Ứng dụng gen mã vạch (16s rRNA và COI) của DNA ty thể để phân loại một số loài cá rạn san hô tại tỉnh khánh hòa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
------------------------------

LÊ THỊ MAI

ỨNG DỤNG GEN MÃ VẠCH (16S rRNA và COI) CỦA
DNA TI THỂ ĐỂ PHÂN LOẠI MỘT SỐ LOÀI CÁ
RẠN SAN HÔ TẠI TỈNH KHÁNH HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA -2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
------------------------------

LÊ THỊ MAI

ỨNG DỤNG GEN MÃ VẠCH (16S rRNA và COI) CỦA
DNA TI THỂ ĐỂ PHÂN LOẠI MỘT SỐ LOÀI CÁ
RẠN SAN HÔ TẠI TỈNH KHÁNH HÒA
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Công nghệ sinh học

Mã số:

60420201

Quyết định giao đề tài:

239/QĐ- ĐHNT, ngày 23/03/2016

Quyết định thành lập hội đồng:
Ngày bảo vệ:
Người hướng dẫn khoa học:
TS. ĐẶNG THÚY BÌNH
Chủ tịch hội đồng:

Khoa sau đại học :

KHÁNH HÒA - 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Ứng dụng gen mã vạch (16S rRNA và COI)
của DNA ti thể để phân loại một số loài cá rạn san hô tại tỉnh khánh hòa ” là công trình
nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa
học nào khác cho tới thời điểm này.

Khánh Hòa, ngày 13 tháng 3 năm 2017
Tác giả luận văn

Lê Thị Mai

iii

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới TS. Đặng Thúy Bình đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em trong suốt thời gian
nghiên cứu và thực hiện luận văn.
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 2 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 luận văn.
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 luận văn tốt nghiệp này.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên luận văn 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 luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 01 năm 2017
Học viên thực hiện

Lê Thị Mai

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ iii
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................ix
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................x

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN............................................................................................xi
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................4
1. 1. Tổng quan về địa điểm nghiên cứu .....................................................................4
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học cá rạn san hô trong và
ngoài nước ...................................................................................................................6
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 .......................16
2.1. Đối tượng, địa điểm và phương pháp thu mẫu ..................................................16
2.3. Phân loại dựa trên đặc điểm hình thái ................................................................17
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 ..............22
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................27
3.1. Phân loại hình thái ..............................................................................................27
3.1.1. Thành phần các loài cá rạn san hô phổ biến tại Khánh Hòa ......................27
3.1.2. Đặc điểm hình thái các loài cá rạn san hô phổ biến thu tại Khánh Hòa, Việt
Nam .......................................................................................................................29
3.2. Nghiên cứu di truyền các loài cá rạn san hô phổ biến thu tại Khánh Hòa, Việt Nam..58
3.2.1 Tách chiết DNA tổng số ..............................................................................58
3.2.2 Khuếch đại, giải trình tự DNA cá rạn san hô thu tại Khánh Hòa, Việt Nam
...............................................................................................................................59
3.2.3. So sánh sự khác biệt trình tự giữa các loài cá nghiên cứu ..........................60
3.2.4 So sánh sự tương đồng trình tự với Genbank ..............................................64
v

3.2.5. Xây dựng cây phát sinh loài cá rạn san hô tại Khánh Hòa, Việt Nam .......68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................76
PHỤ LỤC

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. DNA ty thể .....................................................................................................10
Hình 2.1. Các địa điểm thu mẫu cá trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ...............................16
Hình 2.2. Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu ....................................................................17
Hình 2.3. Một số bộ phận của bộ cá xương .....................................................................18
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 rRNA .................................21
Hình 2.7. Chu trình nhiệt của phản ứng PCR với gen COI mtDNA mồi FishF1-FishR1
.......................................................................................................................................21
Hình 3.1. Hình thái Stethojulis bandanensis .................................................................29
Hình 3.2. Hình thái Stethojulis trilineata ......................................................................30
Hình 3.3. Hình thái Macropharyngodon meleagris ......................................................31
Hình 3.4. Hình thái Hemigymnus fasciatus ...................................................................32
Hình 3.5. Hình thái Cheilinus chlororus .......................................................................33
Hình 3.6. Hình thái Anampses caeruleopunctatus ........................................................34
Hình 3.7. Hình thái Monocanthus chinensis .................................................................36
Hình 3.8. Hình thái Pseudomonacanthus peroni ........................................................37
Hình 3.9. Hình thái Odonus niger .................................................................................38
Hình 3.10. Hình thái Takifugu niphobles ......................................................................40
Hình 3.11. Hình thái Takifugu obscurus .......................................................................41
Hình 3.12. Hình thái Lagocephalus wheeleri ................................................................42

