đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 với năng suất sinh sản của lợn nái Landrace và Yorkshire tại 2 cơ sở nghiên cứu là Công ty TNHH lợn giống hạt nhân DABACO và Xí nghiệp Chăn nuôi lợn Đồng Hiệp trong vòng 2,5 năm. 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Đề tài đã xác định đƣợc đa hình gen RNF4, RBP4 và IGF2 và đánh giá đƣợc mối liên quan đa hình 3 gen này với các tính trạng năng suất sinh sản và sinh trƣởng ở lợn Landrace và Yorkshire. - Định hƣớng chọn lọc lợn Landrace và Yorkshire mang những kiểu gen cho năng suất sinh sản cao từ sớm từ đó rút ngắn thời gian chọn lọc và quy mô đàn hậu bị từ đó nâng hiệu quả chăn nuôi và đáp ứng yêu cầu sản xuất chăn nuôi nƣớc ta. 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 tƣơng đối có hệ thống về đa hình các gen RNF4, RBP4 và IGF2 và mối liên quan giữa đa hình các gen này với năng suất sinh sản và sinh trƣởng của 2 giống lợn Landrace và Yorkshire. - Kết quả nghiên cứu đóng góp thêm tƣ liệu cho giảng dạy, nghiên cứu khoa học về ảnh hƣởng của kiểu gen đến năng suất sinh sản và sinh trƣởng của lợn. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Cung cấp các thông tin có căn cứ khoa học về khả năng sản xuất của lợn Landrace và Yorkshire giúp các cơ sở chăn nuôi nâng cao hiệu quả việc sử dụng và khai thác giống lợn này trong sản xuất. - Lợn giống mang các kiểu gen mong muốn sẽ đƣợc cơ sở giữ lại làm nguyên liệu duy trì đàn giống gốc và sản xuất con giống có chất lƣợng cao cung cấp cho ngƣời chăn nuôi. 3 - Giá thành con giống sản xuất ra sẽ có khả năng cạnh tranh cao vì chỉ cần đầu tƣ ban đầu để tạo ra đàn giống có năng suất sinh sản cao hơn. Các cơ sở giống sẽ chọn lọc sớm đƣợc con giống, những con loại thải sẽ đƣợc đƣa vào nuôi thịt, từ đó nâng cao hiệu quả chăn nuôi cho các cơ sở này. 4