Tài liệu Nâng cao các kỹ năng về di truyền, sinh sản và lai tạo giống bò thịt nhiệt đới- chương 26 docx

Công nghệ sinh học và Cải tiến di truyền
trong chăn nuôi bòthịt

Michael J. DOcchio

1.0 Mở đầu
Không còn nghi ngờ gì nữa, việc cải tiến di
truyền trong chăn nuôi bò thịt trong tơng
lai sẽ sử dụng nhiều đến công nghệ sinh
học trong sinh sản. Thách thức của các nhà
nghiên cứu công nghệ sinh sản, di truyền
và tạo giống động vật là tìm ra công nghệ
thích hợp nhằm nhất đạt đợc mục tiêu của
các chơng trình cải tiến di truyền. Việc
quyết định sử dụng công nghệ nào là do
các mục tiêu về di truyền và lai tạo, chi phí
của công nghệ, khía cạnh thực tế của công
nghệ, lợi ích di truyền mang lại, các cải
tiến năng suất và chất lợng các sản phẩm
mong đợi từ việc sử dụng công nghệ này,
các cơ hội nhằm nâng cao lợi nhuận và
tính ổn định khi sử dụng công nghệ này
quyết định. Nhiều công nghệ sinh học
trong sinh sản là thực hiện trong phòng thí
nghiệm và đòi hỏi phải có các thiết bị phức
tạp và thờng rất đắt tiền. Công nghệ sinh
học trong sinh sản cũng đòi hỏi ngời
thực hiện phải có kỹ năng cao. Bởi vì giá
thực tế phải trả thờng lớn hơn lợi nhuận
vì vậy áp dụng bất cứ công nghệ sinh học
nào trong sinh sản để cải tiến di truyền đều

phải rất thận trọng.
Mục đích của bài viết này là cung cấp một
cái nhìn tổng thể trong việc thiết lập, sử
dụng những công nghệ sinh học trong sinh
sản có tiềm năng áp dụng này trong cải
tiến di truyền và nhân giống bò thịt.

2.0. Thụ tinh nhân tạo
Kỹ thuật này đã đợc áp dụng trong chăn
nuôi bò hơn 50 năm qua nhng việc sử
dụng kỹ thuật này trong chăn nuôi bò thịt
còn hạn chế. Cho đến nay một trong những
nguyên nhân mà thụ tinh nhân tạo còn ít
đợc chấp nhận trong chăn nuôi bò thịt do
còn thiếu những thông tin về chất lợng di
truyền cá thể đực giống. Trong 5 năm qua
trên thế giới đã có nhiều chơng trình đánh
giá giá trị di truyền và chọn lọc trong chăn
nuôi bò thịt nhiều bò đực có giá trị di
truyền u tú đã đợc xác định. Trong tơng
lai ngời ta sẽ sử dụng thụ tinh nhân tạo
nhiều hơn nhằm cải tiến di truyền trong
chăn nuôi bò thịt. Thêm nữa, thụ tinh nhân
tạo là kỹ thuật hữu ích trong chơng trình
lai tạo ở đây thông tin di truyền chính xác
của các cá thể có thể không quá quan trọng
trong giai đoạn đầu của chơng trình lai
tạo. Các kỹ thuật cơ bản của thụ tinh nhân
tạo đã đợc thiết lập một cách hoàn thiện
và tinh dịch bảo quản ở nhiệt độ thấp có

thể phân phối dễ dàng trên phạm vi toàn
cầu. Nh vậy, ngời ta hy vọng rằng thụ
tinh nhân tạo sẽ là một áp dụng quan trọng
trong chơng trình cải tiến di truyền trên
toàn cầu.
Một nguyên nhân khác dẫn đến việc ít sử
dụng thụ tinh nhân tạo trong chăn nuôi bò
thịt là có khoảng 70% bò thịt trên thế giới
đợc nuôi trong điều kiện quảng canh.