Hình 3.13. Hình thái Lagocephalus inermis .................................................................43
Hình 3.14. Hình thái Aronthron hispidus ......................................................................44
Hình 3.15. Hình thái Aronthron immaculatus ...............................................................45
Hình 3.16. Hình thái Diodon holocanthus ....................................................................46
Hình 3.17. Hình thái Lactoria cornuta ..........................................................................47
Hình 3.18. Hình thái Ostracion cubicus ........................................................................48
Hình 3.19. Hình thái Dendrochirus zebra .....................................................................50
Hình 3.20. Hình thái Dendrochirus brachypterus ........................................................51
Hình 3.21. Hình thái Sebastapistes strongia .................................................................52
Hình 3.22. Hình thái Inimicus didactylus ......................................................................53
vii


Hình 3.23. Hình thái Minous trachycephalus ...............................................................55
Hình 3.24. Hình thái Dactyloptena orientalis ...............................................................56
Hình 3.25. Hình thái Platycephalus cultellatus ............................................................57
Hình 3.26. Kết quả điện di DNA tổng số một số mẫu cá rạn san hô ............................59
Hình 3.27. Kết quả điện di sản phẩm PCR đoạn gen 16S rRNA và COI mtDNA .............59

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần phản ứng PCR ...........................................................................20
Bảng 2.2. Trình tự mồi của gen 16S rRNA và COI mtDNA .......................................20
Bảng 2.3. Trình tự gen gen 16S rRNA và COI của DNA ty thể của một số loài cá rạn
san hô trong phân tích mối quan hệ phát sinh loài .................................................24
Bảng 3.1. Danh sách các loài cá rạn san hô phổ biến tại Khánh Hòa ..........................27
Bảng 3.2. Sự khác biệt về trình tự 16S rRNA của các loài cá rạn san hô thu được ở
Khánh Hòa, Việt Nam ..........................................................................................61

Bảng 3.3. Sự khác biệt về trình tự COI mt DNA của cácloài cá rạn san hô thu được ở
Khánh Hòa, Việt Nam ..........................................................................................63
Bảng 3.4. Kết quả độ tương đồng của các trình tự 16S rRNA từ các loài cá rạn san hô
thu tại Khánh Hòa với dữ liệu từ Genbank ...........................................................65
Bảng 3.5. Kết quả độ tương đồng của các trình tự COI mtDNA từ các loài cá rạn san
hô thu tại Khánh Hòa với dữ liệu từ Genbank ......................................................67

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

x


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Biển Khánh Hòa được đánh giá là một vùng biển có sự đa dạng sinh học cao. Các
nghiên cứu phân loại cá rạn san hô ở Khánh Hòa chủ yếu dựa trên đặc điểm hình thái,
vì vậy có sự khác biệt và có thể gây nhầm lẫn về số lượng và thành phần loài. Vì vậy
đề tài “Ứng dụng gen mã vạch (16S rRNA và COI mtDNA) của DNA ti thể để phân
loại một số loài cá rạn san hô tại tỉnh Khánh Hòa” sử dụng trình tự gen 16S rRNA
và Cytochrome oxidase subunit I mitochondrial của DNA ty thể (COI mtDNA) để
kiểm chứng phân loại dựa vào hình thái và xây dựng mối quan hệ phát sinh chủng loại
của các loài cá nghiên cứu. Dữ liệu này có thể được sử dụng như nguồn dữ liệu đầu
vào cho các nghiên cứu đa dạng sinh học, bảo tồn và quản lý nguồn lợi hải sản cá rạn
san hô ở tỉnh Khánh Hòa.
Mục tiêu của đề tài
Ứng dụng gen mã vạch (16S rRNA và COI của DNA ty thể) để phân loại một
số loài cá rạn san hô thuộc họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá mú làn
(Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) tại vùng biển Khánh Hòa để kiểm
chứng phân loại dựa vào hình thái và xây dựng mối quan hệ phát sinh chủng loại của
các loài cá nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Các loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá mú
làn (Scorpaeniformes) và bộ cá nóc (Tetraodontiformes) tại địa bàn tỉnh Khánh Hòa
Nội dung nghiên cứu:
Thu mẫu cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá mú làn
(Scorpaeniformes) và bộ cá nóc (Tetraodontiformes) tại địa bàn tỉnh Khánh Hòa.
Định danh các loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá
mú làn (Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) dựa vào đặc điểm hình thái

