b. Tình hình nghiên cứu trong nước
1.2.2. Sử dụng hệ gen ty thể trong nghiên cứu hệ thống học
Hệ gen ty thể (mtDNA): là hệ gen đơn bội, có cấu trúc DNA mạch kép dạng vòng khép kín.
Cấu trúc điển hình của mtDNA ở động vật có xương sống thể hiện trong hình 1.2.
Hình 1.2. Cấu trúc gen ty thể của động vật có xương sống
(Cambridge, 1992)
mtDNA của động vật có xương sống có kích thước vào khoảng 15-17 Kb. Cấu trúc mtDNA bao gồm 13 locus mã cho protein chức năng, 22 locus mã cho các RNA vận chuyển, 2 locus mã cho các tiểu phần RNA ribosomal (trong đó chuỗi nặng mã cho 28 gen và chuỗi nhẹ mã cho 9 gen). Cấu trúc gen này cũng phổ biến ở các động vật đa bào, một số loài có thể không có ty thể, các loài nấm hay thực vật có thể có kích thước mtDNA nhỏ hơn với sự vắng mặt một số gen hay có kích thước mtDNA khổng lồ tới 2,5 Mb nhưng tập hợp gen cũng giống với những loài có mtDNA nhỏ đến mức đáng ngạc nhiên.
mtDNA được tái bản và di truyền độc lập với hệ gen nhân, tức không tuân theo chu kỳ tế bào. Một tế bào soma bình thường có từ 100-10000 bản sao mtDNA. Các tế bào cơ, gan có hoạt động mạnh có số lượng ty thể lớn và số bản sao gen cũng nhiều hơn. Ở các loài động vật sinh sản hữu tính thông qua sự thụ tinh của các dị giao tử, trong đó trứng là giao tử mang lượng lớn nguyên sinh chất với số lượng ty thể được bảo tồn, thì tương ứng hầu hết genome ty thể được di truyền theo dòng mẹ.
mtDNA có kích thước nhỏ với số lượng bản sao lớn, đặc biệt có cấu trúc di truyền rất ổn định ở các loài động vật có xương sống nên phân lập gen ty thể thuận lợi hơn so với gen nhân. mtDNA có cơ chế di truyền đơn giản, hiếm có sự tái tổ hợp giữa nhiều dòng hay tương tác như các alen của hệ gen nhân nên phân tích dựa theo gen ty thể đơn giản, dễ so sánh. Vì những lý do trên nên gen ty thể được sử dụng phổ biến trong phân loại học, phân tích tiến hóa và khảo sát đa dạng di truyền quần thể ở động vật có xương sống (Avise, 1994) [9].
Tùy theo tốc độ biến đổi, các vùng gen khác nhau của hệ gen ty thể được áp dụng cho các phân tích khác nhau như vùng điều khiển (D-loop) được sử dụng trong phân tích quan hệ họ hàng và tiến hóa gần, còn các vùng gen chức năng (cyt-b, rDNA, COI, COII, ND4…) được dùng cho phân tích di truyền quần thể và quan hệ phát sinh chủng loại ở mức loài và phân loài. Các phân tích này đều dựa trên việc so sánh trình tự nucleotide các vùng tương ứng của các cá thể với nhau và với cơ sở dữ liệu đã có sẵn. Tất nhiên do lượng thông tin hạn chế và tốc độ biến đổi tương đối cao so với gen nhân, sử dụng gen ty thể trong phân tích phả hệ các dòng không quá cách xa nhau sẽ cho kết quả ít bị sai lệch do tích lũy biến đổi bão hòa.
PHẦN II: NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU