huyện
Với một hƣớng tiếp cận khác, chúng tôi tiến hành phân tích tính đa dạng và sự sai khác di truyền giữa các quần thể bò phân bố ở 8 huyện: Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh, Quản Bạ, Hoàng Su Phì, Xín Mần, Bắc Mê và Quang Bình.
Kết quả phân tích cho thấy, các quần thể bò phân bố ở 8 huyện đều thể hiện tính đa dạng cao và đồng đều nhau với giá trị tần số dị hợp tử dao động từ 0,70 đến 0,73. Hệ số cận huyết thấp với giá trị hệ số cận huyết thấp nhất đƣợc ghi nhận tại huyện Bắc Mê (Fis=0,021) và giá trị hệ số cận huyết cao nhất quan sát thấy tại quần thể bò ở huyện Quản Bạ (Fis=0,13). Kết quả kiểm tra tính cân bằng di truyền của từng quần thể cho thấy ngoại trừ ở huyện Bắc Mê, quần thể ở các huyện khác đều không cân bằng di truyền Hardy-Weinberg. Các kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4: Tần số di hợp tử lý thuyết (Hep), tần số dị hợp tử quan sát (Hob), trung bình số alen trên một locút (K), hệ số đồng huyết (Fis), kiểm định với giả thiết không cân bằng di truyền Hardy - Weinberg (HWE test) của các quần thể bò ở 8
huyện
N Hep Hob K Fis HWE test
Quang Bình 17 0,719 0,678 6,478 0,059 ** Bắc Mê 50 0,703 0,688 7,739 0,021 NS Hoàng Su Phì 42 0,721 0,701 7,435 0,029 * Xín Mần 68 0,726 0,680 7,913 0,064 ** Qủan Bạ 74 0,730 0,636 7,957 0,130 ** Yên Minh 75 0,732 0,699 8,087 0,046 ** Đồng Văn 124 0,718 0,683 8,609 0,049 ** Mèo Vạc 110 0,707 0,678 8,478 0,041 **
(NS: không có ý nghĩa, *: Với ý nghĩa p <0,05, **: Với mức ý nghĩa p <0,01, n: số lượng cá thể trên mỗi quần thể)
Để đánh giá sự sai khác di truyền giữa các quần thể bò ở 8 huyện nói trên, chúng tôi đã tiến đánh giá thông qua 2 giá trị là FST (fixation index) và khoảng cách di truyền Ds theo Nei (1972). Trong đó giá trị FST thể hiện mức độ trao đổi di truyền (gen, alen) giữa các quần thể. Vì vậy, nếu giữa hai quần thể có mức độ trao đổi di truyền càng nhỏ thì khả năng phân ly và sai khác di truyền giữa 2 quần thể càng lớn (FST lớn). Ngƣợc lại nếu giữa 2 quần thể có sự trao đổi di truyền càng lớn thì khả năng phân ly và sai khác di truyền giữa hai quần thể càng nhỏ (FST nhỏ). Theo tác giả Nei (1978) [102], nếu giá trị FST < 0,05 đƣợc cho là sai khác di truyền nhỏ; 0,05 < FST < 0,15 đƣợc cho sai khác trung bình và FST > 0,15 đƣợc cho là sai khác cao. Kết quả phân tích ở bảng 3.5 cho thấy, giá trị FST giữa các quần thể bò ở 8 huyện dao động từ 0,001 đến 0,025 và các giá trị này đều nhỏ hơn 0,05. Tƣơng tự, kết quả phân tích giá trị khoảng cách di truyền (Ds) giữa các quần thể cũng cho thấy rất nhỏ (Bảng 3.6). Các kết quả này đã chỉ ra rằng sự sai khác di truyền giữa các quần thể bò phân bố ở 8 huyện là rất nhỏ và đặc biệt trong đó không thực sự có sai khác di truyền giữa quần thể bò ở các huyện: Quang Bình - Bắc Mê; Quang Bình - Quản Bạ; Quang Bình - Yên Minh; Quang Bình - Đồng Văn, Quang Bình - Méo Vạc, Hoàng Su Phì - Xín Mần (p> 0,05).