và di truyền.
Xây dựng cây phát sinh loài của những loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá
vược (Perciformes), bộ cá mú làn (Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) tại
tỉnh Khánh Hòa dựa trên chỉ thị phân tử 16S rRNA và COI của DNA ty thể.

xi


Phương pháp thực hiên:
-

Thu cá rạn san hô

-

Phân loại bằng hình thái

-

Phân loại bằng di truyền

-

Xây dựng cây phát sinh loài

Kết quả:
-

Thu thập, phân loại bằng hình thái và di truyền được 25 loài cá rạn san hô thuộc
20 giống, 10 họ, 3 bộ thuộc địa bàn tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam. Trong đó, bộ cá

nóc – Tetraodontiformes với 12 loài, bộ cá mú làn – Scorpaeniformes với 7
loài, Bộ cá vược - Perciformes họ Labridae với 6 loài

Cây phát sinh loài dựa trên chỉ thị phân tử 16S rRNA và COI mtDNA các loài cá rạn
san hô trong nghiên cứu chia thành 2 nhóm lớn, Cả hai cây phát sinh loài đều thể hiện sự
đồng dạng ở mức độ giống, họ và bộ, tuy nhiên ở cây phát sinh loài dựa trên gen COI
mtDNA, họ Labridae thuộc bộ Perciformes nằm ở gần nhánh với bộ
Tetraodontiformes thay vì bộ Scorpaeniformes như ở gen 16S rRNA

xii


MỞ ĐẦU
Rạn san hô được coi là một trong những hệ sinh thái có tính đa dạng và năng suất
sinh học cao nhất trên thế giới (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 có xương sống có tính
đa dạng loài cao nhất với 4.000 loài (Spalding et al, 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 ước tính bao phủ 384.300 km2 so với đại dương
361.000.000 km2, nhưng hàng năm chúng đã cung cấp khoảng 10% sản lượng cá được
khai thác trên toàn thế giới (Spalding et al, 2001). Ở Việt Nam, rạn san hô chiếm
khoảng 1.222 km2 phân bố từ Bắc vào Nam. Diện tích lớn nhất và đa dạng sinh học
cao nhất là ở miền Trung và miền Nam (Chou et al, 2002).
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…(Võ Sĩ Tuấn và ctv, 2008)
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 và lưới 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 et al,
1988).
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, tốc độ dân số tăng lên nhanh, kinh tế - xã hội phát triển ngày càng cao,
khai thác hải sản nhiều nhất là nguồn lợi hải sản rạn san hô. Việc sử dụng hình thức
đánh bắt hải sản mang tính chất tận diệt (dã cào), hủy diệt (dùng chất nổ, chất độc,
xung điện…) được sử dụng khá phổ biến 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
1


nhóm loài trú ẩn ở rạn san hô (Booth và Beretta, 2002). Nguyên nhân dẫn đến hiện
tượng này là do thiếu các thông tin cần thiết về hiện trạng và khả năng khai thác nguồn
lợi cá rạn của ngư dân và các cơ quan quản lý nguồn lợi nên việc khai thác và quản lí
nguồn lợi cá rạn san hô sẽ khó đạt hiệu quả cao.
Các nghiên cứu trước đây về đa dạng sinh học của 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…) và một số nghiên cứu về di
truyền (Trần Thị Việt Thanh và ctv, 2014; Đặng Thúy Bình và ctv, 2015). 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 phân loại.
Kỹ thuật di truyền mã vạch DNA (DNA barcoding) 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 học dễ gây nhầm lẫn (Herbert et al, 2003). Dữ liệu
di truyền sử dụng kỹ thuật DNA barcoding đã được xây dựng cho 14 loài cá nước ngọt
hồ Laut Tawar, Indonesia (Muchlisin et al, 2013), phân định giữa hai loài cá da trơn
Pterygoplichthys suckermouth sailfin - P. pardalis và P. disjunctivus tại hệ thống sông
Marikina, Philippines (Jumawan et al, 2011), phân loại các loài cá biển của Trung
Quốc (Zhang, 2011) và đa dạng khu hệ cá nước ngọt ở khu vực cận nhiệt đới (Pereira
et al, 2013).
Mặc dù chỉ thị phân tử đã được chứng minh là rất hữu hiệu cho công tác phân
loại, định danh loài và xây dựng cây phát sinh chủng loại nhưng cho đến nay chưa có
nhiều các nghiên cứu được công bố về dữ liệu di truyền của cá rạn san hô thuộc 3 bộ ((bộ
cá vược (Perciformes), bộ cá nóc (Tetraodontiformes), và bộ cá mú làn
(Scorpaeniformes)), 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 “Ứng dụng gen mã vạch
2


(16S rRNA và COI mtDNA) của DNA ti thể để phân loại một số loài cá rạn san hô
tại tỉnh Khánh Hòa” sử dụng trình tự gen 16S rRNA và Cytochrome oxidase subunit
I mitochondrial của DNA ty thể (COI mtDNA) để kiểm chứng phân loại dựa vào hình
thái và xây dựng mối quan hệ phát sinh chủng loại của các loài cá nghiên cứu. Dữ liệu
này có thể được sử dụng như nguồn dữ liệu đầu vào cho các nghiên cứu đa dạng sinh
học, bảo tồn và quản lý nguồn lợi hải sản cá rạn san hô ở tỉnh Khánh Hòa.
 Mục tiêu của đề tài
Ứng dụng gen mã vạch (16S rRNA và COI của DNA ty thể) để phân loại một
số loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá mú làn

(Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) tại vùng biển Khánh Hòa để kiểm
chứng phân loại dựa vào hình thái và xây dựng mối quan hệ phát sinh chủng loại của
các loài cá nghiên cứu.
 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Các loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá mú
làn (Scorpaeniformes) và bộ cá nóc (Tetraodontiformes) tại địa bàn tỉnh Khánh Hòa
 Nội dung nghiên cứu:
- Thu mẫu cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá mú làn
(Scorpaeniformes) và bộ cá nóc (Tetraodontiformes) tại địa bàn tỉnh Khánh Hòa:
- Định danh các loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ cá
mú làn (Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) dựa vào đặc điểm hình thái
và di truyền.
- Xây dựng cây phát sinh loài của những loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá
vược (Perciformes), bộ cá mú làn (Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) tại
tỉnh Khánh Hòa dựa trên chỉ thị phân tử 16S rRNA và COI của DNA ty thể.
 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu di truyền của gen 16S rRNA và COI
mtDNA của một số loài cá rạn san hô họ Labridae thuộc bộ cá vược (Perciformes), bộ
cá mú làn (Scorpaeniformes) và cá nóc (Tetraodontiformes) phân bố ở địa bàn tỉnh
Khánh Hòa.
- Ý nghĩa thực tiễn: Dữ liệu này có thể được sử dụng như nguồn dữ liệu đầu vào cho
các nghiên cứu đa dạng sinh học, bảo tồn và quản lý nguồn lợi hải sản cá rạn san hô ở
tỉnh Khánh Hòa.
3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1. 1. Tổng quan về địa điểm 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. 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;
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.
Diện tích rạn san hô phân bố Khánh Hòa khoảng 3256 ha trong đó vịnh Vân
Phong ước tính vào khoảng 1618 ha, vịnh Nha Trang (770 ha), Cam Ranh (868 ha, bao
4

gồm cả Bãi Cạn Thủy Triều). Tuy nhiên, ở những khu vực có diện tích lớn này chủ yếu
là các bãi san hô chết và có rải rác một số tập đoàn san hô sống phân bố (Tống Phước
Hoàng Sơn, 2008). Các rạn san hô trong tự nhiên như Rạn Trào, Khải Lương, Hòn Lao,
Bích Đầm, Hòn Mun, Vũng Me, Hòn Một, Trí Nguyên, Bình Ba...Tuy nhiên, một thời
gian dài diễn ra tình trạng đánh mìn để bắt cá ở rạn san hô, khai thác trái phép san hô
sống làm sinh vật cảnh, đồ mỹ nghệ và san hô chết cho mục đích chế biến vôi... đã làm
suy giảm nghiêm trọng, thậm chí hủy diệt một số rạn san hô.
Biển Khánh Hòa với các đảo lớn và 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 hộ 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 cho sinh vật sống trong rạn và toàn vung biển xung quanh
(Nguyễn Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân, 2005). Vì vậy nơi đây 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.
Ngoài các đảo đá ven bờ, Khánh Hòa còn có các đảo san hô ở huyện đảo Trường
Sa, với khoảng 100 đảo bãi cạn, bãi ngầm rải rác trên một diện tích từ 160 đến 180 ngàn
km2, trong đó có từ 23 đến 25 đảo, bãi cạn nổi thường xuyên, với tổng diện tích 10 km2.
Địa hình bề mặt các đảo đơn giản gồm những mõm đá và vách đá vôi san hô, cao vài ba
mét (UBND tỉnh Khánh Hòa, 2003), cùng các rạn san hô quanh các đảo tạo điều kiện
thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của các sinh vật đặc biệt là thủy hải sản ở đây.

