Định danh và phân loại một số loài cá rạn san hô ở khánh hòa, việt nam dựa trên đặc điểm hình thái và di truyền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỊNH DANH VÀ PHÂN LOẠI
MỘT SỐ LOÀI CÁ RẠN SAN HÔ Ở KHÁNH HÒA, VIỆT NAM
DỰA TRÊN ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ DI TRUYỀN

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Vũ Đặng Hạ Quyên
TS. Đặng Thúy Bình
Sinh viên thực hiện

: Lê Phan Khánh Hưng

Mã số sinh viên

: 53130565

Khánh Hòa: 2015


i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
---------------o0o---------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỊNH DANH VÀ PHÂN LOẠI
MỘT SỐ LOÀI CÁ RẠN SAN HÔ Ở KHÁNH HÒA, VIỆT NAM
DỰA TRÊN ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ DI TRUYỀN

GVHD: ThS. Vũ Đặng Hạ Quyên
TS. Đặng Thúy Bình
SVTH: Lê Phan Khánh Hưng
MSSV: 53130565

Khánh Hòa, tháng 06/2015


ii
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
ThS. Vũ Đặng Hạ Quyên và TS. Đặng Thúy Bình đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em
trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ sinh học và Môi
trường đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức chuyên ngành rất bổ ích cho em trong
suốt quá trình học tập 4 năm qua.
Em xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm Thí nghiệm Thực hành, trường Đại học
Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất cho em trong thời gian thực
hiện đồ án.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, người thân và các anh chị,
bạn bè đã quan tâm, động viên và hỗ trợ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp của em không thể
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy
cô giáo để đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Lê Phan Khánh Hưng


iii
TÓM TẮT
Trong số các hệ sinh thái biển thì hệ sinh thái rạn san hô được xem là hệ có tính
đa dạng và năng suất sinh học cao. Rạn san hô là nơi cư trú cho các loài sinh vật thuộc
nhiều nhóm khác nhau, trong đó cá rạn là nhóm động vật xương sống có tính đa dạng
loài cao nhất. Ngoài giá trị kinh tế, cá rạn còn có vai trò quan trọng trong việc cân bằng
hệ sinh thái rạn san hô, một số loài cá rạn được xem như nhóm sinh vật chỉ thị cho hệ sinh
thái rạn san hô. Vùng biển Khánh Hòa được đánh giá có tầm quan trọng đặc biệt về đa
dạng sinh học biển, là khu vực có sự đa dạng và phong phú nhất về thành phần loài các
họ cá rạn san hô trong vùng biển ven bờ Nam Trung Bộ. Nghiên cứu hiện tại tập trung
vào phân loại một số loài cá rạn san hô ở khu vực này. Dựa vào đặc điểm hình thái,
nghiên cứu phát hiện được 25 loài cá thuộc 22 giống, 15 họ, 5 bộ. Sử dụng trình tự gen
16S rRNA của DNA ty thể để kiểm chứng phân loại dựa vào hình thái và xây dựng mối
quan hệ phát sinh chủng loại của các loài cá rạn san hô nghiên cứu. Cây phát sinh loài cho
thấy sự đồng dạng của các loài cá nghiên cứu ở mức giống (Genus) và họ (Family), tuy
nhiên chưa thể hiện được sự phân tách di truyền ở mức bộ (Order). Dữ liệu này có thể
được sử dụng như nguồn dữ liệu đầu vào cho các nghiên cứu đa dạng sinh học và quản lý
nguồn lợi hải sản tỉnh Khánh Hòa.


iv
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii

TÓM TẮT .................................................................................................................... iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ ..............................................................................................vi
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ...................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN .......................................................................................4
1.1. Tổng quan về vùng nghiên cứu ............................................................................4
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học cá rạn san hô trong và
ngoài nước ...................................................................................................................5
1.3. Ứng dụng kỹ thuật di truyền trong nghiên cứu đa dạng sinh học cá....................9
1.3.1. Hệ gen ty thể (mitochondrial DNA – mtDNA) ............................................................. 9
1.3.2. Ứng dụng kỹ thuật di truyền mã vạch trong nghiên cứu đa dạng sinh học cá.......... 12
CHƯƠNG 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................15
2.1. Đối tượng, địa điểm và phương pháp thu mẫu ...................................................15
2.2. Sơ đồ nghiên cứu ................................................................................................16
2.3. Phân loại dựa trên đặc điểm hình thái ................................................................16
2.4. Nghiên cứu di truyền cá rạn san hô ....................................................................19
2.4.1. Tách chiết DNA, nhân gen bằng kỹ thuật PCR và giải trình tự ................................. 19
2.4.2. Phân tích dữ liệu và xây dựng mối quan hệ phát sinh chủng loại .............................. 21
CHƯƠNG 3 –KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................24
3.1 Phân loại hình thái ...............................................................................................24
3.1.1 Thành phần loài các loài cá rạn san hô phổ biến thu tại Khánh Hòa, Việt Nam . 24
3.1.2. Đặc điểm hình thái các loài cá rạn san hô phổ biến thu tại Khánh Hòa, Việt Nam . 28
3.2. Nghiên cứu di truyền các loài cá rạn san hô phổ biến thu tại Khánh Hòa, Việt Nam69
3.2.1 Tách chiết DNA tổng số.................................................................................................. 69
3.2.2 Khuếch đại, giải trình tự DNA cá rạn san hô thu tại Khánh Hòa, Việt Nam............. 70
3.2.3 So sánh sự khác biệt trình tự giữa các loài cá nghiên cứu............................................ 71
3.2.4 So sánh sự tương đồng trình tự với Genbank................................................................ 73

v
3.2.5 Xây dựng cây phát sinh loài cá rạn san hô thu tại Khánh Hòa, Việt Nam................. 74
CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................80
4.1 Kết luận ...............................................................................................................80
4.2 Kiến nghị .............................................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................82
PHỤ LỤC .....................................................................................................................93


vi
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 – DNA ty thể người, bao gồm 37 gen mã hóa đặc trưng cho 13 mRNA, 2
rRNA và 22 tRNA. Mũi tên chỉ vùng gen (16S mtDNA) được sử dụng trong nghiên
cứu hiện tại ....................................................................................................................10
Hình 2.1 – Các địa điểm thu mẫu cá trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ..............................15
Hình 2.2 – Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu ..................................................................16
Hình 2.3 – Một số bộ phận của bộ cá xương ...................................................................17
Hình 2.4 – Các chỉ số đo trong phân loại cá ..................................................................18
Hình 2.5 – Các chỉ số đếm trong phân loại cá ...............................................................19
Hình 2.6 – Chu trình nhiệt của phản ứng PCR với gen 16S mtDNA............................20
Hình 3.1a – Hình thái Synodus variegatus ....................................................................28
Hình 3.1b – Đặc điểm hình thái Synodus variegatus ....................................................29
Hình 3.2a – Hình thái Fistularia commersonii ..............................................................30
Hình 3.2b – Đặc điểm hình thái Fistularia commersonii ..............................................30
Hình 3.3a – Hình thái Myripristis berndti .......................................................................31
Hình 3.3b – Đặc điểm hình thái Myripristis berndti .......................................................32
Hình 3.4a – Hình thái Rhinecanthus aculeatus .............................................................33
Hình 3.4b – Đặc điểm hình thái Rhinecanthus aculeatus .............................................34
Hình 3.5a – Hình thái Labracinus cyclophthalmus .........................................................35
Hình 3.5b – Đặc điểm hình thái Labracinus cyclophthalmus .........................................35

