Nghiên cứu đa dạng di truyền và sinh thái của thằn lằn bóng đuôi dài vùng tây nam huế

Ở Thừa Thiên Huế các nghiên cứu về giống Eutropis được biết đến chủ yếu trong các điều tra về thành phần loài. Hơn nữa, các nghiên cứu này chỉ mới tập trung chủ yếu vào loài Thằn lằn bóng hoa Eutropis multifasciatus 8, chưa có nghiên cứu đầy đủ về loài Thằn lằn bóng đuôi dài Eutropis longicaudatus. Thằn lằn bóng đuôi dài là một đối tượng gần gũi và quen thuộc với con người, phân bố nhiều nơi trên cả nước. Đây là loài BS có giá trị trong cuộc sống. Thằn lằn bóng đuôi dài có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái, là một mắt xích trong chuỗi thức ăn tự nhiên, chúng góp phần chuyển hóa vật chất, năng lượng và đảm bảo cân bằng trong hệ sinh thái. Chúng thường ăn côn trùng, ấu trùng gây hại cho nông nghiệp. Do đó, Thằn lằn bóng đuôi dài trở thành động vật có ích cho nông nghiệp, lâm nghiệp.

MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Các nghiên cứu bị sát (BS) cho thấy số lồi ghi nhận giới vào đầu năm 2011 9300 loài đến tháng năm 2016 tăng lên 10.450 lồi [134] Theo Bưhm cộng ước tính có khoảng 20% số lồi BS tồn cầu bị đe dọa tuyệt chủng [44] Việt Nam đánh giá quốc gia có khu hệ lưỡng cư bò sát (LSBS) đa dạng giới Số lượng loài ghi nhận vào năm 1996 340 lồi, 545 lồi vào năm 2009 tính đến năm 2016 ghi nhận khoảng 50 loài [25], [104], [134] Bắc Trung xem trung tâm đa dạng sinh học nước ta [131] Tuy nhiên, rừng tự nhiên tài nguyên động vật hoang dã nơi chịu sức ép lớn từ hoạt động phá rừng, canh tác nơng nghiệp, xây dựng cơng trình thuỷ điện, săn bắt trái phép ô nhiễm môi trường Nhiều lồi LCBS có giá trị kinh tế, dược liệu hay thực phẩm bị săn bắt cạn kiệt phục vụ nhu cầu người dân địa phương buôn bán, có lồi thằn lằn bóng thuộc giống Eutropis Ở Thừa Thiên Huế nghiên cứu giống Eutropis biết đến chủ yếu điều tra thành phần loài Hơn nữa, nghiên cứu tập trung chủ yếu vào lồi Thằn lằn bóng hoa Eutropis multifasciatus [8], chưa có nghiên cứu đầy đủ lồi Thằn lằn bóng dài Eutropis longicaudatus Thằn lằn bóng dài đối tượng gần gũi quen thuộc với người, phân bố nhiều nơi nước Đây lồi BS có giá trị sống Thằn lằn bóng dài có vai trò quan trọng hệ sinh thái, mắt xích chuỗi thức ăn tự nhiên, chúng góp phần chuyển hóa vật chất, lượng đảm bảo cân hệ sinh thái Chúng thường ăn côn trùng, ấu trùng gây hại cho nơng nghiệp Do đó, Thằn lằn bóng dài trở thành động vật có ích cho nơng nghiệp, lâm nghiệp Mặc dù chưa có tài liệu nghiên cứu giá trị dược liệu Thằn lằn bóng dài dân gian, chúng sử dụng vị thuốc chữa bệnh hen suyễn, suy nhược thể, gầy yếu trẻ em Trong thời gian gần đây, loài thằn lằn bóng, có Thằn lằn bóng dài sử dụng làm thức ăn cho người vật ni Các kỹ thuật sinh học phân tử có phát triển mạnh mẽ, tạo công cụ hữu hiệu để nghiên cứu sinh thái học quần thể cấp độ phân tử Các kỹ thuật sinh học phân tử nhanh chóng ứng dụng nghiên cứu bảo tồn đa dạng sinh học, tạo lĩnh vực khoa học tiến hóa phân tử, di truyền bảo tồn Việc nghiên cứu đa dạng di truyền hai mức độ quần thể lồi Thằn lằn bóng dài có vai trị quan trọng việc đánh giá ảnh hưởng cách ly địa lý, sinh cảnh đến phát triển, biến đổi lồi Nhìn chung, chưa có cơng trình nghiên cứu đa dạng di truyền, sinh thái học dinh dưỡng, sinh học sinh sản loài Thằn lằn bóng dài Eutropis longicaudatus Việt Nam nói chung Thừa Thiên Huế nói riêng Với lý nêu trên, thực đề tài: “Nghiên cứu