5

1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học cá rạn san hô trong và
ngoài nước
 Ngoài nước:
Rạn san hô được coi là hệ sinh thái quan trọng nhất, chúng bao gồm nhiều loài đặc
trưng đại diện cho hầu hết các nhóm động vật biển. Cá rạn san hô góp phần tạo nên sự
đa dạng phong phú cho các rạn san hô vì vậy chúng thu hút rất nhiều nhà khoa học
nghiên cứu và phân loại. Các tác giả đã sử dụng 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 Carcasson (Carcasson, 1977) đã mô tả
một số loài cá rạn san hô ở Ấn Độ Dương và Tây Thái Bình Dương (Humann et al,
1993) về đa dạng sinh học cá rạn san hô ở quần đảo Galapagos (Lieske và Myers 2001)
đã mô tả 2118 loài cá rạn san hô ở vùng biển Caribbean, Ấn Độ Dương và Thái Bình
Dương (Nakabo, 2002) báo cáo 3863 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 3700 loài),
vùng Micronesia xác định được 1407 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 1111 loài thuộc 367 giống và 113 họ (Randall et al, 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 1029 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 tổng
hợp và thống kê được tổng số hơn 4000 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
6


giống, họ cá hồng (Lutjanidae) có 100 loài thuộc 16 giống, họ cá mó (Scaridae) có 90
loài thuộc 10 giống…(Spalding et al, 2001).
Allen và ctv đã 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(Allen et al, 2005).
Parenti và Randall thành lập danh mục các loài cá đã được phân loại trên thế giới
gồm 504 loài cá bàng chài (Labridae) thuộc 70 giống trong đó giống Cirrhilabrus với
số lương loài lớn nhất (46 loài); 99 loài cá mó (Scaridae) thuộc 10 giống trong đó
giống Scarus với số lượng loài lớn nhất (52 loài) (Parenti và Randall , 2010).
Dianne đã thông kê bộ cá nóc (Tetraodontiformes) có 412 loài thuộc 10 họ, trong
đó họ Triacanthodidae 23 loài trong 11 giống, họ Triacanthidae gồm 7 loài trong 4
giống, họ cá bò Balistidae 37 loài trong 12 giống , họ Monacanthidae 102 loài trong 27
giống, họ Aracanidae 13 loài trong 6 giống, họ Ostraciidae 22 loài trong 5 giống, họ
Triodontidae đơn loài, họ cá nóc (Tetraodontidae) 184 loài trong 27 giống, 18 loài
Diodontidae trong 7 giống, và họ cá mặt trăng (Molidae) 5 loài trong 3 giống (Dianne
2011).
Bộ cá vược (Perciformes) là bộ cá có số lượng loài lớn nhất (chiếm 41% trong
lớp cá xương) có khoảng 10000 loài được sắp xếp trong 18 phân bộ thuộc 160 họ
(Nelson, 1994). Trong đó họ cá bàng chài (Labridae) là họ cá biển lớn thứ hai, và là
một trong những họ có hình thái và sinh thái đa dạng về kích thước, hình dạng và màu
sắc với hơn 600 loài thuộc 82 giống (Parenti và ctv, 2011)
Bộ cá mú làn (Scorpaeniformes) là một bộ sống rộng khắp các vùng biển với
1477 loài gồm 286 giống thuộc 31 họ trong đó họ Scorpaenidae với 418 loài thuộc 56
giống, họ Synanceiidae với 35 loài thuộc 9 giống, họ Dactylopteridae gồm 7 loài thuộc