Hình 3.6a – Hình thái Parupeneus multifasciatus .........................................................36
Hình 3.6b – Đặc điểm hình thái Parupeneus multifasciatus .........................................37
Hình 3.7a – Hình thái Upeneus tragula.........................................................................38
Hình 3.7b – Đặc điểm hình thái Upeneus tragula .........................................................39
Hình 3.8a – Hình thái Parapercis clathrata .................................................................40
Hình 3.8b – Đặc điểm hình thái Parapercis clathrata ..................................................40
Hình 3.9a – Hình thái Ctenochaetus striatus ................................................................41
Hình 3.9b – Đặc điểm hình thái Ctenochaetus striatus .................................................42
Hình 3.10a – Hình thái Lutjanus russellii .....................................................................43
Hình 3.10b – Đặc điểm hình thái Lutjanus russellii......................................................44
Hình 3.11a – Hình thái Lethrinus nebulosus .................................................................45
Hình 3.11b – Đặc điểm hình thái Lethrinus nebulosus .................................................46


vii
Hình 3.12a – Hình thái Scarus ghobban .......................................................................47
Hình 3.12b – Đặc điểm hình thái Scarus ghobban........................................................47
Hình 3.13a – Hình thái Scolopsis ciliatus .....................................................................48
Hình 3.13b – Đặc điểm hình thái Scolopsis ciliatus......................................................49
Hình 3.14a – Hình thái Iniistius pavo ............................................................................50
Hình 3.14b – Đặc điểm hình thái Iniistius pavo ............................................................51
Hình 3.15a – Hình thái Cheilinus oxycephalus .............................................................52
Hình 3.15b – Đặc điểm hình thái Cheilinus oxycephalus .............................................52
Hình 3.16a – Hình thái Cheilinus fasciatus ...................................................................53
Hình 3.16b – Đặc điểm hình thái Cheilinus fasciatus ...................................................54
Hình 3.17a – Hình thái Oxycheilinus digramma ...........................................................55
Hình 3.17b – Đặc điểm hình thái Oxycheilinus digramma ...........................................55
Hình 3.18a – Hình thái Thalassoma lunare ..................................................................56
Hình 3.18b – Đặc điểm hình thái Thalassoma lunare ...................................................57
Hình 3.19a – Hình thái Halichoeres melanochir ..........................................................58

Hình 3.19b – Đặc điểm hình thái Halichoeres melanochir ...........................................58
Hình 3.20a – Hình thái Halichoeres hortulanus ...........................................................59
Hình 3.20b – Đặc điểm hình thái Halichoeres hortulanus............................................60
Hình 3.21a – Hình thái Epinephelus merra ...................................................................61
Hình 3.21b – Đặc điểm hình thái Epinephelus merra ...................................................62
Hình 3.22a – Hình thái Epinephelus fasciatus ..............................................................63
Hình 3.22b – Đặc điểm hình thái Epinephelus fasciatus ..............................................63
Hình 3.23a – Hình thái Cephalopholis boenak .............................................................64
Hình 3.23b – Đặc điểm hình thái Cephalopholis boenak..............................................65
Hình 3.24a – Hình thái Diploprion bifasciatum ............................................................66
Hình 3.24b – Đặc điểm hình thái Diploprion bifasciatum ............................................67
Hình 3.25a – Hình thái Plectropomus leopardus ..........................................................68
Hình 3.25b – Đặc điểm hình thái Plectropomus leopardus ..........................................69
Hình 3.26 – Kết quả điện di DNA tổng số một số mẫu cá rạn san hô ..........................70
Hình 3.27 – Kết quả điện di sản phẩm PCR đoạn gen 16S mtDNA của một số mẫu cá rạn
san hô .............................................................................................................................70
Hình 3.28 – Cây phát sinh loài từ phương pháp Neighbor – Joining với độ lặp lại 1000 lần
dựa trên gen 16S mtDNA của các loài cá rạn san hô thu tại tỉnh Khánh Hòa,Việt Nam. ..75


viii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 – Trình tự gen 16S mtDNA của các loài cá rạn san hô ..................................21
Bảng 3.1 – Danh sách các loài cá rạn san hô phổ biến thu tại Khánh Hòa, Việt Nam .24
Bảng 3.2 – Chỉ tiêu hình thái của các loài cá rạn san hô tiến hành phân loại được ở
Khánh Hòa .....................................................................................................................26
Bảng 3.3 – Sự khác biệt về trình tự 16S mt DNA của 25 loài cá rạn san hô thu được ở
Khánh Hòa, Việt Nam ...................................................................................................72
Bảng 3.4 – Kết quả độ tương đồng của các trình tự 16S mtDNA từ 25 loài cá rạn san
hô thu tại Khánh Hòa, Việt Nam với dữ liệu từ Genbank .............................................73

ix
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

bp

Base pairs

cm

Centimeter

m

Meter

µL

Microliter

µM

Micromol

km

Kilometer

g

Gam

U

Unit

TĐTL

Thước đo tỉ lệ

DNA

Deoxyribonucleic acid

mt DNA

Mitochondrial deoxyribonucleic acid

RNA

Ribonucleic acid

rRNA

Ribosomal ribonucleic acid

tRNA

Transfer ribonucleic acid

COI

Cytochrome coxidase subunit I

Cyt b

Cytochrome b

PCR

Polymerase Chain Reaction

GB

Ký hiệu cho các loài từ Genbank

BT

Bootstrap

ctv

Cộng tác viên


1
MỞ ĐẦU
Vùng biển Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có diện tích khoảng
1.000.000 km2, bao bọc bờ phía đông phần đất liền từ Móng Cái (tỉnh Quảng Ninh)

đến Hà Tiên (tỉnh Kiên Giang) với chiều dài trên 3.260 km. Trong vùng biển có
khoảng 3.000 đảo lớn nhỏ nằm rải rác dọc ven bờ và hình thành các quần đảo lớn như
Hạ Long – Cát Bà ở phía tây bắc vịnh Bắc Bộ, quần đảo Trường Sa và Hoàng Sa ở
ngoài khơi Biển Đông. Cùng với sự tồn tại của đảo là các rạn san hô bao quanh đảo
với thành phần loài phong phú và cấu trúc đa dạng, đã hình thành nên hệ sinh thái rạn
san hô (Nguyễn Nhật Thi và ctv, 2005).
Trong số các hệ sinh thái biển thì hệ sinh thái rạn san hô được xem là hệ có tính
đa dạng và năng suất sinh học cao (Connell, 1978). Rạn san hô là nơi cư trú cho các
loài sinh vật thuộc nhiều nhóm khác nhau, trong đó cá rạn là nhóm động vật xương
sống có tính đa dạng loài cao nhất với 4.000 loài (Spalding và ctv, 2001). Cá rạn san
hô được hiểu là nhóm cá có đời sống gắn liền với các sinh cảnh của rạn hoặc một phần
trong vòng đời có đời sống liên quan tới rạn san hô (Nguyễn Nhật Thi và Nguyễn Văn
Quân, 2005).
Mặc dù hệ sinh thái rạn san hô chỉ chiếm diện tích nhỏ so với đại dương (khoảng
600.000 km2), nhưng hàng năm chúng đã cung cấp khoảng 10% sản lượng cá được
khai thác trên toàn thế giới (Spalding và ctv, 2001). Ở Việt Nam, nguồn lợi cá khai
thác từ các rạn san hô ven bờ và quanh các đảo có san hô phân bố đã cung cấp nguồn
thực phẩm đáng kể cho nhu cầu sử dụng trong nước và xuất khẩu. Một số trung tâm
khai thác cá rạn ở nước ta tập trung ở các vùng rạn san hô thuộc Cô Tô, Cát Bà, Bạch
Long Vĩ, Sơn Trà, vịnh Nha Trang, Phú Quốc, Côn Đảo…
Ngoài giá trị kinh tế, cá rạn còn có vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ sinh
thái rạn san hô thông qua việc tham gia vào chuỗi thức ăn. Chức năng quan trọng của
chúng là hấp thụ và phân hủy các chất hữu cơ, kiểm soát sự phát triển của rong, tảo (Sale,
1997). Một số loài cá rạn rất nhạy cảm với sự thay đổi của các yếu tố môi trường, chúng
được xem như nhóm sinh vật chỉ thị cho hệ sinh thái rạn san hô (Hourigan và ctv, 1988).
Hiện nay, cùng với sự gia tăng tốc độ dân số ngày càng nhanh, nhu cầu phát triển
kinh tế – xã hội và đời sống ngày càng cao, các hoạt động khai thác hải sản ngày càng


2

được đẩy mạnh, đặc biệt là khai thác nguồn lợi hải sản trong các rạn san hô. Việc sử
dụng các hình thức đánh bắt mang tính hủy diệt (dùng chất nổ, chất độc, xung điện…)
được sử dụng khá phổ biến đã làm cho nguồn lợi hải sản nói chung và cá rạn nói riêng
bị giảm sút nghiêm trọng (Lại Duy Phương, 2008). Theo nhiều kết quả nghiên cứu, sự
suy giảm của các vùng rạn san hô đã kéo theo sự suy giảm đáng kể về mức độ phong
phú của quần xã cá rạn, thậm chí dẫn đến nguy cơ biến mất của một số nhóm loài trú
ẩn ở rạn san hô (Booth và Beretta, 2002). Điều này có liên quan một phần tới sự thiếu
các thông tin cần thiết về hiện trạng và khả năng khai thác nguồn lợi cá rạn của người
dân cũng như những người làm công tác quản lý nguồn lợi.
Nhiều nghiên cứu về đa dạng sinh học các loài cá rạn san hô ở Việt Nam đã được
tiến hành với phương pháp phân loại dựa trên đặc điểm hình thái (Orsi, 1974; Nguyễn
Hữu Phụng và Nguyễn Văn Long, 1994; Nguyễn Hữu Phụng, 1998; Đỗ Văn Khương
và ctv, 2005; Lại Duy Phương, 2008…). Vùng biển Khánh Hòa với đặc trưng các hệ
sinh thái rạn san hô ven bờ cũng là nơi được tiến hành nhiều cuộc khảo sát về đa dạng
thành phần loài cá rạn san hô, có thể kể đến các nghiên cứu của Nguyễn Hữu Phụng và
Bùi Thế Phiệt (1986), Nguyễn Hữu Phụng (1989), Nguyễn Nhật Thi (1997), Nguyễn
Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân (2004)… Tuy nhiên, sự thay đổi về đặc điểm hình thái
của các loài cá tùy theo môi trường rạn san hô nơi chúng sinh sống và các biến dị cá
thể có thể gây nhầm lẫn cho công tác phân loại theo phương pháp này. Mặc dù đã có
nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến quần xã cá rạn san hô, nhưng cho đến nay
chưa có nghiên cứu nào được công bố về dữ liệu di truyền của cá rạn san hô ở vùng
biển Việt Nam nói chung và vùng biển Khánh Hòa nói riêng.
Trước những thực trạng nêu trên, nhận thấy việc định danh, phân loại, thu thập
bổ sung tư liệu về đối tượng cá rạn san hô là cần thiết, đề tài “Định danh và phân loại
một số loài cá rạn san hô ở Khánh Hòa, Việt Nam dựa trên đặc điểm hình thái và di
truyền” được thực hiện nhằm cung cấp dẫn liệu về hình thái và di truyền của một số
loài cá rạn san hô ở địa bàn tỉnh Khánh Hòa. Đây là những dẫn liệu đầu vào về đa
dạng loài, hệ thống phân loại và đặc điểm hình thái, di truyền của khu hệ cá rạn san hô
tỉnh Khánh Hòa, làm cơ sở cho công tác bảo tồn và quản lý nguồn lợi hải sản.

3
Mục tiêu của đề tài
Định danh và phân loại một số loài cá rạn san hô phổ biến ở vùng biển Khánh
Hòa dựa trên đặc điểm hình thái và di truyền.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các loài cá rạn san hô được thu tại các các thành phố Nha Trang và Cam Ranh,
tỉnh Khánh Hòa từ tháng 10/2014 đến tháng 4/2015.
Nội dung nghiên cứu
-

Thu mẫu cá rạn san hô ở địa bàn tỉnh Khánh Hòa.

-

Định danh các loài cá rạn san hô dựa vào đặc điểm hình thái.

-

Xây dựng cây phát sinh loài của những loài cá rạn san hô phổ biến ở tỉnh

Khánh Hòa dựa trên chỉ thị phân tử 16S của DNA ty thể.
Ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu cung cấp dữ liệu về đa dạng sinh học của một số loài cá rạn san hô phân
bố ở địa bàn tỉnh Khánh Hòa. Các dữ liệu có thể được sử dụng cho những nghiên cứu đa
dạng sinh học và góp phần ứng dụng cho việc quản lý, bảo tồn, phát triển nguồn lợi nhóm
cá rạn san hô.


