Tài liệu Nâng cao các kỹ năng về di truyền, sinh sản và lai tạo giống bò thịt nhiệt đới- chương 17 pdf

dấu hiệu ADN- Một công cụ chọn lọc
B.M. Burns, R.G. Holroyd, J.D. Bertram, R.G. Muller, A.D. Herring
Tóm tắt
Dấu hiệu ADN là một phơng pháp kiểm tra hữu
hiệu để xác định bố mẹ và gốc gác của bò. Cơ
chế của việc nhận dạng di truyền thông qua sử
dụng các dấu hiệu ADN (ADN marker) sẽ đợc
mô tả tóm tắt về lý thuyết và phơng pháp cùng
với những ví dụ để minh hoạ. Những kỳ vọng lý
thuyết của phơng pháp kiểm tra này sẽ đợc
thảo luận và những kết quả thu đợc cho đến nay
sẽ đợc trình bày trong bài dới đây.
Giới thiệu
Việc kiểm tra nguồn gốc của bò đã đợc các hội
giống sử dụng từ lâu nhằm duy trì sự tin cậy của
những ghi chép theo phả hệ của chúng. Việc này
đã giúp nâng cao tiến bộ di truyền trong các
chơng trình giống. Độ chính xác của việc xác
định nguồn gốc là rất quan trọng đối với ngành
chăn nuôi bò giống. Việc xác định chính xác
nguồn gốc cũng rất có giá trị đối với những
ngời chăn nuôi bò thơng mại, mong muốn con
đực giao phối đợc nhiều trong đàn của họ và
biết rõ nguồn gốc những bê mà không cần kiểm
tra con mẹ. Điều này cho phép những ngời sản
xuất tìm ra những con bò đực có khả năng sinh
sản cao trong số những bò đực và xác định
những con đực giống và những dòng đực giống
sản sinh ra con cháu năng suất cao.
Việc kiểm tra bố mẹ và nguồn gốc đạt đợc
thông qua phát hiện những dấu hiệu (markers).

Bất kỳ một đặc điểm nào đó có thể dễ dàng đợc
tìm ra và liên quan đến khả năng di truyền đợc
của nó có thể coi nh một dấu hiệu (marker).
Theo cách truyền thống, những dấu hiệu protein
đợc tìm thấy trên bề mặt của tế bào hồng cầu,
huyết tơng đã đợc sử dụng (xác định nhóm
máu). ADN tiểu vệ tinh (microsatellites) cung
cấp một sự lựa chọn và là nguồn những dấu hiệu
di truyền cao cấp. Điều quan trọng là những
mong đợi thực tế và sử dụng thích hợp những
dấu hiệu ADN sẽ trở thành quen thuộc đối với
những ai mong muốn sử dụng công nghệ mới
này.
Nhận dạng di truyền sử dụng các dấu
hiệu ADN
Lý thuyết cơ bản
Việc kiểm tra bố mẹ và nguồn gốc dựa trên hai
nguyên lý cơ bản:
Dựa trên sự phát hiện các dấu hiệu di truyền
đợc giữ nguyên suốt đời của con vật.
Dựa trên sự hiểu biết rằng tất cả các con vật
đều có hai bản sao của mỗi gen (hay marker),
một đợc thừa hởng từ con bố và một đợc
thừa hởng từ con mẹ.
Nếu dấu hiệu (marker) cho thấy sự khác nhau,
khi đó bản sao có đợc từ con mẹ có thể khác so
với có đợc từ con bố. Điều này cung cấp cơ sở
cho việc kiểm tra nguồn gốc và quan hệ nguồn
gốc. Nếu có một sai khác của một dấu hiệu di
truyền ở một con bê nhng không xuất hiện ở cả

bố và mẹ, con bê đó không đợc coi là thế hệ
con của cặp bố mẹ đó.
Việc kiểm tra nguồn gốc và quan hệ nguồn gốc
luôn luôn tiến hành bằng cách loại trừ bởi vì
không kiểm tra có thể xác định đợc một cách
tích cực. Điều này có nghĩa là việc kiểm tra có
thể loại trừ một con đực hoặc một con cái có thể
là một cặp bố mẹ hoặc loại trừ một con cháu có
thể đợc tạo ra từ một lần giao phối đã đợc
chọn hoặc từ một cặp bố mẹ và những loại trừ đó
là tuyệt đối. Trong điều kiện tốt nhất chúng có
thể cung cấp một xác xuất rằng về chuyên môn
là đúng nhng sẽ không bao giờ độ chính xác là
100%.
Phân tích ADN đựơc làm nh thế nào?
Quy trình phân tích ADN (ADN fingerprinting)
yêu cầu ADN đợc tách từ một mẫu mô bào.
Máu là mô đợc lựa chọn vì tách AND từ mẫu
máu dễ dàng và rẻ hơn so với tách ADN từ các
mẫu mô khác nh tinh trùng, cơ, lông. Tất cả
những mẫu mô cần phải tơng đối mới để tách
đợc ADN đảm bảo chất lợng cho việc tiến
hành kiểm tra.