đa dạng di truyền sinh thái Thằn lằn bóng dài - Eutropis longicaudatus (Hallowell, 1856) vùng Tây Nam Thừa Thiên Huế” MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Phân tích đặc điểm hình thái đánh giá mức độ đa dạng di truyền quần thể lồi Thằn lằn lằn bóng dài vùng Tây Nam Thừa Thiên Huế - Phân tích đặc điểm sinh thái sinh sản lồi Thằn lằn lằn bóng đuôi dài vùng Tây Nam Thừa Thiên Huế NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Xác định đặc điểm hình thái Thằn lằn bóng dài Eutropis longicaudatus (Hallowell, 1856) vùng Tây Nam Thừa Thiên Huế phân tích tương quan sai khác hình thái theo giới tính - Đánh giá mức độ đa dạng di truyền Thằn lằn bóng dài vùng Tây Nam Thừa Thiên Huế cấp độ loài; quần thể so sánh với vùng khác - Phân tích đặc điểm sinh thái như: đặc điểm dinh dưỡng (các loại mồi, số quan trọng thức ăn ); xác suất phát lồi; mơ hình điểm chiếm yếu tố ảnh hưởng đến mơ hình - Phân tích đặc điểm sinh sản Thằn lằn bóng dài Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học cập nhật đặc điểm hình thái, sai khác hình thái theo giới tính, mức độ đa dạng di truyền cấp độ quần thể loài, đặc điểm sinh thái học như: dinh dưỡng, sinh sản, xác suất phát loài, yếu tố ảnh hưởng, mơ hình điểm chiếm Thằn lằn bóng đuôi dài vùng Tây Nam Thừa Thiên Huế Kết nghiên cứu sở khoa học đáng tin cậy công tác nghiên cứu sử dụng bền vững Thằn lằn bóng dài NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI - Mơ tả đặc điểm hình thái phân tích tương quan sai khác hình thái theo giới tính - Đánh giá mức độ đa dạng di truyền cấp độ quần thể loài So sánh với quần thể khác - Phân tích đặc điểm sinh thái học: dinh dưỡng, xác suất phát Chương TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THẰN LẰN BĨNG ĐI DÀI Eutropis longicaudatus TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1 Nghiên cứu phân loại, sai khác hình thái theo giới tính phân bố 1.1.1.1 Vị trí phân loại Lồi: Eutropis longicaudatus (Hallowell, 1856) Giống: Eutropis, Fitzinger, 1843 Họ: Thằn lằn bóng (Scincidae) Bộ: Có vảy (Squamata) Lớp: Bị sát (Reptilia) Vị trí phân loại lồi Thằn lằn bóng dài có thay đổi sau: Hallowell mơ tả lồi Thằn lằn bóng dài với tên ban đầu Euprepis longicaudata [73] Günther mơ tả lồi Eumeces siamensis sau coi tên đồng vật khách quan loài E longicaudatus [72] Một số tác giả khác mơ tả lồi với tên khác Euprepes bicarinatus Euprepes Ruhstrati sau coi tên đồng vật loài Mabuya longicaudata [128] Mausfeld & Schmitz phân tích quan hệ di truyền nhóm thằn lằn bóng thức chuyển lồi Thằn lằn bóng dài thuộc giống Eutropis [100] 1.1.1.2 Sự sai khác hình thái theo giới tính phân bố * Hình thái: Thằn lằn bóng dài lần mô tả Hallowell vào năm 1856 dựa mẫu chuẩn thu Thái Lan Mô tả gốc đơn giản: Thằn lằn bóng dài có đĩa suốt vảy mí mắt dưới; mặt phía có hịa trộn màu xanh liu, màu trắng, màu xanh cây; phần nửa sau có màu nâu; có dải rộng, màu đen bên kéo dài từ mắt đến gốc đi; có 30 hàng vảy hai bên lưng, chiều rộng của vệt màu đen chiếm đến hai hàng vảy bên lưng; thể mảnh; có dài Hai mũi tiếp xúc [73] Hình 1.1: Thằn lằn bóng dài Eutropis longicaudatus Boulenger ghi nhận Thằn lằn bóng dài có đuôi dài gấp 1,5 đến lần chiều dài thân, có đĩa suốt vảy mí mắt dưới, có mũi, khiên đầu tương tự loài Mabuia carinata, hàng vảy lưng vảy bên có gờ rõ ràng, hai bên thân có màu xanh, đơi có màu trắng xanh, có vệt màu đen kéo dài từ sau mắt đến gốc