4

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về vùng nghiên cứu
Tỉnh Khánh Hòa nằm ở khu vực duyên hải Nam Trung Bộ. Phía Bắc giáp tỉnh
Phú Yên, phía Nam giáp tỉnh Ninh Thuận, phía Tây giáp hai tỉnh Đắk Lắk và Lâm
Đồng, phía Đông giáp biển Đông. Trên bản đồ Việt Nam, Khánh Hòa nằm ở tọa độ địa
lý từ 11o42’50’’ đến 12o52’15’’ vĩ độ Bắc và từ 108o40’33’’ đến 109o27’55’’ kinh độ
Đông. Diện tích tự nhiên của tỉnh Khánh Hòa cả trên đất liền cùng với hơn 200 đảo và
quần đảo là 5197 km2 (Sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Khánh Hòa, 2014).
Bờ biển tỉnh Khánh Hòa kéo dài từ mũi Đại Lãnh tới cuối vịnh Cam Ranh, có độ
dài khoảng 385 km với nhiều cửa lạch, đầm, vịnh, cùng khoảng 200 đảo lớn, nhỏ ven
bờ. Trong đó, quần đảo Trường Sa là nơi có vị trí quan trọng về an ninh quốc phòng và
kinh tế của cả nước (Sở Kế Hoạch và Đầu tư tỉnh Khánh Hòa, 2014).
Sông ngòi ở Khánh Hòa nhìn chung ngắn và dốc, cả tỉnh có khoảng 40 con sông
dài từ 10 km trở lên, tạo thành mạng lưới phân bố khá dày. Trong đó, hai dòng sông
chính là sông Cái (Nha Trang) và sông Dinh (Ninh Hòa). Các vịnh và đầm phá phân
bố liên tục và dọc theo đường bờ biển: Vũng Rô – Đại Lãnh, Vũng Bến Gỏi – Vịnh
Vân Phong, Vịnh Bình Cang, Đầm Nha Phu và Đầm Thủy Triều – Vịnh Cam Ranh.
Hệ thống vịnh góp phần vào đặc trưng về địa mạo, trầm tích cũng như các yếu tố thủy
động lực làm cho Khánh Hòa đa dạng và phong phú về nguồn lợi sinh vật. Với 7 bán
đảo lớn và trên 200 đảo nhỏ tạo thành nhiều đầm, vịnh kín gió tạo điều kiện cho các
đàn cá di cư đến sinh sản. Ven bờ có nhiều rạn san hô là nơi có đa dạng hải sản sinh
sống với giá trị kinh tế cao (Nguyễn Tuấn, 2007). Các rạn san hô là các hệ sinh thái tự
nhiên có năng suất sinh học sơ cấp cao, tạo cơ sở dinh dưỡng hữu cơ phong phú, cung
cấp thức ăn không chỉ cho chính bản thân sinh vật sống trong rạn mà còn có ý nghĩa
đối với toàn vùng biển xung quanh (Nguyễn Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân, 2005),
đồng thời là nơi trú ẩn của các loài cá nhỏ và các loài cá khác trong mùa sinh sản.
Khánh Hòa nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa. Nhiệt độ trung bình
năm của khu vực là 26,5oC; cao nhất vào tháng 6 đến tháng 8 (Nguyễn Hữu Hồ và ctv,
2003). Độ ẩm trung bình khoảng 80,5%. Khí hậu chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa
ngắn, từ khoảng tháng 9 – 12, lượng mưa chiếm khoảng 80% tổng lượng mưa cả năm;

5
mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8 (Nguyễn Hữu Hồ và ctv, 2003). Có thể nói, các yếu tố
khí hậu đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và đa dạng của sinh vật nơi đây,
đặc biệt là các loài hải sản.
Vùng biển Khánh Hòa được đánh giá là một vùng biển có tầm quan trọng đặc biệt
về đa dạng sinh học biển, nơi tập trung của các bãi cá ven bờ, các bãi ương nuôi ấu trùng
hải sản cung cấp nguồn giống cho các rạn san hô ven bờ Việt Nam (Wilkinson và Clive,
2000). Tuy vậy đây cũng là khu vực đang chịu tác động mạnh từ các hoạt động của con
người dẫn tới sự suy giảm các hệ sinh thái đặc trưng và nguồn lợi tự nhiên. Năm 2002,
khu bảo tồn biển vịnh Nha Trang chính thức được đưa vào hoạt động và được xây dựng
là mô hình điểm trình diễn khu bảo tồn Quốc gia nhằm nhân rộng ra các khu bảo tồn
khác trong hệ thống các khu bảo tồn biển của Việt Nam.
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học cá rạn san hô trong và
ngoài nước


Ngoài nước:

Trên thế giới, nghiên cứu về phân loại học nhóm cá rạn san hô được bắt đầu từ khá
lâu, khởi đầu là công trình nghiên cứu của Darwin năm 1842 (Sale, 1991). Ông đã mô tả
khá chi tiết về đặc điểm hình thái của các loài cá sống trong vùng rạn san hô ở biển Ấn
Độ Dương và Thái Bình Dương.
Trên cơ sở kế thừa nguyên lý và phương pháp phân loại học của Darwin, nhiều tác
giả đã phát triển phương pháp phân loại dựa trên đặc điểm hình thái so sánh, kết hợp với
đặc điểm giải phẫu bên trong và bên ngoài để xây dựng các khóa phân loại cá rạn ngày
càng hoàn thiện hơn, phục vụ phát triển nghiên cứu cá rạn san hô trên thế giới. Một số
công trình nghiên cứu và tài liệu tiêu biểu về phân loại nhóm cá rạn như công trình
nghiên cứu của Humann và ctv (1993) về đa dạng sinh học cá rạn san hô ở quần đảo

Galapagos, Lieske và Myers (2001) đã mô tả 2.118 loài cá rạn san hô ở vùng biển
Caribbean, Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương, Nakabo (2002) báo cáo 3.863 loài cá
thuộc 352 họ ở vùng biển Nhật Bản, đồng thời cung cấp đặc điểm phân bố, tập tính dinh
dưỡng, kích thước và chu kỳ sống của chúng.
Những nghiên cứu về sự phân bố quần xã cá rạn san hô ở từng khu vực cho thấy
sự đa dạng thành phần loài. Trong đó, sự phân bố tập trung chủ yếu ở vùng Ấn Độ - Tây
Thái Bình Dương với khoảng trên 92% tổng số loài (tương đương khoảng 3.700 loài),


6
vùng Micronesia xác định được 1.407 loài thuộc 451 giống và 120 họ (Myers, 1991),
khu vực rạn san hô thuộc vùng biển Great Barrier Reef và vùng biển Coral Sea của
Australia xác định được 1.111 loài thuộc 367 giống và 113 họ (Randall và ctv, 1997).
Đối với vùng biển thuộc khu vực Đông Nam Á, các kết quả nghiên cứu cho thấy: vùng
biển Indonesia và vùng nước lân cận phát hiện 1.029 loài thuộc 268 giống và 63 họ
(Kuiter, 1992), vịnh Thái Lan có 357 loài thuộc 61 họ (Satapoomin, 2000).
Dựa trên cơ sở khoa học phân loại theo đặc điểm hình thái, Spalding và ctv
(2001) tổng hợp và thống kê được tổng số hơn 4.000 loài thuộc 179 họ cá rạn san hô
đã được phân loại trên thế giới. Trong đó, các họ có số lượng loài cao là họ cá bàng
chài (Labridae) có khoảng 500 loài thuộc 60 giống, họ cá kẽm (Haemulidae) có 150
loài, 19 giống, họ cá thia (Pomacentridae) và họ cá bướm (Chaetodontidae) mỗi họ có
127 loài thuộc 11 giống, họ cá hồng (Lutjanidae) có 100 loài thuộc 16 giống, họ cá mó
(Scaridae) có 90 loài thuộc 10 giống…
Allen và ctv (2005) mô tả 2000 loài thuộc 108 họ trong sách ảnh về các loài cá
rạn san hô ở khu vực Thái Bình Dương. Nghiên cứu cung cấp hình ảnh giai đoạn cá
con và cá trưởng thành, thông tin về kích thước, đặc điểm sinh học và địa điểm phân
bố của chúng.
Parenti và Randall (2010) thành lập danh mục gồm 504 loài cá bàng chài
(Labridae) thuộc 70 giống và 99 loài cá mó (Scaridae) thuộc 10 giống đã được phân
loại trên thế giới.

Trung tâm Nghề cá thế giới (ICLARM) cùng với Tổ chức Lương thực và Nông
nghiệp thế giới (FAO) đã lập ra trang web FishBase ( cập nhật thông
tin của 33.074 loài cá trên thế giới và phân bố của chúng. Tính đến tháng 2/2015,
FishBase đã cập nhật 15.060 loài cá biển, cung cấp các thông tin về phân loại, đặc điểm
phân bố, tập tính dinh dưỡng, kích thước, chu kỳ sống và nguy cơ bị đe dọa của chúng.


Trong nước:

Ở Việt Nam, lĩnh vực phân loại, mô tả hình thái, phân bố cá rạn được bắt đầu và
quan tâm nghiên cứu trong khoảng hơn một thế kỷ trở lại đây. Pellegrin (1905) đã mô
tả khoảng 100 loài cá phân bố ở vùng biển vịnh Hạ Long, tài liệu này được xem là
công trình nghiên cứu đầu tiên về phân loại nhóm cá rạn san hô biển Việt Nam. Sau
đó, Chabanaud (1924 – 1926) nghiên cứu về hình thái một số loài thuộc họ cá mù làn


7
(Scorpaenidae), Chevey (1931 – 1939) nghiên cứu về hình thái và đặc điểm sinh học
của một số loài cá chình thuộc bộ Anguilliformes. Các kết quả nghiên cứu này đã cung
cấp thông tin cho công tác nghiên cứu ngư loại ở Việt Nam. Tuy nhiên, hoạt động điều
tra, nghiên cứu biển một cách có hệ thống về sinh vật biển nói chung và cá biển nói
riêng chỉ có từ khi thành lập Viện Hải dương học ở Nha Trang vào năm 1992 (Nguyễn
Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân, 2005).
Khi tổng hợp các kết quả từ những công trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật biển
từ năm 1929 – 1930, Krempf (1930) đã thống kê danh mục gồm 961 loài cá biển thuộc
457 giống, 162 họ, 28 bộ, trong đó có khoảng 400 loài cá rạn san hô. Năm 1974, Orsi
đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu từ chương trình khảo sát miền Duyên hải nam Việt
Nam (1968 – 1971) và thành lập Danh mục cá biển và cá nước ngọt Việt Nam bao
gồm 1458 loài thuộc 173 họ.
Từ những năm 1975 trở lại đây, công tác nghiên cứu về nhóm cá rạn được quan

tâm nhiều hơn. Các nghiên cứu trong giai đoạn này được triển khai trên quy mô rộng
và không chỉ dừng lại ở việc xác định cấu trúc thành phần loài, phân bố mà còn tiến xa
hơn trong các lĩnh vực đánh giá nguồn lợi, trữ lượng và khả năng khai thác cho phép ở
những vùng biển có rạn san hô phân bố. Trong giai đoạn này, một số tổ chức và các
nhà khoa học cũng đã quan tâm đến việc xây dựng các khóa phân loại, danh mục thành
phần loài cho riêng nhóm cá rạn. Tiêu biểu như công trình của Nguyễn Hữu Phụng và
Bùi Thế Phiệt (1987) khi nghiên cứu về khu hệ cá rạn san hô vùng biển Nam Yết, Sơn
Ca (Trường Sa) đã xác định được danh mục gồm 43 loài thuộc 21 giống, 15 họ, 9 bộ.
Đến năm 1989, từ kết quả của các chuyến khảo sát thuộc chương trình biển 48 ở các
đảo Song Tử Tây, Phan Vinh, Trường Sa và các rạn đá ngầm Đá Nam, Tốc Tan, Vũng
Mây… Nguyễn Hữu Phụng (1991) đã phân tích xác định được 147 loài thuộc 67
giống, 37 họ cá biển.
Sau khi chương trình Biển Đông – Hải đảo được triển khai, Nguyễn Nhật Thi
(1997) đã tổng hợp danh mục của 414 loài thuộc 138 giống, 46 họ cá rạn phân bố ở
các rạn san hô ven quần đảo Trường Sa, đây có thể được coi là danh sách đầy đủ nhất
về cá rạn san hô vùng biển quần đảo Trường Sa.
Năm 1998, tổng hợp kết quả các đợt khảo sát vùng biển ven bờ Quảng Ninh –
Hải Phòng (1994 – 1997) của Phân viện Hải dương học tại Hải Phòng, Nguyễn Nhật


8
Thi đã xác định thành phần cá rạn san hô trong vùng biển này bao gồm 364 loài thuộc
211 giống, 90 họ, 21 bộ.
Năm 2000, Viện Nghiên cứu Hải sản hợp tác với Bảo tàng tự nhiên Tokyo (Nhật
Bản) khảo sát vùng vịnh Nha Trang. Phân tích các kết quả thu được, Nguyễn Văn
Quân và các chuyên gia Nhật Bản đã xác định 385 loài cá rạn san hô thuộc 182 giống,
60 họ. Năm 2001, dựa trên kết quả khảo sát xung quanh các đảo Hòn Mun, Hòn Đụn,
Hòn Hố, Hòn Miếu và Bích Đầm (tỉnh Khánh Hòa); Nguyễn Hữu Phụng và ctv đã xác
định được 348 loài thuộc 146 giống, 58 họ ,15 bộ cá rạn san hô ở vịnh Nha Trang.
Tổng hợp, phân tích toàn bộ các kết quả nghiên cứu liên quan đến nhóm cá rạn