Điều này làm cho việc quản lý đàn bò
trong chơng trình thụ tinh nhân tạo
thờng là khó khăn và tốn kém. Chi phí
cho chơng trình bao gồm cả việc sử dụng
thuốc kích dục tố gây động dục đồng loạt
cho bò cái tơ và bò sinh sản vì nó là một
phần của chơng trình thụ tinh nhân tạo.
Hàng loạt các liệu trình gây động dục
đồng loạt đã đợc sử dụng, chi tiết sẽ đợc
đề cập trong bài viết này. Nguời ta dự đoán
rằng thụ tinh nhân tạo sẽ dần dần đợc sử
dụng nhiều hơn trong các chơng trình cải
tiến di truyền giống bò thịt.
3.0. Siêu bài noãn và cấy truyền hợp tử
Siêu bài noãn và cấy truyền hợp tử đôi khi
cũng đợc sử dụng trong chăn nuôi bò. Do
có một vài nguyên nhân tơng tự nh thụ
tinh nhân tạo mà kỹ thuật này cũng chậm
đợc áp dụng trong chăn nuôi bò thịt. Tuy
nhiên, sử dụng kỹ thuật siêu bài noãn và

cấy truyền hợp tử để cải tiến di truyền
trong chăn nuôi bò thịt có thể sẽ làm tăng
lợng thông tin hiện có về giá trị di truyền
của cá thể bò cái và bò tơ.
4.0. Thu trứng truởng thành qua âm
đạo
Kỹ thuật này ngày nay đang đợc sử dụng
trong chăn nuôi bò thịt để thu trứng cha
thụ tinh và cho phát triển, thụ tinh ở môi
trờng nhân tạo (vitro fertilization - IVF)
đây là một sự lựa chọn khác so với kỹ thuật
cấy truyền phôi cổ điển. Để lấy đuợc
những trứng này ngời ta sử dụng máy siêu
âm để phát hiện những tế bào trứng và sử
dụng kim tiêm chuyên dùng (xem hình 1
và 2) để hút dịch nang trứng. Hút dịch
nang trứng thờng đi liền với việc thu đợc
các trứng nằm trong nang trứng. Tế bào
trứng thu đợc sau đó đợc cho thụ tinh
trong phòng thí nghiệm nhờ phơng pháp
thụ tinh trong ống nghiệm (vitro
fertilization - IVF). Các hợp tử sau khi
đợc thụ tinh sẽ đợc bảo quản giống nh
bảo quản các phôi trong kỹ thuật cấy
truyền phôi thông thờng.

Thiết bị hút

Bộ phận
điều khiển
Thiết bị hút

Bộ phận

điều khiển
Bộ phận rửa
tự động

Hình 1: Ví dụ về kim hút Lumen đơn
(bên trái) và Lumen đôi (bên phải)
dùng để lấy tế bào trứng. Kim này
nối với xi lanh hút tạo ra áp lực âm
khi kim vào nang trứng (hình 2). Khi
xi lanh hoạt động dịch của nang
trứng đợc hút ra từ nang trứng và
thờng dẫn đến việc thu đợc trứng.

2
Hình 2: Có thể nhìn thấy đợc từng nang
trứng (có cấu trúc màu đen) thông qua sử
dụng kỹ thuật siêu âm và cho phép dịch
chuyển chúng bằng kim hút dịch nang
trứng. Hai nang trứng ở phía trên bên phải
đã đợc hút ra không thể nhìn thấy ở hình
phía dới. ở hình dới là kim hút nằm ở
trung tâm lớn của nang trứng, đang chuẩn
bị hút trứng.
Thuận lợi của phơng pháp này so với
phơng pháp cấy phôi là có thể lặp lại
trong khoảng 5-7 ngày. Khoảng 5-10 tế
bào trứng có thể đợc phát hiện và thu
đợc mỗi lần. Hiện nay hiệu quả của kỹ
thuật thụ tinh trong ống nghiệm cho kết
quả một bò chửa trong một tuần. Vì vậy

