DNA ty thể đã đƣợc chứng minh là công cụ hữu hiệu trong phân tích đa dạng của các loài thuộc lớp chân bụng (gastropoda) và các loài thuộc lớp hai mảnh vỏ (Grande C. và cộng sự, 2008). Các chỉ thị phân tử (marker) chuẩn của DNA ty thể thƣờng đƣợc sử dụng là các gen mã hóa cho cytochrome b mitochrondrial DNA (cytb mtDNA), 16S mtDNA (16S mitochrondrial DNA) và cytochrome oxidase c subunit 1 mitochondrial DNA (CO1 mtDNA).
Cho đến nay, trên thế giới nhiều công trình nghiên cứu về sự phát sinh loài trai tai tƣợng đã đƣợc thực hiện. Tuy nhiên, mối quan hệ phát sinh chủng loài của chúng vẫn chƣa đƣợc giải quyết một cách triệt để.
Muruyama và cộng sự (1998) sử dụng một phần trong chuỗi trình tự của gen 18S DNA ribosom (rDNA) để nghiên cứu mối quan hệ phát sinh loài của các loài tảo sống cộng sinh (zooxanthellate) với động vật thân mềm hai mảnh vỏ thuộc hai họ Tridacnidae (Tridacna, Hippopus) và họ Cardiidae (Fragum, Corculum). Kết quả thu đƣợc ba cây phát sinh loài thể hiện mối quan hệ (T. maxima (T. crocea + T. squamosa)), (T. crocea (T. squamosa + T. maxima)) và (T. squamosa (T. crocea + T. maxima) (Maruyama T. và cộng sự, 1998).
Schneider và O'Foighil (1999) nghiên cứu mối quan hệ của 8 loài trai tai tƣợng dựa trên trình tự gen 16S DNA ty thể. Kết quả cho thấy trai tai tƣợng chia làm 2 nhóm đồng dạng (Hippopus và Tridacna). Trong đó, giống Tridacna đƣợc chia thành 2 nhóm đồng dạng là nhóm chứa các loài thuộc phân giống Chametrachea (T. maxima (T.
squamosa + T. crocea)) và nhóm (T. tevoroa (T. derasa + T. gigas)) (Schneider Jay
A.,Foighil Diarmaid Ó, 1999). Nhƣ vậy, kết quả của Schneider và O'Foighil (1999) cho thấy mối quan hệ giống nhƣ cây thứ hai của Maruyama và cộng sự (1998).
Thêm vào đó, Benzie và Williams (1998) sử dụng các biến thể allozyme thuộc 26 loci của 8 loài trai tai tƣợng thu ở phía Tây Thái Bình Dƣơng khẳng định 2 nhóm chính thuộc họ Tridacnidae dựa trên đặc điểm hình thái là Hippopus và Tridacna và các phân giống của Tridacna, bao gồm phân giống Chametratea (T. squamosa T. crocea, T.
maxima), phân giống Tridacna sensu stricto (chỉ có T. gigas), phân giống Persikima
(T. derasa và T. tevoroa). Kết quả về di truyền cho thấy phân giống Chametratea và T.
gigas có mối quan hệ gần gũi với nhau và có sự trao đổi alen giữa các nhóm này trong
quá trình tiến hóa. Đồng thời, trong phân giống Chametrachea, mối quan hệ giữa các loài đƣợc thể hiện (T. squamosa (T. crocea + T. maxima)) (Benzie J. A. H. và cộng sự, 1998).
Mặc dù các nghiên cứu trƣớc sử dụng nhiều loại chỉ thị phân tử khác nhau nhƣng vẫn chƣa giải quyết đƣợc mối quan hệ giữa các loài trai tai tƣợng T. crocea, T. maxima và T. squamosa. Do đó, Nuryanto và cộng sự (2007) đã sử dụng trình tự gen CO1
mtDNA của 4 loài T. crocea, T. maxima, T. squamosa, T. gigas để kiểm tra mối quan hệ giữa 3 loài thuộc phân giống Chametrachea. Kết quả cho thấy, các loài trai tai
tƣợng tạo thành một nhóm đồng dạng. Trong đó, T. crocea gần gũi với T. squamosa
hơn là T. maxima; T. crocea và T. squamosa lập đƣợc nhóm với nhau và nhóm gần gũi với T. maxima và T. gigas (Nuryanto A và cộng sự, 2007). Kết quả này phù hợp với
các kết quả nghiên cứu trƣớc đó sử dụng gen 16S DNA ty thể và 18S DNA nhân. Nhƣ vậy, việc sử dụng rộng rãi các chỉ thị phân tử của DNA ty thể và DNA nhân đã dần dần làm sáng tỏ mối quan hệ tiến hóa của các loài trai tai tƣợng, góp phần cung cấp các dữ liệu cần thiết cho việc bảo tồn loài trai tƣợng trên thế giới.