101

Đực 1 Đực 2 Bò cái Bê 1 Bê 2

A
B
C
D
Hình 1: Một minh hoạ những kết quả của một dấu hiệu di truyền đợc kiểm tra với những mẫu từ 2 con bò đực, 1 con
bò cái và 2 con bê. Sự sai khác của dấu hiệu ADN xuất hiện nh những băng riêng biệt.
Một ví dụ minh hoạ
Kết quả phân tích 5 mẫu (2 bò đực, 1 bò cái và 2
bê con) với một dấu hiệu AND đợc minh hoạ ở
Hình 1. Những dạng khác nhau của dấu hiệu AND
này (ký hiệu A, B, C, D) xuất hiện trên những dải
băng riêng. Mỗi con cho 1 hay 2 dải. Những con
có 1 dải đã thừa hởng cùng loại dấu hiệu AND từ
mỗi bố/mẹ (cả 2 dải đều ở cùng một vị trí), trong
khi đó những con có 2 dải đã thừa hởng một dấu
hiệu AND khác từ mỗi bố/mẹ. Con bê 1 có thể là
con của con bò cái và con bò đực1 vì nó có một
băng giống nh mỗi băng trong những băng của bố
mẹ (băng B giống nh ở bò cái và băng C giống
nh ở bò đực 2). Nếu phân tích 11 dấu hiệu thì cơ
hội khẳng định con bê này là con của bò cái và bò
đực 2 là trên 99%.
Con bê 2 không thể cho là con của bò cái và bò
đực 1 vì băng C của nó không có ở cả bố và mẹ.
Nếu nh con cái không đợc kiểm tra, con bê 1 sẽ
có thể cho là con của cả con bò đực 1 và bò đực 2
bởi vì con bê 1 có một băng giống với cả hai con

bò đực.
Mặc dù cả 2 con đực đều có những băng khác
nhau hoàn toàn đối với dấu hiệu này và vì thế
chúng có thể đợc phân biệt với một con khác, dấu
hiệu này không thể để chỉ định con bê chính xác là
con của con đực nào vì sự đóng góp băng của bò
cái. Con bê 2 có đợc 2 băng B, một từ con đực và
một từ con cái. Vì vậy nó có thể là con của bò cái
và bò đực 1 nhng không thể cho là con của bò cái
và bò đực 2. Phân tích cặp đơn bố mẹ của bê 2 có
thể sẽ tìm đợc sự khác nhau giữa hai con bò đực.
Độ chính xác và kết quả mong đợi
Những vấn đề lý thuyết
Sự chính xác của việc kiểm tra bố mẹ gốc hoặc
nguồn gốc là khả năng kiểm tra để tìm ra một bố
mẹ hoặc nguồn gốc không đúng. Sự chính xác nói
chung của việc đánh giá bố mẹ và nguồn gốc đợc
xác định bởi hai yếu tố:
1. Số lợng của những dấu hiệu di truyền đợc
khảo sát. Khi càng nhiều các dấu hiệu đợc khảo
sát thì độ chính xác càng tăng, nhng không phải
tuyến tính, vì vậy phải đi đến cân bằng giữa sự
chính xác hợp lý của kết quả thu đợc và chi phí.
2. Mức độ khác nhau với mỗi một dấu hiệu di
truyền.
Sẽ đạt đợc độ chính xác hơn nếu những dấu hiệu
di truyền đợc sử dụng có mức độ biến động rộng.
Sự biến động của dấu hiệu sẽ bị giảm đi khi những
con vật có sự quan hệ gần gũi và sẽ khác nhau rõ
rệt giữa các giống bò. Sự biến động, và vì vậy độ