trong một năm có khoảng 50 bê sinh ra từ
những bò tơ và bò sinh sản có tiềm năng di
truyền cao. Lợi ích khác có thể thu đợc
thông qua kỹ thuật này là không phải sử
dụng các loại thuốc gây siêu bài noãn nh
phơng pháp cấy truyền phôi và do đó sẽ
giảm đợc nguy cơ chậm sinh ở những bò
cái tơ và bò sinh sản nhận phôi. Việc thu
từ 5 đến 10 tế bào trứng một lần là có thể
làm đợc nhờ đặc tính phát triển của noãn
bào trong buồng trứng, sự phát triển này
thờng diễn ra nh các đợt sóng nang liên
tục. Quá trình phát triển các nang trứng ở
bò đã đợc thảo luận kỹ ở chơng Sinh lý
sinh sản bò cái. Thêm nữa các tế bào trứng
trong mỗi lần thu trứng có thể sử dụng để
thụ tinh với các đực giống khác nhau. Đây
là kỹ thuật đang đợc áp dụng cùng với kỹ
thuật cấy truyền phôi trong việc đa dạng
hoá và tăng qui mô đánh giá giá trị di
truyền của các đực giống và bò cái tơ.
5.0. Thu các tế bào trứng từ những bê
và bò tơ cha trởng thành để cấy
truyền phôi
Thu tế bào trứng ở những bê và bò cái tơ
cha trởng thành để nuôi và thụ tinh
trong ống nghiệm sau đó cấy phôi
(Juvenile in vitro embryo transfer - JIVET)
là công nghệ sinh học trong sinh sản, ở
đây ngời ta thu tế bào trứng từ những bê

tơ cha trởng thành thờng là từ 2-4
tháng tuổi nuôi trong phòng thí nghiệm và
dùng cho kỹ thuật thụ tinh trong ống
nghiệm để sản suất phôi và bê (xem hình
3). Lúc mới sinh trong buồng trứng của
những bê cái có khoảng từ 300.000 đến
500.000 nang trứng. Tơng tự nh vậy,
quá trình tạo nang trứng ở những bê cái bắt
đầu ngay lúc mới sinh và tạo ra các thể
hang để các nang trứng phát triển thành
buồng trứng. Hơn nữa, các thể hang của
các nang trứng này sẽ phát triển thành
buồng trứng ở những bê cái tơ. Các nang
trứng có thể phát triển thông qua sử dụng
hoocmon FSH. Quá trình này cho phép lấy
các tế bào trứng có các noãn bao và cho
thụ tinh trong ống nghiệm sau đó dùng cho
kỹ thuật cấy phôi. Vì lý do đó, thuận lợi
nổi bật của những bê cái tơ so với những
bê đực non trong cải tiến di truyền là có
thể thu đợc các giao tử từ khi chúng cha
trởng thành trong khi đó không thể lấy
tinh trùng của những bê đực khi chúng
cha trởng thành. Những bê cái tơ này có
thể đóng góp cho thế hệ sau nhiều hơn
trớc khi chúng thành thục sinh dục. Điều
này giúp giảm khoảng cách giữa hai lứa đẻ
ở bò và có thể biết trớc đợc rằng bê cái
tơ sẽ có những tác động mạnh mẽ hơn
trong cải tiến di truyền khi JIVET

(Juvenile in vitro embryo transfer - JIVET)
và những công nghệ sinh học sinh sản
khác đợc áp dụng ở bò.










3

Hình 3: Ví dụ về việc áp dụng JIVET ở bò
thịt. Các tế bào trứng đợc thu bằng cách
phẫu thuật ở giữa ổ bụng những bê cái tơ
lai 10 tuần tuổi, nuôi trong phòng thí
nghiệm, sau đó chúng đợc thụ tinh để sản
suất các hợp tử. Các hợp tử đợc cấy vào
bò mẹ nhận phôi và cho kết quả bê đợc
sinh ra bình thờng (ảnh phía cuối). Nh
vậy những bò cái tơ ở hình trên đã sản
sinh ra những con bê trớc khi chúng 12
tháng tuổi. Trong ví dụ này khoảng 300 tế
bào trứng đợc lấy từ 6 bê tơ, mỗi bê tơ
trung bình mỗi lần lấy đợc 50 tế bào
trứng. Số tế bào trứng thu đợc này đã
minh hoạ cho tiềm năng sinh sản của đàn

bê tơ khi chúng còn rất trẻ.
