2 giống, họ Platycephalidae gồm 65 loài thuộc 18 giống
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 33400 loài cá trên thế giới và phân bố của chúng. Tính đến tháng 1/2017,
FishBase đã cập nhật 15060 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.
7


 Trong nước:
Ở Việt Nam, Nguyễn Hữu Phụng và Bùi Thế Phiệt (1987) 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 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. 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.
Nguyễn Văn Quân và ctv (2000) đã xác định 385 loài cá rạn san hô thuộc 182
giống, 60 họ. 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 (2001) đã
xác định được 348 loài thuộc 146 giống, 58 họ, 15 bộ cá rạn san hô ở vịnh Nha Trang.
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.
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. Trong đó
có 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 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
8


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. Bộ cá vược
(Perciformes) với 468 loài, trong đó họ cá bàng chài (Labridae) 73 loài thuộc 20 giống;
Bộ cá mú làn (Scorpaeniformes) với 12 loài thuộc 2 họ; Bộ cá nóc (Tetraodontiformes)
với 41 loài thuộc 5 họ. 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 (với 528 loài thuộc 171 giống, chiếm 91% tổng số loài) .
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 (hệ gen ty thể - mitochondrial DNA) và lạp thể (hệ gen lạp thể chloroplast DNA).
Ty thể là bào quan phổ biến ở các tế bào nhân chuẩn có lớp màng kép và hệ
gen riêng. Ty thể được coi là trung tâm năng lượng của tế bào vì là nơi chuyển hóa các
chất hữu cơ thành năng lượng tế bào có thể sử dụng được là ATP (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
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.

9


Hình 1.1. – DNA ty thể cá, bao gồm 37 gen mã hóa đặc trưng cho 13 mRNA, 2
rRNA và 22 tRNA. Mũi tên chỉ vùng gen (16S rRNA và COI mtDNA) được sử dụng
trong nghiên cứu hiện tại
Nguồn: />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
et al, 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 et al, 2003; Neigel et al, 2007; Swartz et al, 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.
10

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
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 et al, 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 et al, 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 et al, 2003). 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 et al, (2003) công bố tỷ lệ thành công 100% khi ứng dụng DNA ty thể trong
nghiên cứu xác định các loài bướm. Hubert et al, (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
et al, 2008). Việc khuếch đại đoạn gen 16S rRNA và cytochrome c oxydase subunit 1
(COI) của DNA ty thể được sử dụng như mã vạch DNA (DNA bacording) làm tăng hiệu
quả xác định loài trong nghiên cứu đa dạng sinh học của loài trong lớp thủy tức

(Hydrozoan) (Zheng et al, 2014).
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 et al, 1979), trong khi
11


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 et al, 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
marker DNA ti thể, việc kết hợp này trong một số trường hợp cho thấy mối quan hệ
tiến hóa rõ hơn (Schander et al, 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 et al, 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 et al, 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 et al, 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,
12


cytochrome b (cyt b) mtDNA, 16S rRNA và cytochrome oxidase c subunit 1 (COI)
mtDNA (Grande et all, 2008).
Kỹ thuật di truyền mã vạch DNA hiện đã được áp dụng ở nhiều loài động vật
như chim (Hebert et al, 2004), động vật lưỡng cư (Vences et al, 2005), kiến (Smith et
al, 2005) và động vật giáp xác (Lefebure et al, 2006).
 Trên thế giới
Bartlett và Davidson (1991) 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 et al, (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 giống 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 et al. (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.

Lydia et al, (2008) nghiên cứu mỗi quan hệ phát sinh loài giữa các loài cá bàng
chài mỏ vẹt thuộc họ cá bàng chài (Labridae) và tập trung vào 2 giống (Chlorurus và
Scarus) bằng cách phân tích 8 mảnh gen (trình tự 12S rRNA ti thể (967 bp), 16S
rRNA (577 bp), và cytochrome b (477 bp) và gen nhân, gồm một phần trình tự của gen
RAG2 (715 bp), tmo4c4 (485 bp) và gen otx1 (672 bp), bmp4 (488 bp), và dlx2 (522
bp)) của 42 loài cá bàng chài mỏ vẹt và 8 nhóm ngoại. Kết quả xác nhận sự hai giống
có cùng một nhánh và cung cấp cây phát sinh loài ở mức độ loài của hai giống
Chlorurus và Scarus.
Steinke et al, (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%.

13