chính xác sẽ bị giảm trong cùng một giống bò với
một vốn gen nhỏ hơn. Những nghiên cứu chỉ ra
rằng độ chính xác cao hơn có thể thấy đợc ở
những giống Bos indicus khi đợc so sánh với
những giống Bos taurus.
Việc kiểm tra nguồn gốc và quan hệ nguồn gốc
dựa trên cơ sở ADN thơng mại yêu cầu xác định
các nhóm dấu hiệu (3 hoặc 4 dấu hiệu cho mỗi
nhóm), các nhóm này có khả năng kiểm tra đồng
thời và có khả năng sai khác cao giữa các giống bò
khác nhau. Hiện tại một bộ chuẩn 11 dấu hiệu
ADN ở 3 nhóm dấu hiệu riêng biệt đang đợc sử
dụng cho việc phân tích ADN.
Có thể tiến hành kiểm tra thêm một nhóm dấu hiệu
phụ nếu có yêu cầu. Kết quả tổ hợp của 11 dấu
hiệu đa ra một hình ảnh về ADN đối với mỗi con
vật và khả năng để 2 gia súc có cùng một hình ảnh
về ADN là từ 3/10 triệu đến 3/100 triệu tuỳ thuộc
vào giống.
Độ chính xác về nguồn gốc và quan hệ ruột
thịt
Bộ chuẩn gồm 11 ADN marker đã đợc đánh giá ở
12 giống bò. Khi sử dụng cho phân tích nguồn gốc

102
(ví dụ: con đực, con cái, và con bê con đợc kiểm
tra) những dấu hiệu này đã có cho phép có thể
phân biệt đợc khoảng 99% những nguồn gốc
không đúng. Số liệu này thay đổi từ 98.5% ở giống
bò Hereford không sừng đến 99.9% ở Brahmans,

độ chính xác ở tất cả các giống khác đợc kiểm tra
lên tới trên 99%. Khi sử dụng cho phân tích quan
hệ nguồn gốc chỉ có bố và bê con đợc kiểm tra độ
chính xác giảm xuống 88%-99%, phụ thuộc vào
từng giống.
Độ chính xác khi sử dụng nhiều con đực phối
giống
ở những nơi sử dụng nhiều hơn một bò đực và
những con cái không đợc kiểm tra, độ chính xác
về liên quan nguồn gốc đợc đa ra ở trên sẽ bị
giảm theo tỷ lệ số lợng bò đực sử dụng. Bảng 1
chỉ ra mức độ chính xác lý thuyết đợc dự đoán ở
một đàn Bos indicus khi nhiều con đực đợc sử
dụng. Ngời ta có thể dự đoán đúng khoảng 90%
những con bê là từ một đực giống nếu 10 con bò
đực đợc sử dụng trong nhóm giao phối. ở một
đàn bò Bos taurus trong một trờng hợp kém hơn
chỉ có thể dự đoán khoảng đợc 28%. Những số
liệu về sự chính xác còn bị giảm nữa nếu những
con vật trong nhóm giao phối có quan hệ họ hàng
với nhau.

Số lợng bò đực trong
nhóm đực giống
Độ chính xác đợc
mong đợi
1
5
10
15

20
99%
95%
90%
86%
82%
Bảng 1: Mức độ chính xác lý thuyết đối với việc chỉ
định là có cùng nguồn gốc từ một đàn bò Bos indicus
khi số lợng đực tăng lên.
Việc sàng lọc sớm những con bò đực trớc khi đa
vào một nhóm giao phối có thể giúp phân tích để
phân biệt các con đực, mặc dù việc này không đảm
bảo chắc chắn. Ví dụ bê số 1 (hình 1) minh hoạ
cho vấn đề này. Sự sàng lọc sớm ở ví dụ này bộc lộ
hoàn toàn sự đa hình khác nhau của dấu hiệu ADN
đối với bò đực 1 và 2. Bởi vì nó có thể đợc phân
biệt rõ ràng thông qua sử dụng dấu hiệu (marker)
những con đực này có thể ở cùng một nhóm giao
phối. Quan hệ nguồn gốc của con bê 1 tuy nhiên sẽ
không thể quyết định đợc khi không kiểm tra con
mẹ.
Những kết quả thu đợc đến nay đợc trình bày ở
bảng 2. Độ chính xác thu đợc là chặt chẽ đúng
theo mong đợi, độ chính xác về quan hệ nguồn gốc
đối với Bos indicus khi sử dụng 1 con bò đực là
99%. Nếu yêu cầu độ chính xác cao hơn, những
con bê không xác định đợc nguồn gốc còn lại sau
khi kiểm tra với bộ Marker tiêu chuẩn, có thể kiểm
tra qua hệ thống khác để nhận đợc kết quả chính
xác ở mức độ rất cao.