6.0. Kết hợp thụ tinh trong ống nghiệm
với chẩn đoán di truyền trớc khi cấy
phôi
Khả năng sản xuất thờng xuyên các hợp
tử bằng phơng pháp thụ tinh trong ống
nghiệm ở bò tạo cơ hội cho việc đa chẩn
đoán di truyền trớc khi cấy phôi (pre-
implantation genetic diagnosis -PGD) vào
chơng trình cải tiến di truyền và kế hoạch
lai tạo. PGD liên quan đến việc xem xét
các Marker phân tử của các gen có quan hệ
với năng suất hoặc các tính trạng chất
lợng ở bò. Marker đầu tiên ở bò kiểu này

hiện đã đợc sử dụng trong chăn nuôi bò là
GeneSTAR đó là gen qui định lợng mỡ
kẽ trong thớ thịt của bò (marbling). PGD
bao gồm việc sinh thiết tế bào đơn trong
giai đoạn phát triển sớm của phôi, thờng
ở giai đoạn 8 tế bào hoặc ở giai đoạn phôi
nang (xem hình 4), tách và nhân DNA và
sau đó thăm dò tìm kiếm các marker phân
tử (ví dụ nh GeneSTAR). Công cụ sinh
học đặc biệt hữu hiệu là kết hợp công nghệ
JIVET (phần 5) và PGD.

4


Hình 4. Các giai đoạn phát triển đầu tiên của phôi sau khi thụ tinh ở bò.

7.0 Lai giống nhanh (SMART Breeding)

Nh đã đề cập ở phần 6, JIVET và PGD là
các công nghệ bổ sung có ứng dụng quan
trọng vào cải tiến di truyền bò thịt trong
tơng lai. Việc kết hợp các kỹ thuật này
dẫn đến khái niệm lai giống nhanh
(SMART Breeding), chọn lọc sử dụng
Marker phân tử và kỹ thuật sinh sản tiên
tiến (xem hình 5).
8.0 Phân biệt giới tính phôi và nhân bản
những phôi tách đôi
Thiết bị và vật liệu dùng để phân biệt giới

tính phôi ngày nay đã đợc thơng mại
hoá trong chăn nuôi bò và có thể sử dụng
cùng với kỹ thuật cấy truyền hợp tử. Tuỳ
thuộc vào mục đích của nhà sản xuất, các
phôi có thể đợc phân biệt giới tính để
chọn những bò đực phù hợp (ví dụ trong
chăn nuôi bò thịt, bò sữa) hoặc những cái
tơ (ví dụ trong chăn nuôi bò sữa). Thơng
mại hoá các sản phẩm phân biệt giới tính
trong chăn nuôi bò kết hợp chặt chẽ với
sinh thiết phôi và phản ứng chuỗi cao phân
tử (
PCR)
với thăm dò phân tử trên nhiễm
sắc thể Y hoặc các phản ứng sinh hoá học
phân biệt giữa phôi đực và cái. Mỗi lần
phân biệt giới tính phôi, nó có thể cắt đôi
để tạo sinh đôi. Kỹ thuật cắt phôi đang
đợc áp dụng trong chăn nuôi bò. Các phôi
đơc cắt thờng ở giai đoạn phân bào có 8
tế bào đến giai đoạn phôi dâu (xem hình
4) những phôi đợc cắt này sẽ tạo thành
phôi sinh đôi là dạng đơn giản nhất trong
kỹ thuật nhân bản. Các phôi bò cũng có
thể cắt thành 4 phôi.