đuôi [45] Mô tả Smith loài thằn lằn với hai mũi tiếp xúc với nhau, đặc điểm để phân biệt với lồi thằn lằn bóng hoa Ngồi ra, trước mũi có chiều rộng lớn chiều dài Số lượng vảy quanh thân vào khoảng 26 – 30 vảy Phần thể có màu nâu, có vệt màu đen từ sau mắt đến gốc Trên dải màu đơi có chấm trắng, đen xen kẽ Kích thước từ mõm đến lỗ huyệt khoảng 115 mm, đuôi dài khoảng 230 mm [127] Theo Taylor, nghiên cứu Thái Lan tác giả cho lồi thằn lằn bóng kích thước tương đối lớn, vẩy trước trán tiếp xúc nhau, có 26 – 30 vảy quanh thân, kích thước SVL trung bình khoảng 101 mm Grismer cs cho thấy lồi có đĩa suốt mí mắt Có mũi tiếp xúc với Thằn lằn bóng dài có chân phát triển, có khả bám trèo tốt Chúng có vệt màu đen, màu nâu kéo dài từ sau mắt đến gốc phần trên, phần dải có màu trắng [71] * Sự sai khác hình thái theo giới tính Sự sai khác hình thái theo giới tính (SSD) phổ biến lồi động vật có xương sống, có lồi thằn lằn Các cá thể giới (đực cái) có đặc điểm số đo hình thái lớn đáng kể so với giới lại quần thể lồi Một số lồi có đặc điểm như: màu sắc thể, màu lơng, kích thước sừng, gạc ngà thường tuân theo chi phối giới tính rõ nét Andersson cs đưa mơ hình lý thuyết kiểm tra mơ hình dựa giả thuyết giới tính quy định số đặc điểm hình thái thể, lựa chọn sở thích giao phối, khác biệt việc phát tín hiệu giao phối, hình thành khả sử dụng quan đánh chống lại kẻ thù [40] Sai khác giới tính lựa chọn trực tiếp gián tiếp thông qua chọn lọc tự nhiên lựa chọn giới tính [48], [114], [120] Olsson cs nghiên cứu sai khác hình thái theo giới tính thằn lằn Niveoscincus microlepidotus Australia Tác giả cho sai khác hình thái phổ biến lồi thằn lằn, với số đặc điểm kích thước đầu (con đực thường có kích thước đầu lớn cái), khoảng cách chân trước chân sau đực lớn cái, kích thước vòng bụng thường lớn đực Điều tác giả giải thích sau: Con đực trưởng thành có hoạt động cạnh tranh mạnh mẽ với đực khác để tranh giành thức ăn, để tranh giành cái…; kích thước vịng bụng cung cấp nhiều khơng gian chứa trứng [107], [122], [123], [140], [141] Trong nghiên cứu đối tượng Thằn lằn bóng đuôi dài Đài Loan, Huang cs đưa nhận xét tương tự [78], [79] Cox đưa cơng thức để tính số sai khác hình thái theo giới tính dựa kích thước SVL lớn kích thước bé [60] Cơng thức có ý nghĩa thực tiễn so với Lovich Gibbons mô tả vào năm 1992 [92] Theo Lovic Gibbons dựa vào tỷ lệ kích thước SVL đực để sai khác Tuy nhiên, thực tế nhiều kích thước lớn so với đực [60] Nghiên cứu Ji cs loài Mabuya multifasciata Trung Quốc Gifford & Powell loài thằn lằn thuộc giống Leiocephalus cho kích thước số đặc điểm hình thái đối tượng nghiên cứu có sai khác có ý nghĩa đực [67], [85] * Phân bố: Các tác giả ghi nhận lồi Thằn lằn bóng dài phân bố Thái Lan gồm Hallowell, Günther, Taylor Zhao & Adler; Trung Quốc có Smith, Taylor Zhao & Adler, Cambodia có Grismer cịn Việt Nam Lào có Smith [18], [23], [36], [71], [72], [73], [127], [130], [145] 1.1.