Bảng 3.5: Ma trận sai khác di truyền (FST) giữa các quần thể bò phân bố ở 8 huyện Quang Bình Bắc Mê Hoàng Su Phì Xín Mần Quản Bạ Yên Minh Đồng Văn Mèo Vạc Quang Bình 0,002 0,011 0,013 0,005 0,001 0,001 0,004 Bắc Mê NS 0,021 0,026 0,017 0,008 0,006 0,002 Hoàng Su Phì * * 0,002 0,008 0,011 0,011 0,019 Xín Mần * * NS 0,007 0,014 0,014 0,022 Quản Bạ NS * * * 0,003 0,007 0,011 Yên Minh NS * * * * 0,004 0,006 Đồng Văn NS * * * * * 0,004 Mèo Vạc NS * * * * * *
Bảng 3.6: Ma trận khoảng cách di truyền (Ds) giữa các quần thể bò phân bố ở 8 huyện theo Nei (1972)
Quang Bình Bắc Mê Hoàng Su Phì Xín Mần Quản Bạ Yên Minh Đồng Văn Mèo Vạc Quang Bình 0,043 0,083 0,084 0,055 0,045 0,042 0,033 Bắc Mê NS 0,081 0,091 0,067 0,042 0,031 0,022 Hoàng Su Phì * * 0,031 0,048 0,056 0,051 0,069 Xín Mần * * NS 0,040 0,058 0,052 0,075 Quản Bạ NS * * * 0,029 0,034 0,045 Yên Minh NS * * * * 0,025 0,030 Đồng Văn NS * * * * * 0,021 Mèo Vạc NS * * * * * *
(* Sự sai khác với mức ý nghĩa p <0, 05, NS: không có ý nghĩa)
Từ ma trận khoảng cách di truyền ở bảng 3.6, chúng tôi đã xây dựng cây phân loại mô tả mối quan hệ di truyền giữa các quần thể bò phân bố ở 8 huyện với hai dạng có gốc (rooted tree) và không gốc (unrooted tree) (Hình 3.4 và 3.5).
Ở cả hai cách thể hiện cây phân loại di truyền dạng có gốc (rooted tree) và không gốc (unrooted tree) cho thấy, các quần thể càng gần nhau về địa lý thì chúng có mối quan hệ di truyền gần nhau và ngƣợc lại. Trong đó, quần thể bò thuộc 2 huyện Hoàng Xu Phì và Xín Mần gần nhau nhất về khoảng cách địa lý tạo thành một nhóm gần nhau về mặt di truyền, tiếp đến lần lƣợt là các huyện tƣơng ứng theo khoảng cách địa lý là Quản Bạ, Yên Minh, Đồng Văn, Mèo Vạc, Bắc Mê. Riêng quần thể bò ở huyện Quang Bình, mặc dù có khoảng cách địa lý rất xa so với Đồng Văn và Mèo Vạc nhƣng lại có mối quan hệ di truyền gần nhau. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả điều tra, phỏng vấn tại chỗ của chúng tôi với các hộ chăn nuôi về nguồn gốc bò ở huyện Quang Bình là do đƣợc chuyển từ các huyện Đồng Văn và Mèo Vạc trong một chƣơng trình hỗ trợ của Nhà Nƣớc. Chƣơng trình này nhằm phát triển chăn nuôi bò cho các huyện phía Nam của tỉnh Hà Giang.
Hình 3.4: Cây phân loại thể hiện mối quan hệ di truyền giữa các quần thể bò ở 8 huyện dạng có gốc (rooted tree). Hoành độ của cây thể hiện khoảng cách di truyền,
các số giữa các nhánh là giá trị bootstrap
Hình 3.5: Cây phân loại thể hiện mối quan hệ di truyền giữa các quần thể bò ở 8 huyện dạng không gốc (unrooted tree). Độ dài các nhánh của cây thể hiện khoảng
3.1.2.5. Mối tương quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý
Chúng tôi đã tiến hành xác định mối tƣơng quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý bằng phép kiểm tra thống kê Mentel (Mentel test). Các kết quả cho thấy mối tƣơng quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý ở quần thể bò tại Hà Giang nghĩa về mặt thống kê (p < 0,01). Các quần thể bò càng gần nhau về mặt địa lý thì chúng có mối quan hệ di truyền càng gần nhau và ngƣợc lại các quần thể càng xa nhau về địa lý thì mối quan hệ di truyền càng xa nhau, tuy nhiên với hệ số tƣơng quan là không lớn (Hình 3.6). Kết quả của phép phân tích này cũng phù hợp với kết quả đã đƣợc trình bày ở hình 3.4 và 3.5.