1.4.2.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể trai tai tƣợng (Tridacna spp.)
Hiện nay, trên thế giới nhiều công trình nghiên cứu về đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể của trai tai tƣợng đã đƣợc thực hiện, nhằm bảo tồn và lƣu giữ nguồn gen quý hiếm này.
Benzie và Williams (1995) đã nhận thấy sự khác biệt về cấu trúc di truyền giữa các quần thể của Tridacna gigas còn lại trên thế giới khi so sánh đa dạng allozyme tại 7 locus đa hình của quần thể loài này ở 13 địa điểm vùng tây Thái Bình Dƣơng (bao gồm khu vực Silliman – Philippine, đảo san hô Mili thuộc quần đảo Marshall, đảo Abemama thuộc quần đảo Kiribati, các đảo Marovo, Isabel, Nggela, Russel thuộc quần đảo Solomon, các khu vực Stapleton, Michaelmas, Thetford, Myrmidon, Grub thuộc rạn san hô Great Barrier) (Benzie J. A. H. và cộng sự, 1995). Phân tích Cluster xác định đƣợc hai nhóm quần thể chính theo khu vực địa lý: trung tâm Thái Bình Dƣơng gồm Kiribati và quần đảo Marshall; và nhóm tây Thái Bình Dƣơng bao gồm tất cả các quần thể còn lại. Trong nhóm thứ hai, quần thể Great Barrier Reef (GBR) có sự khác biệt đáng kể so với quần thể ở quần đảo Solomon. Tại đây, ngƣời ta nhận thấy các
dòng chảy chính của sự di chuyển gen không song song với bề mặt dòng chảy nhƣ dự đoán, mà vƣợt qua các dòng chảy này. Trao đổi gen đã đƣợc giới hạn hƣớng đông – tây giữa miền Trung và Tây Thái Bình Dƣơng, quần thể GBR và quần đảo Solomon.
Việc thiếu sự tƣơng ứng giữa các dòng chảy bề mặt chính và sự di chuyển gen cho thấy rằng cấu trúc di truyền của T. gigas phản ánh lịch sử di cƣ của loài không còn xảy ra nữa, mà ngày nay nó đã bị phân tán. Những phát hiện này đã đặt ra câu hỏi có liên quan đến nguồn gốc và sự duy trì tính đa dạng di truyền trong quần đàn động vật Thái Bình Dƣơng và có ý nghĩa quan trọng đối với nuôi trồng hải sản và sự bảo tồn loài trai tai tƣợng T. gigas.
Great Barrier (GB) là một trong những hệ thống rạn san hô lớn còn lại ở khu vực Thái Bình Dƣơng, nơi mà loài trai tai tƣợng khổng lồ T. gigas đƣợc tìm thấy với số lƣợng lớn. Bezie và Williams (1992) nghiên cứu đa dạng di truyền của các quần thể T.
gigas tại các địa điểm ở trung tâm và phía Bắc của rạn san hô GB. Mặc dù sự cách địa
lý lớn hơn 1000km, nhƣng sự khác biệt di truyền là rất thấp. Sự thiếu khác biệt di truyền theo không gian giữa các quần thể này không hoàn toàn đồng nghĩa với sự thiếu đa dạng di truyền. Đa dạng di truyền trong quần thể là rất lớn, với tỷ lệ dị hợp tử quan sát đƣợc là 0,221–0,250 (Benzie J. A. H. và cộng sự, 1992). Tần suất gen phù hợp với điều kiện của cân bằng Hardy–Weinberg. Những dữ liệu này cho thấy giao phối ngẫu nhiên xảy ra trong cả hệ thống rạn san hô và có sự kết nối của vùng trung tâm và vùng phía bắc GB. Việc trao đổi gen giữa các quần đàn trai tai tƣợng có ý nghĩa quan trọng đối với quản lý bảo tồn quần thể T. gigas trên thế giới.