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền Trên giới có nhiều phương pháp để nghiên cứu đa dạng di truyền cá thể quần thể lồi khác chưa có cơng trình nghiên cứu sử dụng kỹ thuật RAPD đối tượng Thằn lằn bóng dài * Dựa vào số lượng hình dạng nhiễm sắc thể Ota cs nghiên cứu số lượng, hình dạng nhiễm sắc thể lồi để đưa kết luận đa dạng di truyền (Hình 1.2) Cơng trình thực 22 lồi thằn lằn khác nhau, có Thằn lằn bóng dài Kết tác giả sơ đánh giá mối quan hệ đa dạng di truyền lồi thằn lằn thơng qua mơ tả hình thái cặp nhiễm sắc thể Khi nghiên cứu hình dạng số lượng nhiễm sắc thể, Ota cs cho số cặp nhiễm sắc thể Thằn lằn bóng dài 16 cặp [108] Hình 1.2: Hình dạng số lượng cặp nhiễm sắc thể của: Mabuya rugifera (A), M rudis (B), M longicaudata (C) M macularia (D) (Khoảng cách ngang 10m) [108] Kết nghiên cứu Huang cs cho thấy số lượng cặp nhiễm sắc thể Thằn lằn bóng dài 14 cặp (2n = 28) Thơng qua số lượng, hình dáng, kích thước cặp nhiễm sắc thể, người ta phân biệt số lồi giống thằn lằn bóng * Dựa vào kỹ thuật phân tích trình tự gen Các nghiên cứu đa dạng di truyền loài Thằn lằn bóng giống Eutropis dựa vào sinh học phân tử, kể đến cơng trình Honda năm 1999 [75], [76] Nhóm tác giả phân tích trình tự gen ty thể 12S 16S rRNA lồi thằn lằn bóng Apterygodon vittatus, Dasia gricea, D olivacea, Lamprolepis smaragdina, Lygosoma bowringii, Mabuya longicaudata, M multifasciata M rudis; lồi thằn lằn bóng giống Mabuya thu thập từ Ấn Độ M quiquetaeniata M striata [75], [76] Sau đó, Honda cs phân tích trình tự hai gen ty thể 12S 16S rRNA số mẫu Thằn lằn bóng thu thập từ nhiều quốc gia Kết nghiên cứu xây dựng sơ đồ mối quan hệ di truyền nhóm Mabuya số vùng Australia Đồng thời, tác giả mô tả sơ đồ phát sinh chủng loại loài thằn lằn giống Lygosomine châu Á châu Phi dựa vào trình tự DNA 825 bp gen ty thể 12S 16S rRNA Từ đó, tác giả cho có hai nhánh phân biệt nhóm này, nhánh bao gồm thằn lằn Lamprolepis Lygosoma, nhánh lại bao gồm thằn lằn Apterygodon [77] Mausfeld phân tích đoạn gen 16S rRNA (487 bp) 26 loài thằn lằn bóng thuộc giống Mabuya thu thập từ châu Phi, Madagascar, châu Mỹ châu Á Kết cho thấy khơng có quan hệ di truyền loài Thằn lằn thu thập Madagascar châu Phi [100] Mausfeld & Schmitz phân tích đa dạng di truyền lồi thằn lằn bóng thuộc giống Eutropis thu thập châu Á nghiên cứu đưa kết luận: giống thằn lằn bóng Châu Á Eutropis [101] Whiting cs mô tả sơ đồ phát sinh chủng loại 82 cá thể thuộc giống Mabuya Trong có 12 lồi thu thập từ Nam Mỹ, 11 loài từ Nam Tây Phi, loài từ Madagascar loài từ châu Á Đồng thời nhóm thực số đoạn gen khác Enol, C-mos, Gapdh, MYH2 Kết cho thấy lồi Thằn lằn bóng dài có quan hệ gần gũi với M macularia M cumingi [142] Datta-Roy cs mô tả sơ đồ quan hệ di truyền Thằn lằn bóng Eutropis châu Á cách sử dụng thị 12S, 16S rRNA ty thể Kết cho thấy sơ đồ quan hệ di truyền lồi thằn lằn bóng, đồng thời giải thích mối quan hệ di truyền phân chia địa chất hình thành nên tiểu vùng (Hình 1.3) [61] Hình 1.3: Bản đồ mối quan hệ tiểu vùng phân chia địa chất [61] (Mũi tên lớn phân tán ban đầu tách tiểu vùng; mũi tên nhỏ phân tán sau hình thành tiểu vùng) * Dựa vào kỹ thuật di truyền RAPD Kỹ thuật di truyền RAPD sử dụng rộng rãi nghiên cứu đa dạng di truyền [41], [54] Một số tác giả sử dụng kỹ thuật để nghiên cứu đa dạng di truyền nhiều đối tượng như: rắn chuông [91], công lam Ấn Độ [55], chuột hoang [103], bò nhà [144], ngựa vằn [47], chim đại bàng [109], sư tử, hổ châu Á [121], cừu [74], ngựa [66], ruồi giấm [93], nai [117] Qua đó, tác giả đưa số đa dạng di truyền quần thể, cá thể quần thể nghiên cứu [49], [50] Kỹ thuật di truyền RAPD thực nhiều đối tượng động vật Tuy nhiên, chưa có cơng trình nghiên cứu lồi Thằn lằn bóng dài kỹ thuật Nhận xét: Mặt dù có nhiều kỹ thuật sinh học phân tử ứng dụng nghiên cứu đa dạng di truyền bảo tồn đa dạng sinh học: phân tích trình tự, 10