san hô phân bố ở vùng biển Việt Nam từ năm 1987 – 2001, Nguyễn Hữu Phụng (2002)
đã thống kê được danh mục gồm 672 loài thuộc 204 giống, 65 họ.
Trong 2 năm 2003 – 2004, Viện Nghiên cứu Hải sản phối hợp với Phân viện Hải
dương học tại Hải Phòng tiến hành khảo sát vùng biển Vườn quốc gia Cát Bà và Cô
Tô thu thập dữ liệu về cá rạn san hô, kết quả phân tích đã xác định được 188 loài thuộc
101 giống, 51 họ.
Năm 2004, tổng hợp tư liệu từ các công trình nghiên cứu về cá rạn san hô,
Nguyễn Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân (2004) đã thống kê danh mục cá rạn san hô
vùng biển Trường Sa bao gồm 524 loài thuộc 192 giống, 59 họ. Năm 2005, dựa trên
kết quả phân tích và tổng hợp tất cả các điều tra khảo sát và nghiên cứu đã có, Nguyễn
Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân (2005) đã xuất bản cuốn sách “Đa dạng sinh học và giá
trị nguồn lợi cá rạn san hô biển Việt Nam”, tài liệu này công bố danh mục 1.206 loài cá
rạn san hô biển Việt Nam, thuộc 451 giống, 118 họ. Trong tổng số 1.206 loài được phát
hiện, có 779 loài thuộc các họ cá rạn san hô tiêu biểu.
Trên cơ sở các tư liệu thu được từ các chuyến khảo sát thực địa trong các năm
2002 – 2006, Nguyễn Văn Quân (2009) đã xác định được khu hệ cá rạn san hô vùng
biển khu bảo tồn vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa có 420 loài, 198 giống thuộc 77 họ.
23 loài đã được ghi nhận là loài mới bổ sung cho Danh mục cá biển Việt Nam, 128 loài
bổ sung cho danh mục cá rạn san hô biển vịnh Nha Trang của các tác giả đã nghiên cứu
trước đây. Khu hệ cá vùng biển nghiên cứu có tính chất đặc trưng của khu hệ cá rạn san
hô biển nhiệt đới điển hình với sự đa dạng cao trong thành phần loài của các họ cá rạn
san hô tiêu biểu. Các họ có số lượng loài cao nhất là họ cá thia (Pomacentridae) với 44


9
loài, tiếp đó là họ cá bàng chài (Labridae) với 38 loài, họ cá bướm (Chaetodontidae) với
30 loài, cá mó (Scaridae) và cá sơn (Apogonidae) mỗi họ có 23 loài.
Nguyễn Văn Long (2009) tiến hành nghiên cứu cá rạn san hô vùng biển ven bờ
Nam Trung Bộ tại 42 điểm rạn đại diện thuộc 4 khu vực trọng yếu gồm vịnh Vân
Phong, vịnh Nha Trang, ven bờ Ninh Hải – Ninh Thuận và vịnh Cà Ná từ năm 2005 –

2007, đồng thời kết hợp với việc thống kê các tư liệu về thành phần loài của một số
nghiên cứu trước đây. Kết quả phân tích đã xác định được 578 loài thuộc 180 giống và
40 họ cá rạn san hô phân bố trong vùng biển ven bờ Nam Trung Bộ. Các phân tích và so
sánh cho phép nhận định rằng khu hệ cá rạn san hô vùng biển Nam Trung Bộ thuộc loại
đa dạng nhất so với các vùng biển ven bờ Việt Nam (Vịnh Bắc Bộ, biển Đông Nam và
biển Tây Nam). Trong vùng biển ven bờ Nam Trung Bộ, khu vực vịnh Nha Trang có sự
đa dạng và phong phú nhất về thành phần loài của phần lớn các họ cá rạn san hô.
Điểm qua các hoạt động điều tra nghiên cứu cá rạn san hô ở biển Việt Nam cho
thấy hầu hết các cụm đảo và quần đảo quan trọng đều đã được khảo sát. Tuy nhiên, các
số liệu điều tra này chủ yếu được thống kê dựa trên phân loại theo đặc điểm hình thái
nên có thể dẫn đến sự nhầm lẫn trong định danh chính xác đến loài. Mặt khác, các
nghiên cứu này phần lớn tập trung vào việc thống kê thành phần loài, chưa có nghiên
cứu nào xây dựng cơ sở dữ liệu về hình thái và di truyền của các loài cá rạn san hô.
1.3. Ứng dụng kỹ thuật di truyền trong nghiên cứu đa dạng sinh học cá
1.3.1. Hệ gen ty thể (mitochondrial DNA – mtDNA)
Hệ gen của một sinh vật chứa toàn bộ thông tin di truyền và các chương trình cần
thiết cho cơ thể hoạt động. Ở các sinh vật nhân chuẩn (eukaryote), 99% hệ gen nằm
trong nhân tế bào (hệ gen nhân – nuclear DNA), phần còn lại nằm trong một số cơ
quan như ty thể và lạp thể (hệ gen ty thể - mitochondrial DNA và hệ gen lạp thể chloroplast DNA).
Ty thể là những cấu trúc bên trong tế bào có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ
các vật chất hữu cơ thành dạng mà các tế bào có thể sử dụng được (Genetics Home
Reference, 2014). Mặc dù hầu hết DNA của cơ thể đều nằm trên các nhiễm sắc thể
trong nhân tế bào, ty thể cũng có một lượng DNA của riêng mình. DNA ty thể
(mtDNA) là một hệ gen độc lập có kích thước nhỏ (15 – 20 kb), cấu trúc mạch vòng
nằm trong ty thể, bao gồm 37 gen mã hóa đặc trưng cho 13 mRNA, 2 rRNA và 22


10
tRNA (Wolstenholme, 1992). Các mRNA chủ yếu mã hóa cho các protein tham gia
vào việc vận chuyển điện tử và phosphoryl oxy hóa của ty thể.

Nguồn: />Hình 1.1 – DNA ty thể người, bao gồm 37 gen mã hóa đặc trưng cho 13 mRNA, 2 rRNA
và 22 tRNA. Mũi tên chỉ vùng gen (16S mtDNA) được sử dụng trong nghiên cứu hiện tại