Theo nghiên cứu của Evan và Jerry (2006), dữ liệu từ Inter-Simple Sequence Repeat loci (ISSR) cho thấy cấu trúc di truyền trong 4 quần thể trai tai tƣợng (bao gồm các rạn Stapleton, Thetford, Myrmidon, Gub) ở phía bắc và trung tâm của rạn GB có mức độ đa dạng thấp (ΦPT = 0,0322, p = 0,005), trong đó có sự khác biệt di truyền rõ ràng giữa các quần thể từ vùng rạn Thetford và Grub (Evans B.S. và cộng sự, 2006). Dữ liệu cho thấy không có sự khác biệt di truyền đáng kể giữa các quần thể tại đây.
Các khu vực lấy mẫu ở GB là khoảng một phần tƣ vùng phân bố của T.gigas. Sự khác biệt cấu trúc di truyền có thể hình thành giữa miền bắc và miền nam GB. Vì vậy, các chính sách bảo tồn đối với T. gigas nên đƣợc tiến hành dựa vào sự di chuyển gen của chúng trong khu vực GB.
Benzie và Willams (1997) khảo sát sự đa dạng di truyền tại 8 locus đa hình của 19 quần thể trai tai tƣợng T. maxima ở khu vực tây và trung tâm Thái Bình Dƣơng. Kết quả cho thấy kiểu đa dạng di truyền đã đƣợc quan sát ở loài T. gigas trƣớc đây (Benzie J. A. H. và cộng sự, 1995; 1992) không phù hợp với loài này và có thể phản ánh cấu trúc di truyền cơ bản của các loài sinh vật biển sống ở vùng nƣớc nông. Quần thể T.
maxima ở hệ thống rạn có sự kết nối cao nhƣ rạn san hô GB (trung bình FST < 0,003), nhƣng có sự khác biệt di truyền giữa các nhóm rạn san hô trên các quần đảo khác nhau, giữa tây và trung tâm Thái Bình Dƣơng. Sự di chuyển gen giữa Philippine và GB, giữa Philippine và Melanesia (quần đảo Solomon và Fiji), giữa Philippine và trung tâm nhóm đảo Thái Bình Dƣơng (đảo Marshall, Kiribati, Tuvalu và quần đảo Cook) đƣợc ghi nhận là ở mức độ thấp. Các tuyến đƣờng của sự di chuyển gen đƣợc nhận định là vuông góc với dòng chảy đại dƣơng ngày nay (Benzie J. A. H. và cộng sự, 1997).
Khảo sát cấu trúc di truyền quần thể của trai tai tƣợng T. crocea ở quần đảo Indo– Malay bằng chỉ thị phân tử Cytochrome oxidase I (COI). Kochzius và Nuryanto (2008) đã nhận thấy cấu trúc di truyền rõ rệt của loài này và nó đƣợc phân tách bởi khoảng cách địa lý. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, sự di chuyển gen bị giới hạn giữa tất cả các vùng thu mẫu. Giá trị ΦST = 0,28 là rất cao so với những nghiên cứu khác trên các loài trai tai tƣợng. Theo sự khác biệt di truyền, các vùng thu mẫu có thể đƣợc chia thành bốn nhóm từ tây sang đông: (i) đông Ấn Độ Dƣơng, (ii) biển Java, (iii) biển Đông, trong các dòng chảy của Indonesia, cũng nhƣ các vùng biển phía đông của Sulawesi, và (iv) tây Thái Bình Dƣơng (Kochzius M.,Nuryanto A., 2008).
Tiếp theo, Juinio-Menez và cộng sự (2003) đã nghiên cứu để so sánh sự đa dạng và mối quan hệ di truyền của T. crocea giữa các rạn san hô ở Palawan, Philippine.