Hình 3.6: Tƣơng quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách đại lý. a) Tƣơng quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý của quần thể bò ở 28 xã (R=0,34, p<0,01). b) Sau khi loại đi cá thể bò của xã Xuân Giang huyện Quang
Bình (R =0,5, p < 0,01).
Ở hình 3.6a, hệ số tƣơng quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý của toàn bộ mẫu bò trên 28 xã là R=0,34 và với ý nghĩa thống kê p< 0,01. Kết quả ở hình 3.6b cho thấy, hệ số tƣơng quan giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý đã tăng lên (R = 0,5, p < 0,01) sau khi chúng tôi loại đi các mẫu bò ở xã Xuân Giang của huyện Quang Bình do có nguồn gốc từ các huyện Đồng Văn và Mèo Vạc. Qua đó một lần nữa cho thấy, mặc dù xã Xuân Giang ở huyện Quang Bình và các xã ở huyện Đồng Văn và Mèo Vạc có khoảng cách địa lý rất xa nhau
Geographical distances (m)
0.0 2.0e+4 4.0e+4 6.0e+4 8.0e+4 1.0e+5 1.2e+5 1.4e+5
Ge net ic dis tan ce (Fst) -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 Geographical distance (m)
0.0 2.0e+4 4.0e+4 6.0e+4 8.0e+4 1.0e+5 1.2e+5 1.4e+5
Ge ne tic di stan ce (Fst) -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 a) b)
nhƣng khoảng cách di truyền giữa các cá thể bò ở các xã này lại không tăng nhƣ mong đợi.
Hà Giang có điều kiện địa lý đồi núi, giao thông đi lại khó khăn bản thân trong một xã các làng bản cô lập cách xa nhau, lẽ ra đây sẽ là một trong những nguyên nhân dẫn đến hạn chế sự trao đổi và phát tán gen (gene flow) giữa các xã, nhƣng qua kết quả phân tích thấy rằng sự sai khác di truyền giữa các xã là không cao (FST = 0,013), điều này chứng tỏ rằng mức độ phát tán hay trao đổi gen giữa các xã là rất lớn. Chúng tôi cho rằng nguyên nhân có thể do tập quán truyền thống của các đồng bào dân tộc nơi đây nhƣ việc cho, tặng động vật nuôi cho anh em trong gia đình và con cái làm của hồi môn sau khi cƣới. Ngoài ra, ở trung tâm các huyện và xã thƣờng có các phiên chợ mua bán động vật dẫn đến sự trao đổi, luân chuyển bò xảy ra thƣờng xuyên vì vậy đã làm tăng khả năng phát tán gen. Tuy vậy, sự phát tán và trao đổi gen trong quần thể bò tại Hà Giang càng giảm dần khi khoảng cách địa lý càng cách xa.
3.1.2.6. Đặc điểm cấu trúc di truyền quần thể bò ở Hà Giang
Kết quả phân tích cấu trúc di truyền bằng phần mềm STRUCTURE cho thấy, quần thể bò nuôi tại Hà Giang phân thành hai nhóm (quần thể phụ) khác nhau về di truyền. Kết quả đƣợc trình bày ở hình 3.7 và 3.8.
-44000 -43500 -43000 -42500 -42000 -41500 -41000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K L n P r( X /K )
Hình 3.7: Kết quả phân tích khả năng phân chia thành các nhóm trong quần thể bò ở Hà Giang bằng phần mềm STRUCTURE. Chạy lặp lại 10 lần cho mỗi nhóm (K)
Hình 3.7 thể hiện kết quả phân tích xác suất quần thể đƣợc phân thành các nhóm (cluster) khác nhau về di truyền đối với mỗi giá trị K (số nhóm). Tại giá trị giá thiết K=1 (một nhóm) thì giá trị LnPr(X/K) nhỏ, với K=2 (hai nhóm) giá trị LnPr(X/K) đạt lớn nhất, với K=3 thì giá trị này lại giảm đi. Khi giả thiết số nhóm K càng tăng thì giá trị LnPr(X/K) càng giảm và không đồng nhất giữa các lần chạy lặp lại với mỗi giá trị K.