DNA ty thể có các đặc điểm cơ bản sau: số lượng bản sao lớn (Taylor và
Turnbull, 2005), vùng mã hóa lớn, không tái tổ hợp, di truyền theo dòng mẹ (Saccone
và ctv, 1999). DNA nhân được di truyền từ cả bố và mẹ và bị phân ly qua mỗi thế hệ
nên việc dò tìm tổ tiên và mối quan hệ di truyền của đoạn DNA nhân nào đó trở nên
rất khó khăn. Trong khi đó, DNA ty thể di truyền theo dòng mẹ, có nghĩa là mỗi phân
tử cũng như toàn bộ DNA ty thể thường chỉ có một lịch sử phả hệ theo dòng mẹ
(Hebert và ctv, 2003a ; Neigel và ctv, 2007 ; Swartz và ctv, 2008). Sự tái tổ hợp trên
DNA ty thể thường không xảy ra, nên sẽ không hình thành các đoạn DNA tái tổ hợp
(Krishnamurthy và Francis, 2012). DNA ty thể tồn tại với số lượng bản sao lớn trong
mỗi tế bào, một tế bào chứa vài trăm ty thể, mỗi ty thể chứa hàng chục bản sao bộ gen
của nó, vì vậy trong một tế bào có thể chứa được hàng nghìn bản sao của bộ gen ty thể.
Điều này khiến cho việc tách chiết DNA ti thể rất dễ dàng ngay cả với một lượng mẫu
nhỏ. Ở DNA nhân, vùng không mã hóa chiếm tới 93%; trong khi ở DNA ty thể, vùng
không mã hóa chỉ chiếm 3% (Taylor và Turnbull, 2005). Các vùng không mã hóa này sẽ


11
làm cho quá trình giải trình tự thêm phức tạp vì đôi khi cần phải tạo dòng để thu được
đoạn gen mong muốn (Tauz và ctv, 2003; Schander và Willassen, 2005). Với những đặc
điểm trên cùng với việc DNA ty thể bền vững hơn DNA nhân trong quá trình tách chiết
do có cấu trúc dạng vòng (Ingman và Gyllensten, 2003), DNA ty thể được ưu tiên sử
dụng làm chỉ thị phân tử trong kỹ thuật di truyền mã vạch để xác định sự đa dạng sinh
học, phân tích các mối quan hệ tiến hóa và biến động di truyền trong loài và giữa các
loài sinh vật.
DNA ty thể cung cấp một công cụ đắc lực trong việc định danh loài, đánh giá mối
quan hệ giữa các loài với nhau và cung cấp dữ liệu di truyền phục vụ cho công tác bảo

tồn các loài đang bị đe dọa và có nguy cơ tuyệt chủng (Rubinoff, 2006). Trên thực tế, sử
dụng một cặp mồi chung khuếch đại đoạn gen cytochrome c oxidase subunit 1 (COI)
của DNA ty thể có thể định danh được đến loài ở hầu hết các ngành thuộc hệ thống phân
loại động vật ngoại trừ ngành ruột khoang Cnidaria (Herbert và ctv, 2004). Đoạn gen
này đã được đề nghị sử dụng như một mã vạch DNA (DNA barcoding) để nghiên cứu
sự đa dạng sinh học của giới sinh vật (Hebert và ctv, 2003a). Việc sử dụng DNA ty thể
để xác định loài được đánh giá là có tỷ lệ thất bại tương đối nhỏ, dưới 5% (Waugh,
2007). Hebert và ctv (2003) công bố tỷ lệ thành công 100% khi ứng dụng DNA ty thể
trong nghiên cứu xác định các loài bướm. Hubert và ctv (2008) báo cáo tỷ lệ thành công
93% trong nghiên cứu xác định các loài cá nước ngọt ở Canada. Các chỉ thị (marker)
của DNA ty thể thường được sử dụng là các gen mã hóa 12S rRNA, 16S rRNA,
cytochrome b, cytochrome oxydase, tRNA và một số vùng không mã hóa như vùng liên
gen trnF-cox3, atp6-trnM, cox1-cox2, cox3-trnK, nad1-trnP (Grande và ctv, 2008).
Tuy nhiên, việc sử dụng DNA ty thể trong nghiên cứu di truyền cũng có một số
giới hạn. Kích thước của DNA ty thể nhỏ, nên chỉ thể hiện một phần vật chất di
truyền. Tỷ lệ đột biến ở DNA ty thể cao hơn DNA nhân (Brown và ctv, 1979), trong
khi đó kích thước DNA ty thể lại nhỏ, nên đột biến có thể dễ dàng xảy ra mà không
phản ánh được mối quan hệ phát sinh loài hay lịch sử tiến hóa. Hơn nữa, việc không
tuân theo quy luật di truyền của Mendel không phù hợp với nhiều nghiên cứu di truyền
(Wong, 2011). Vì vậy người ta đề nghị nên sử dụng kết hợp các chỉ thị phân tử để có
kết quả với độ chính xác cao (Hebert và ctv, 2004). Trong các nghiên cứu tiến hóa gần
đây, DNA nhân với tỉ lệ đột biến thấp thường được sử dụng như marker để kết hợp với


12
marker DNA ti thể, việc kết hợp này trong một số trường hợp cho thấy mối quan hệ
tiến hóa rõ hơn (Schander và ctv, 2005).
1.3.2. Ứng dụng kỹ thuật di truyền mã vạch trong nghiên cứu đa dạng sinh học cá
Phương pháp phân loại các loài dựa trên đặc điểm hình thái là phương pháp quan
sát trực tiếp những đặc điểm bên ngoài của loài cần xác định như cấu tạo, hình dáng,

màu sắc cơ thể; sau đó tiến hành đo và đếm các chỉ tiêu phân loại; so sánh với các dữ
liệu phân loại liên quan để rút ra kết luận phân loại (Vũ Trung Tạng và Nguyễn Đình
Mão, 2005). Phương pháp này có nhiều thuận lợi vì các dấu hiệu dễ dàng nhìn thấy,
thao tác đơn giản, nhanh chóng và dễ thực hiện. Tuy nhiên phân loại dựa trên hình thái
đôi khi có thể gây nhầm lẫn và dẫn đến kết quả không chính xác, đặc biệt là đối với
các loài có quan hệ gần gũi do chúng có nhiều đặc điểm hình thái tương tự nhau. Vì
vậy, việc sử dụng kỹ thuật di truyền để định danh loài và xác định chính xác mối quan
hệ phát sinh chủng loại là điều rất cần thiết để tăng độ tin cậy của quá trình phân loại.
Kỹ thuật di truyền mã vạch (DNA barcoding) là kỹ thuật phân tích một đoạn
ngắn của hệ gen, sử dụng một cặp mồi chung để khuếch đại đoạn DNA mục tiêu, sau
đó dựa trên dữ liệu di truyền thu được để định danh các loài một cách nhanh chóng và
chính xác. Kỹ thuật này được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu đa dạng di truyền,
mối quan hệ phát sinh loài và kiểm chứng phân loại các loài có đặc điểm hình thái dễ
gây nhầm lẫn (Herbert và ctv, 2003). Hiện nay, việc phân tích di truyền mã vạch là
một lựa chọn hiệu quả vì chi phí thấp và có thể sử dụng cho nhiều đối tượng sinh vật,
đồng thời rất hữu hiệu trong việc xây dựng dữ liệu di truyền ứng dụng trong quản lý
nguồn lợi (Hajibabaei và ctv, 2005).
Trong kỹ thuật di truyền mã vạch, DNA ty thể đã được chứng minh là công cụ
hữu hiệu trong xác định các loài và đánh giá mối quan hệ của các loài với nhau
(Grande và ctv, 2008). Các chỉ thị phân tử (marker) chuẩn của DNA ty thể thường
được sử dụng là các gen mã hóa cho vùng gen điều khiển (control region – CR)
mtDNA, cytochrome b (cyt b) mtDNA, 16S mtDNA và cytochrome oxidase c subunit
1 (COI) mtDNA (Grande và ctv, 2008).
Kỹ thuật di truyền mã vạch DNA hiện đã được áp dụng ở nhiều loài động vật
như chim (Hebert và ctv, 2004), động vật lưỡng cư (Vences và ctv, 2005), kiến (Smith
và ctv, 2005) và động vật giáp xác (Lefebure và ctv, 2006).