Trong đó có 2 – 5 quần thể đƣợc thu mẫu từ một trong bốn khu vực: Các rạn san hô thềm ở phía bắc Palawan, phía nam Palawan và các rạn san hô ngoài khơi, nhóm đảo Kalayaan (KIG) ở biển Đông và các vũng nông Tubbataha ở biển Sulu. Tỷ lệ dị hợp tử cao nhất trong quần thể T. crocea là từ Tubbataha ở biển Sulu. Tỷ lệ dị hợp tử ƣớc tính thấp nhất là ở các rạn san hô của KIG ở khu vực biển Đông. Các rạn san hô Tubbataha ở biển Sulu có mối quan hệ di truyền với các quần thể từ các rạn phía nam của Palawan, trong khi các rạn san hô ở KIG có mối quan hệ di truyền cao hơn với các rạn san hô Palawan ở phía bắc. Mối quan hệ di truyền của T. crocea giữa các rạn san hô
trong khu vực cho thấy tầm quan trọng của các nhân tố địa lý ở quy mô nhỏ có ảnh hƣởng đến việc phục hồi quần thể trong cấu trúc di truyền các quần thể trên các đảo nhỏ và trên cả hệ thống rạn san hô ở Palawan (Juinio-Meñez M. A. và cộng sự, 2003). Nhƣ vậy, cấu trúc và tính đa dạng di truyền của các quần thể trai tai tƣợng ở các vùng địa lý khác nhau đã đƣợc làm sáng tỏ phần nào. Các nghiên cứu này cũng giúp nâng cao hiểu biết về lịch sử tiến hóa, địa sinh học và phân loại các loài cận giống của trai tai tƣợng; từ đó góp phần tạo cơ sở cho việc bảo tồn nguồn gen quý hiếm của chúng nói riêng và bảo tồn đa dạng sinh học biển nói chung.
1.4.3 Tình hình nghiên cứu trai tai tƣợng ở Việt Nam.
Trai tai tƣợng là một trong những nguồn lợi hải đặc sản thuộc lớp động vật thân mềm hai mảnh vỏ và có giá trị kinh tế ở Việt Nam. Thịt có hàm lƣợng dinh dƣỡng cao, vỏ là hàng mỹ nghệ. Chúng cung cấp nguồn thức ăn bổ dƣỡng và là nguồn sản phẩm xuất khẩu mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho ngƣ dân ven biển – đảo (Nguyễn Hữu Phụng, 1995).
Cho đến nay, tại Việt Nam đã phát hiện và thống kê đƣợc tổng số 5 loài trai tai tƣợng thuộc họ Tridacnidae (trong tổng số 9 loài trên thế giới): T. gigas, T. squamosa,
T. maxima, T. crocea và H. hippopus (Nguyễn Hữu Phụng và cộng sự, 1996). Cả 5 loài
này phân bố chủ yếu ven biển miền Trung và ven các đảo phía Nam (Phú Quốc, Phú Quý, Côn Đảo, vịnh Nha Trang) từ vùng hạ triều đến độ sâu khoảng 20m, trên các nền
đáy đá hoặc các rạn san hô (Nguyễn Hữu Phụng, 1995). Ngoài ra, một số nhà khoa học cho rằng vùng biển Việt Nam có thêm cả loài T. derasa, tuy nhiên cần có những nghiên cứu phân loại dựa trên đặc điểm di truyền để có thể xác định rõ ràng hơn về loài này (Đặng Ngọc Thanh,Nguyễn Xuân Dục, 2003).
Theo tài liệu trích dẫn trong Sách Đỏ Việt Nam (2000), tại Việt Nam 2 loài trai tai tƣợng T. gigas, H. hippopus phân bố chủ yếu ở quần đảo Trƣờng Sa. Trong đó, loài trai tai tƣợng khổng lồ (T. gigas) là loài trai lớn nhất trong lớp động vật thân mềm hai mảnh vỏ. Đây là loài quý hiếm, có không gian phân bố hẹp, trữ lƣợng ngoài tự nhiên rất ít, mức đe dọa bậc R (Phùng Bảy và cộng sự, 2010).
Ngoài ra, 2 loài trai tai tƣợng là T. crocea và T. maxima đƣợc ghi nhận có phân
bố rải rác một số đảo ven biển miền Trung và phía Nam, đặc biệt loài T. crocea đƣợc tìm thấy nhiều ở Côn Đảo (Nguyễn Hữu Phụng, 1995). Trai tai tƣợng vẩy T. squamosa đƣợc ghi nhận là loài phân bố khá phổ biến ở biển Việt Nam, phân bố trên các rạn san hô từ Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Thuận cho đến Trƣờng Sa, Phú Quý và Phú Quốc (Đỗ Công Thung,M. Sarti, 2004).
