Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Trên thế giới có hơn 32.500 loài cá tồn tại, chiếm hơn phân nửa tổng số lượng động vật có xương sống Bên cạnh vai trò quan trọng trong đa dạng sinh học, cá còn có giá trị kinh tế và là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con người (Ward et al., 2005). Loài Cá bống răng cưa Butis koilomatodon thuộc bộ Gobiiformes, họ Butidae, giống
Butis (Froese & Pauly, 2022) Gobiiformes là một trong những Bộ lớn nhất trong Lớp cá xương, với khoảng 2.000 loài có kích thước nhỏ (4-10 cm) sinh sống trong môi trường nước ngọt, nước lợ và nước mặn trên khắp thế giới (Agorreta et al., 2013). Chúng thể hiện sự đa dạng về hình thái, sinh thái, tập tính (Patzner et al., 2011) và chúng được sử dụng như sinh vật điển hình trong các nghiên cứu so sánh nhằm tìm hiểu quá trình đa dạng hóa của tiến hóa cơ bản (Nakatsuji et al., 1997; Sayer, 2005; Gracey, 2008; Agorreta & Rueber, 2012) Họ Butidae có tên chung là “SLeeper goby”, trước đây họ này là một phân họ của Eleotridae nhưng sau đó đã được công nhận là một họ riêng gồm 10 giống với 46 loài (Nelson et al., 2016) Theo Eschmeyer & Fong
(2015), hiện có sáu loài thuộc giống Butis được ghi nhận trên thế giới là: Butis amboinensis (Bleeker, 1853); Butis butis (Hamilton, 1822); Butis gymnopomus (Bleeker, 1853); Butis humeralis (Valenciennes, 1837); Butis koilomatodon (Bleeker,
1849) và Butis melanostigma (Bleeker, 1849) Ở Việt Nam, năm trong số sáu loài trên đã được ghi nhận ngoại trừ loài
B melanostigma, riêng ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), Tran et al (2020) ghi nhận có ba loài thuộc giống này là B butis, B humeralis và B koilomatodon.
Các nghiên cứu định loại dựa trên hình thái học thường bị hạn chế bởi sự đa dạng hóa sinh thái diễn ra phổ biến, xu hướng biệt hóa cũng như việc giảm hoặc mất các đặc điểm hình thái do sự tiến hóa, và thiếu các nhóm định loại gần đáng tin cậy của các loài cá bống (Winterbottom, 1993) Nelson (2006) cho rằng việc xác định các nhóm cá bống dựa trên đặc điểm hình thái đôi khi chưa rõ ràng và một số nhóm mới chỉ được công nhận tạm thời Thai & Dang (2015) cho rằng việc sử dụng phương pháp mã vạch DNA ty thể để định loại, nghiên cứu các quan hệ hồi quy phát sinh loài và tiến hóa ở mức phân tử là cần thiết Phương pháp mã vạch DNA (DNA barcoding) dựa trên các đoạn gen ty thể như COI và Cytb đã được sử dụng rộng rãi trong xác định loài và nghiên cứu đa dạng sinh học (Harada et al., 2002; Pepe et al., 2005; Ward et al., 2005; Bingpeng et al., 2018) Do đó, phương pháp mã vạch DNA có thể giúp phân loại ba loài trong giống Butis ở ĐBSCL, do chúng có kích thước cơ thể nhỏ và nhiều đặc điểm hình thái tương đồng.
Cũng như các loài cá bống khác, Cá bống răng cưa là loài có giá trị thương phẩm ở một số tỉnh ven biển ĐBSCL đặc biệt là vùng cửa sông ven biển từ Trà Vinh đến Cà Mau và nguồn lợi từ chúng đã góp phần nâng cao thu nhập cho các ngư dân địa phương Tuy nhiên, khu hệ cá ở vùng này luôn bị biến động (Dinh et al., 2018b; Tran et al., 2020; Hùng và ctv., 2022) do nhiều nguyên nhân như sự biến đổi khí hậu
King, 2015), xây các đập ở thượng nguồn (Baran & Myschowoda, 2009; Baird, 2011) và sự khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản (Nhiên & Định, 2012; Tuấn, 2015) Hơn nữa, đến thời điểm hiện tại, chỉ có một số ít công trình nghiên cứu rời rạc được công bố có liên quan đến B koilomatodon như: phát hiện loài mới, các đặc điểm hình thái ngoài, và điều kiện môi trường sống của chúng (Lasso-Alcalá et al., 2005; Yokoo et al., 2006; Macieira et al., 2012; Soares et al., 2012; Contente et al., 2016; Bonfim et al., 2017; GuimarãEs et al., 2017; Hossin et al., 2019; Thủy và ctv., 2020) Vì vậy, nghiên cứu kết hợp đặc điểm hình thái và phương pháp mã vạch DNA trong định loại ba loài Butis; đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản và tăng trưởng; đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của Cá bống răng cưa là cần thiết Các kết quả đạt được sẽ cung cấp dẫn liệu cho công tác giảng dạy, nghiên cứu, phân loại học, giúp đề xuất các nhóm giải pháp bảo vệ, khai thác hợp lý loài cá này ở ĐBSCL.