13
Bartlett và Davidson (1991) là nhóm tác giả đầu tiên sử dụng trình tự mtDNA để

định danh cá và đã chỉ ra rằng trình tự cytochrome b có thể sử dụng để phân loại 4 loài cá
ngừ thuộc giống Thunnus là T. thynnus, T. obesus, T. albacares và T. alalunga.
Ward và ctv (2005) đã sử dụng mã vạch COI mtDNA và thu được trình tự của
270 loài cá thuộc vùng biển Australia, khoảng cách di truyền trung bình là 9,93% giữa
các loài trong chi và chỉ có 0,39% giữa các cá thể trong cùng một loài. Đồng thời
nhóm nghiên cứu đưa ra kết luận trình tự COI mtDNA có thể được sử dụng để xác
định hầu hết các loài cá.
Mark và ctv (2005) nghiên cứu mối quan hệ phát sinh loài của 84 loài thuộc họ
cá bàng chài (Labridae) tại vùng biển Chicago dựa trên chỉ thị phân tử 12S rRNA, 16S
rRNA của hệ gen ty thể và vùng gen mã hóa protein RAG2, Tmo4C4 của hệ gen nhân.
Kết quả cho thấy mối quan hệ di truyền gần gũi giữa giống Cheilinus và Scarus.
Steinke và ctv (2009) kiểm tra hiệu quả của phương pháp di truyền mã vạch
DNA bằng cách sử dụng gen COI mtDNA để xác định sự đa dạng các khu hệ cá biển ở
khu vực Canada. Nghiên cứu này chỉ ra rằng sự biến đổi trình tự trong vùng mã vạch
DNA cho phép phân biệt được 98% trong tổng số 201 loài cá tiến hành khảo sát. Giá
trị khác biệt di truyền trung bình cùng loài và khác loài lần lượt là 0,25% và 3,75%.
Zhang (2011) kiểm tra hiệu quả của kỹ thuật mã vạch DNA trong phân loại các
loài cá biển của Trung Quốc. Nhóm nghiên cứu thu được 321 trình tự thuộc 121 loài,
bao gồm phần lớn các loài cá sống ở biển Đông. Khoảng cách di truyền trung bình
15,742% giữa các loài và chỉ có 0,319% cho các cá thể trong cùng 1 loài.
Zhang và Hanner (2011) sử dụng 229 trình tự DNA của gen COI thuộc 158 loài
cá biển ở Nhật Bản để kiểm tra hiệu quả của việc định danh loài bằng kỹ thuật di
truyền mã vạch. Khoảng cách di truyền trung bình là 17,6% giữa các loài và chỉ có
0,3% cho các cá thể trong cùng 1 loài. Nhóm nghiên cứu đồng thời khẳng định kỹ
thuật di truyền mã vạch đã cung cấp một công cụ nhanh chóng và chính xác trong
công tác định danh các loài cá.
Hubert và ctv (2012) kiểm tra hiệu quả của phương pháp di truyền mã vạch dựa
trên chỉ thị phân tử COI mtDNA để xác định sự đa dạng các khu hệ cá rạn san hô ở
vùng biển Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương. Nhóm nghiên cứu đã thu được trình tự
của 2276 mẫu cá rạn san hô thuộc 668 loài, 265 giống và 79 họ.

14
Sachithanandam và ctv (2014) áp dụng gen COI mtDNA để phân loại hai loài cá
rạn san hô thuộc giống Plectropomus là P. leopardus và P. maculatus tại vùng biển
phía nam quần đảo Andaman, Ấn Độ. Hai loài này có hình thái tương tự nhau nên dễ
gây nhầm lẫn nếu chỉ phân loại dựa trên đặc điểm hình thái, kết quả khoảng cách di
truyền được tìm thấy giữa chúng là 0, 028%.
Ở Việt Nam, kỹ thuật di truyền mã vạch chỉ mới được ứng dụng trong định danh
và phân loại một số loài cá nước ngọt. Vũ Đặng Hạ Quyên và ctv (2014) đã sử dụng
trình tự gen 16S mtDNA để kiểm chứng phân loại và xây dựng mối quan hệ phát sinh
chủng loại của 22 loài cá nước ngọt thuộc 17 giống, 15 họ, 8 bộ ở khu vực đồng bằng
sông Cửu Long, Việt Nam.
Dữ liệu mã vạch DNA đã được xây dựng cho hơn 8.000 loài cá và các trình tự
COI mtDNA gửi vào hệ thống dữ liệu DNA barcode (BOLD) (Ragnasingham và
Hebert, 2007).
Genbank ( là cơ sở dữ liệu di truyền, chứa các
trình tự DNA đã được công bố của 26000 loài sinh vật. Genbank được xây dựng trên
cơ sở dữ liệu của Ngân hàng dữ liệu DNA Nhật Bản (DDBJ), phòng thí nghiệm sinh
học phân tử châu Âu (EMBL). Việc dựa vào Genbank để kiểm tra đối chiếu độ chính
xác của công tác phân loại cá đã và đang được sử dụng rộng rãi.
Mặc dù sở hữu sự đa dạng sinh học cao về nguồn lợi cá rạn san hô, tuy nhiên
chưa có công bố nào về dữ liệu di truyền mã vạch (DNA barcoding) của cá rạn san hô
ở vùng biển Việt Nam nói chung và vùng biển Khánh Hòa nói riêng.


15
CHƯƠNG 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, địa điểm và phương pháp thu mẫu
Các loài cá rạn san hô được thu từ tháng 10/2014 đến tháng 4/2015 dựa trên

phương pháp thu mẫu từ những người đánh bắt cá tại địa phương. Địa điểm thu mẫu
tại Hòn Đụn, Hòn Nón thuộc thành phố Nha Trang và Bãi Dài thuộc thành phố Cam
Ranh, tỉnh Khánh Hòa (Hình 2.1). Mẫu sau khi thu được rửa sạch và mã hóa. Tiến
hành phân loại bằng hình thái ngay khi mẫu còn tươi. Mô cơ cá được lưu giữ trong cồn
96o và bảo quản lạnh ở – 20oC để phục vụ cho các nghiên cứu di truyền tiếp theo.

Hình 2.1 – Các địa điểm thu mẫu cá trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
(đánh dấu tròn màu đỏ)