Một khó khăn nổi lên ở những kết quả này là vấn
đề những đực giống hoặc những bê không thể xác
định nguồn gốc. Mặc dù có nhiều những lời giải
thích cho những phát hiện này ví dụ: những con bò
cái có thai trớc khi đợc đa vào nhóm giao phối,
những con đực hoặc những con bò cái nhảy khỏi
hàng rào, những con bê đực thành thục sớm đã
phối giống trớc, hầu hết những đàn đợc phân
tích có một tỷ lệ thiếu những con đực giống. Khi
phân tích đàn giống số 15 bao gồm 244 con bê và
34 bò đực giống Brahman, đàn này không có
những con đực giống bị bỏ sót khi mà tất cả những
con đực giống trong đàn đều tham gia vào thí
nghiệm để phân tích trong khi đó bớc đầu chỉ
phân tích 16 con bò đực giống trong nhóm giao
phối thấp có 5,4% số bê con không xác định đợc
bố.

Những ứng dụng đối với ngành chăn nuôi bò
thịt
Đối với ngành chăn nuôi bò giống: Phân tích
ADN đa ra độ chính xác cao hơn nhiều so với
phân tích nhóm máu mặc dù giá của hai kiểu phân
tích này là giống nhau. Dần dần từng bớc thay đổi
từ phân tích nhóm máu sang phân tích ADN đang
đợc khuyến cáo sử dụng nhằm giảm đến mức tối
thiểu chi phí tài chính để kiểm tra nhóm máu và
phân tích ADN.
Nhóm máu và dấu hiệu ADN là hai phơng pháp
kiểm tra hoàn toàn riêng biệt, khác nhau và những

kết quả của 2 phơng pháp này không thể thay thế
cho nhau đợc. Những kết quả về nhóm máu của
những cặp bố mẹ không thể đợc sử dụng để xác
minh nguồn gốc của một con bê đã đợc phân tích
kiểu ADN nhng không phân tích nhóm máu.
Đối với những ngời chăn nuôi bò thơng mại,
việc phân tích ADN sẽ cung cấp một phơng pháp
kiểm tra mới và hữu hiệu để thu thập những thông
tin về đàn giống của họ và cải tiến di truyền thông
qua chọn lọc đời sau có năng suất cao. Xác định
những con đực có khả năng sinh sản cao hoặc con
cháu của chúng có những đặc điểm về chất lợng
thịt xẻ cao có thể giúp việc chọn lọc đực giống và
giảm phần trăm đực giống phải sử dụng cũng nh
làm cho việc quản lý dễ dàng hơn. Thực tế là: việc
xác định các dấu hiệu đối với các tính trạng king tế

103
quan trọng sẽ tạo thuận lợi trong chọn lọc những
con vật có năng suất cao trong tơng lai.
Sức mạnh của việc phân tích ADN là không hoàn
toàn tuyệt đối. Bởi vì không phải tất cả các kiểm
tra có kết quả đích thực và sẽ không

kinh tế để
kiểm tra thông qua một số lợng lớn các dấu
hiệu (marker), giá trị của việc kiểm tra đối với
mỗi nhà chăn nuôi sẽ khác nhau theo những yêu
cầu đợc đặt ra.

Bảng 2. Những kết quả thu đợc đối với việc phân tích nhiều con đực giống bao gồm hơn 50 con bê của Santa Gertrudis
(SG) hoặc Brahman (B) thuần, thể hiện phần trăm quan sát đợc và phần trăm mong đợi của những con bê đợc cho là
từ một con đực và tỷ lệ những con bê nhầm lẫn đực giống và độ chính xác thu đợc nâng lên do kiểm tra một (+1) hoặc
hơn hai nhóm dấu hiệu (+2)

Đàn

Giống

Số bê
Số đực
giống
% Theo
dõi
% Mong
đợi
% Bê
lẫn bố
+1%
chính xác
+2 %
chính xác
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16

SG
SG
SG
SG
SG
SG
SG
B
B
B
B
B
B
B
B
B
156
71
144
408
67

62
100
235
103
213
163
175
91
255
244
288
10
12
28
26
6
5
7
22
10
11
19
14
6
12
34
28
91.0
100
85.4

89.2
83.6
96.8
96.0
88.1
91.3
92.5
92.0
93.1
100
85.2
77.5
74.7

90.4
88.6
75.5
77.0
94.1
95.1
93.2
80.2
90.4
89.5
82.6
86.9
94.1
88.6
71.1
75.5

0,6
23,9
34,8
21,3
16,4
4,8
24
9,4
6,8
8,0
6,1
0
39,6
10,9
0
7,6




95,5
100

94,0
100

99,4
96,6

90,2

93,0
90,3




98,5


98,3



97,1

99,2
97,1
95,5


104