Mục tiêu
Cung cấp dẫn liệu về trình tự hai gen ty thể COI và Cytb và đặc điểm hình thái trong định loại ba loài thuộc giống Butis; các đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, và tăng trưởng; các đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở ĐBSCL.
1 Phân loại ba loài cá trong giống Butis dựa trên các đặc điểm hình thái ngoài kết hợp với trình tự hai gen ty thể COI và Cytb.
2 Cung cấp được dẫn liệu sinh học về: đá tai và quan hệ hồi quy giữa kích thước đá tai với cơ thể cá; sinh sản như hình thức và mùa vụ sinh sản; chỉ số hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu.
3 Cung cấp được dẫn liệu sinh thái về: dinh dưỡng như tính ăn và phổ thức ăn; và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu
Ba loài cá thuộc giống Butis (B koilomatodon, B humeralis và B butis) được sử dụng trong nghiên cứu định danh loài dựa trên đặc điểm hình thái và trình tự hai gen ty thể COI và Cytb.
Cá bống răng cưa B koilomatodon là đối tượng trong các nghiên cứu về đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, và tăng trưởng; đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu “Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa
Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sôngCửu Long” chủ yếu được thực hiện ở sáu khu vực cửa sông dọc theo sông Hậu, thuộc bốn tỉnh ở ĐBSCL là Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung và Trần Đề (Sóc Trăng),
Bình và Đông Hải (Bạc Liêu), và Đầm Dơi (Cà Mau) trong thời gian 24 tháng từ 01/2019 đến 12/2020.
Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Xác định loài và phân tích quan hệ di truyền giữa ba loài thuộc giống
Butis ở các điểm nghiên cứu dựa trên đặc điểm hình thái ngoài, các chỉ số sinh trắc và trình tự hai gen ty thể COI và Cytb.
Nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm sinh học về:
(1) đá tai của Cá bống răng cưa bao gồm hình dạng, khối lượng, kích thước đá tai và quan hệ hồi quy giữa khối lượng đá tai với kích thước cơ thể cá;
(2) sinh sản của loài Cá bống răng cưa như: tỷ lệ giới tính, hình thức sinh sản, mùa vụ sinh sản, chiều dài thành thục đầu tiên (L m ), sức sinh sản tuyệt đối (F) và quan hệ hồi quy giữa sức sinh sản với kích thước cơ thể cá cái;
(3) tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa như: chiều dài tổng, khối lượng, quan hệ hồi quy chiều dài-khối lượng (LWR), hình thức tăng trưởng, hệ số điều kiện (CF). Nội dung 3: Nghiên cứu đặc điểm sinh thái về:
(1) dinh dưỡng của loài Cá bống răng cưa như: tính ăn, cường độ bắt mồi, hệ số béo Clark, phổ thức ăn;
(2) quần thể của loài Cá bống răng cưa như chiều dài tối đa (L ∞ ), hệ số tăng trưởng tổng hợp (’), hệ số khai thác (E), hệ số chết tổng (Z), hệ số chết do khai thác
(F) và chiều dài đánh bắt đầu tiên (L c ) làm cơ sở đánh giá tình trạng khai thác nguồn lợi của loài cá này.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Luận án góp phần cung cấp dẫn liệu khoa học đầy đủ và có hệ thống về phân loại ba loài thuộc giống Butis, sinh học và sinh thái của Cá bống răng cưa ở vùng cửa sông ven biển ĐBSCL Kết quả của luận án là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu liên quan đến đặc điểm sinh học và sinh thái của hai loài còn lại thuộc giống Butis ở Việt Nam.
Những đặc điểm di truyền, sinh học và sinh thái đạt được trong nghiên cứu là cơ sở dữ liệu quan trọng giúp nghiên cứu nuôi và sinh sản nhân tạo loài cá này ở vùng ven biển ĐBSCL, đa dạng hóa đối tượng nuôi trồng thủy sản, góp phần bảo vệ và phát triển hợp lý nghề nuôi thủy sản vùng.
Tính mới của đề tài
- Đánh giá mối quan hệ giữa yếu tố môi trường và đặc điểm hình thái.
- Đã đăng ký mới 24 trình tự vùng gen COI và Cytb của ba loài B koilomatodon,
B humeralis và B butis trên ngân hàng gen NCBI.
- So sánh sai khác và xây dựng cây quan hệ di truyền giữa ba loài cá bống thuộc giống Butis dựa trên phân tích trình tự gen ty thể COI và Cytb.
- Ở loài Cá bống răng cưa, xác định được đặc điểm hình thái đá tai và quan hệ hồi quy giữa sự tăng trưởng đá tai với tăng trưởng sinh dưỡng ở cá; chiều dài thành thục đầu tiên, hình thức và mùa sinh sản; kiểu hình tăng trưởng và đánh giá sự thích nghi của Cá bống răng cưa với môi trường sống.
- Xác định được tính ăn và phổ thức ăn của Cá bống răng cưa; ước tính được các thông số và hiện trạng khai thác của quần thể cá.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Ba loài cá thuộc giống Butis, họ Butidae, bộ Gobiiformes gồm: Cá bống răng cưa
B koilomatodon (Bleeker, 1849), Cá bống B humeralis (Valenciennes, 1837) và
B butis (Hamilton, 1822) thu tại bốn điểm Duyên Hải (Trà Vinh), Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) được sử dụng trong nội dung nghiên cứu về định loại và phân tích quan hệ di truyền dựa trên gen ty thể COI và
Cá bống răng cưa B koilomatodon thu ở sáu điểm Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung và Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình và Đông Hải (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) là đối tượng trong nội dung nghiên cứu về các chỉ số hình thái và đặc điểm sinh học tăng trưởng.
Cá bống răng cưa thu ở bốn điểm Duyên Hải (Trà Vinh), Trần Đề (Sóc Trăng),Hòa Bình (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) là đối tượng trong bốn nội dung nghiên cứu còn lại liên quan đến đặc điểm sinh học đá tai và sinh sản, đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quẩn thể.
Thời gian nghiên cứu
Tiến hành thu mẫu mỗi tháng một lần liên tiếp trong 24 tháng từ 01/2019 đến 12/2020.
Địa điểm nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu: sáu vùng cửa sông ven biển dọc theo sông Hậu, ĐBSCL như mô tả trong Bảng 3.1 và Hình 3.1.
Bảng 3.1: Các điểm nghiên cứu thực địa dọc theo vùng cửa sông Hậu Điểm thu mẫu Ký hiệu Tọa độ các điểm thu mẫu
Long Hữu, Duyên Hải (Trà Vinh) DHTV 9°41'18,6"N 106°30'35,8"E
An Thạnh 3, Cù Lao Dung (Sóc Trăng) CLDST 9°33’20,1”N 106°16’57,9”E Trung Bình, Trần Đề (Sóc Trăng) TĐST 9°29'26,8"N 106°11'58,5"E Vĩnh Hậu, Hòa Bình (Bạc Liêu) HBBL 9°12'24,8"N 105°42'54,9"E Điền Hải, Đông Hải (Bạc Liêu) ĐHBL 9°06’03,2”N 105°29’49,1”E Tân Thuận, Đầm Dơi (Cà Mau) ĐDCM 8°58'17,5"N 105°22'51,8"E
N: Bắc bán cầu; E: Đông bán cầu
Phương tiện nghiên cứu
Thiết bị: Tủ lạnh -20 o C (Electrolux, Thụy Điển) để trữ mẫu DNA sau ly trích;máy nghiền mẫu (Retsch, Đức), máy Vortex (Labnet Vx100, Đức), máy sấy chân không (Eppendorf concentrator 5301, Đức), máy ly tâm mini (E-Centrifuge, Mỹ), bể ủ nhiệt (Grant, Anh), bộ micropipette Bio-Rad P10, P20, P200, P1000 (Hoa Kỳ), các loại ống tube dùng để trích mẫu DNA và để thực hiện phản ứng PCR, máy PCR(GenAmp PCR system 9700, Mỹ), hệ thống chụp hình gel (Bio-Rad UV 200, Mỹ),
One (Embitec, Mỹ) sử dụng để khuếch đại DNA, cân kỹ thuật (0,01 g), cân phân tích (0,1 mg), tủ sấy, tủ lạnh, kính hiển vi (Olympus, Nhật), kính lúp (Motic), máy cắt Microstome (Sakura, Nhật) và máy ảnh kỹ thuật số (Canon).
Hình 3.1: Bản đồ địa điểm thu mẫu được biến đổi từ bản đồ của Dinh (2018a)
(: Địa điểm thu mẫu; 1: Duyên Hải (Trà Vinh), 2: Cù Lao Dung (Sóc Trăng), 3 Trần Đề (Sóc Trăng),
4: Hòa Bình (Bạc Liêu), 5: Đông Hải (Bạc Liêu) và 6: Đầm Dơi (Cà Mau))
+ Hóa chất ly trích DNA: bộ kit TopPURE® Genomic DNA Extraction Kit (ABT, Việt Nam) được sử dụng để ly trích DNA tổng với các hóa chất như: ethanol, proteinase K, các loại buffer như TL (tissue lysis buffer), CL (cell lysis buffer), WB1 (washing buffer 1), WB2 (washing buffer 2) và EB (elution buffer).
+ Hóa chất PCR và điện di: nước xử lý DEPC, PCR buffer 10X, cặp mồi
FishF1/FishF2 (Ward et al., 2005) khuếch đại gen COI ty thể, hai cặp mồi GcytbL/GcytbH (Ju et al., 2016) và GluMuq1-F/Mixcyto937-2R (Durand et al., 2012) khuếch đại gen Cytb, EZ Mĩ (Phù Sa), agarose điện di, TBE buffer 1X, thang chuẩn DL2000.
+ Hóa chất tinh sạch sản phẩm PCR: bộ sinh phẩm PCR Purification Kit (JenaBioscience) được sử dụng để tinh sạch sản phẩm PCR.
+ Hóa chất nhuộm mô và trữ mẫu cá: dung dịch formol, nước cất, xylene, cồn tuyệt đối, n-Butanol, Hematocylin, Eosin Y, paraffin công nghiệp, paraffin wax,Baune Canada, Glycerin.
Phương pháp thu mẫu
Mẫu cá được thu trực tiếp hoặc gián tiếp bằng nhiều loại ngư cụ như lưới đáy với kích thước mắt lưới 1,5 cm liên tục trong 24 tháng từ 01/2019 đến tháng 12/2020 tại sáu điểm thu mẫu Các lưới này được đặt liên tục 48 giờ khi thủy triều lên cao và thu mẫu cá sau 2-3 giờ khi thủy triều rút Cỡ mẫu là 30 mẫu/điểm nghiên cứu/tháng thu mẫu.
Mẫu cá được thu định kỳ mỗi tháng một lần và thu mẫu ngẫu nhiên với nhiều kích cỡ khác nhau trong 24 giờ theo phương pháp của Nhật và ctv (2003) Mẫu cá được trữ trong dung dịch formol 10%, riêng mẫu ly trích DNA được trữ trong cồn lạnh
90 o , sau đó vận chuyển về phòng thí nghiệm Động vật, Bộ môn Sinh học, Khoa Sư phạm; và phòng thí nghiệm Sinh học phân tử, Bộ môn Sinh học phân tử, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học Cần Thơ để phân tích.
Phương pháp phân tích mẫu
3.6.1 Sự biến động yếu tố môi trường ở khu vực nghiên cứu
Một số yếu tố môi trường nước (pH, nhiệt độ và độ mặn) và loài thực vật chiếm ưu thế ở sáu điểm Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung và Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình và Đông Hải (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) từ 07/2019 đến 06/2020 được ghi nhận dựa vào phương pháp nghiên cứu của Dinh et al (2021c).
Giá trị pH, nhiệt độ và độ mặn của nước mỗi tháng ở khu vực nghiên cứu được đo bằng pH kế (Model: HI98127) và khúc xạ kế (Model: 950.0100 PPT-ATC).
Sự khác biệt giá trị pH và độ mặn giữa hai mùa thu mẫu được xác định bằng t- test, giữa các điểm và tháng thu mẫu bằng One-way ANOVA Tất cả số liệu được phân tích bằng phần mềm SPSS v.21 ở mức ý nghĩa p