Trong những năm gần đây, nguồn lợi trai tai tƣợng ở Việt Nam đang bị khai thác quá mức khiến cho nguồn lợi này giảm sút nhanh chóng, có nguy cơ cạn kiệt. Vì vậy, để duy trì nguồn gen quý hiếm của trai tai tƣợng, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng sinh trƣởng, phát dục, phát tán nguồn con giống trên các rạn san hô ở Côn Đảo, phòng Khoa học và Giáo dục Môi Trƣờng – Vƣờn Quốc Gia Côn Đảo đã thực hiện công tác khảo sát và di dời trai tai tƣợng từ các khu vực phân bố xa trung tâm quản lý về khoang nuôi bảo vệ tại vịnh Đầm Tre gần trạm Kiểm Lâm từ năm 2005–2007. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho trai tai tƣợng sinh trƣởng và phát triển, phục vụ cho bảo tồn, nghiên cứu khoa học và tham quan du lịch.
Năm 2006, Bùi Nhƣ Lai nghiên cứu nguồn lợi, đặc điểm sinh học, thử nghiệm sinh sản nhân tạo, đề xuất giải pháp bảo vệ, phát triển nguồn lợi trai tai tƣợng tại Côn Đảo, Bà Rịa–Vũng Tàu và bƣớc đầu đã đánh giá đƣợc sơ bộ về thành phần loài, nguồn
lợi trai tai tƣợng tại một số đảo nhỏ thuộc Vƣờn Quốc Gia Côn Đảo (Nguyễn Hữu Phụng, 1995). Ngoài ra năm 2010, Viện Nghiên cứu Hải sản đã triển khai đề tài “Nghiên cứu phục hồi và phát triển nguồn lợi trai tai tƣợng (họ Tridacnidae) ở biển
Việt Nam” (Phùng Bảy và cộng sự, 2010). Tuy nhiên, cho đến nay kết quả nghiên cứu vẫn còn nhiều hạn chế, mới chỉ dừng ở quy mô thử nghiệm và chƣa đƣợc áp dụng vào điều kiện thực tế.
Đồng thời, tại Việt Nam cho tới nay vẫn có rất ít các nghiên cứu, điều tra tổng thể về trai tai tƣợng, do đó các dữ liệu về hình thái, cấu trúc quần đàn và đặc điểm di truyền của các loài trai tai tƣợng gần nhƣ đang bị bỏ ngỏ. Với tốc độ khai thác nhƣ hiện nay, nguồn lợi loài hải sản này đang bị suy giảm nghiêm trọng. Vì vậy, các nghiên cứu chuyên sâu về trữ lƣợng, phân bố, đa dạng di truyền làm cơ sở cho công tác bảo tồn sinh vật biển là rất cấp thiết.
CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm, thời gian, đối tƣợng nghiên cứu.
- Địa điểm thực hiện: viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trƣờng, trƣờng Đại Học Nha Trang.
- Thời gian thực hiện: từ ngày 20/02/2013 đến ngày 02/06/2013.
- Đối tƣợng nghiên cứu: trai tai tƣợng Tridacna squamosa thu tại vịnh Nha Trang (Khánh Hòa) và Phú Quốc.
Mẫu trai T. squamosa sau khi thu sẽ đƣợc đo kích thƣớc, khối lƣợng, chụp ảnh
sau đó đƣợc giữ trong nitơ lỏng hoặc cồn tuyệt đối, vận chuyển nhanh về phòng thí nghiệm lƣu giữ ở -70oC cho các phân tích tiếp theo.
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
Các bƣớc tiến hành nghiên cứu đa dạng di truyền của trai tai tƣợng đƣợc thực hiện theo sơ đồ Hình 2.2
2.2.1 Phân tích đặc điểm hình thái
Các cá thể đƣợc chọn để phân tích là các cá thể đã đến tuổi trƣởng thành, đó là những cá đã thành thục sinh dục, ở độ tuổi năm thứ 6 có kích thƣớc dao động ở khoảng 16cm (Raymakers C. và cộng sự, 2003).
Mẫu trai tai tƣợng đƣợc rửa bằng nƣớc sạch, đặt lên khay đá để ráo nƣớc. Dùng thƣớc có chia độ đo (cm và mm) để đo các kích thƣớc của vỏ trai (Hình 2.2).
Chiều dài vỏ đƣợc đo từ mép vỏ mặt sau đến mép vỏ mặt trƣớc. Chiều cao vỏ đo từ mép vỏ phía mặt lƣng đến đỉnh vỏ phía mặt bụng. Chiều rộng vỏ là khoảng rộng nhất giữa hai vỏ khi chúng khép chặt.