Sau khi tiến hành chạy lặp lại tại giá trị K=2, chúng tôi thu đƣợc kết quả về tỷ lệ hệ gen của bò tại mỗi xã nghiên cứu đƣợc chỉ định thuộc các nhóm tƣơng ứng ở bảng 3.7. Từ kết quả ở bảng 3.7 chúng tôi đã mô phỏng cấu trúc di truyền của quần thể bò nuôi tại Hà Giang ở hình 3.8. Trong đó tỷ lệ hệ gen thuộc nhóm bò thứ nhất tập trung chủ chính ở các xã của huyện Hoàng Su Phì, Xín Mần và xã Tân Nam của huyện Quang Bình, thuộc tiểu sinh thái vùng cao núi đất. Tỷ lệ hệ gen thuộc nhóm bò thứ hai tập trung chính ở các huyện phía Bắc nhƣ Đồng Văn và Mèo Vạc, thuộc tiểu sinh thái vùng cao núi đá. Ở các huyện Quản Bạ, Yên Minh và Bắc Mê tỷ lệ hệ gen thuộc nhóm bò thứ nhất và nhóm thứ hai là ngang nhau. Trong đó, hai xã Yên Phong và Yên Cƣờng thuộc huyện Bắc Mê có tỷ lệ hệ gen thuộc nhóm bò thứ hai cao, giống với bò ở Đồng Văn và Mèo Vạc. Kết quả này phù hợp với kết quả phỏng vấn tại chỗ của chúng tôi đối với các hộ chăn nuôi ở những xã này. Trƣớc đây họ sinh sống ở các huyện Đồng Văn và Mèo Vạc sau đó đã di chuyển xuống huyện Bắc Mê khi xảy ra chiến tranh biên giới giữa hai nƣớc Việt Nam và Trung Quốc năm 1979. Khi di chuyển, họ mang theo các loài vật nuôi mà trong đó bò là con vật nuôi chính và quan trọng nhất. Chính vì vậy, một số bò nuôi ngày nay ở xã Yên Phong và Yên Cƣờng thuộc huyện Bắc Mê có mối quan hệ di truyền gần với bò nuôi ở các huyện Đồng Văn và Mèo Vạc. Do đó chúng tôi cho rằng nguyên nhân chính dẫn đến hình thành các nhóm bò (quần thể phụ) khác nhau về di truyền trong quần thể bò tại Hà Giang có thể là do sự phân cách về địa lý.
Mặt khác, khi phân tích sự phân bố khu vực sinh sống của các cộng đồng dân tộc ở Hà Giang chúng tôi còn nhận thấy, ở các huyện Hoàng Su Phì và Xín Mần
chủ yếu là ngƣời dân tộc Nùng và Dao sinh sống còn ở các huyện Đồng Văn và Mèo Vạc chủ yếu là ngƣời H’mông sinh sống.
Bảng 3.7: Tỷ lệ hệ gen bò tại các xã nghiên cứu đƣợc chỉ định thuộc nhóm 1 và 2
Huyện Xã Số cá thể bò Tỷ lệ thuộc nhóm 1 Tỷ lệ thuộc nhóm 2 Đồng Văn Lũng Cú 30 0,280 0,720 Đồng Văn Ma Lé 4 0,231 0,769 Đồng Văn Thái Phìn Tủng 30 0,374 0,626 Đồng Văn Phố cáo 28 0,509 0,491 Đồng Văn Sáng Tủng 22 0,422 0,578 Mèo Vạc Lũng Phù 30 0,256 0,744
Mèo Vạc Khâu Vai 35 0,297 0,703
Mèo Vạc Tát Ngà 23 0,349 0,651
Mèo Vạc Nậm Ban 7 0,267 0,733
Yên Minh Na Khê 18 0,567 0,433
Yên Minh Lũng Hồ 30 0,383 0,617
Yên Minh Du già 22 0,377 0,623
Quản Bạ Bát Đại Sơn 25 0,659 0,341
Quản Bạ Tùng Vai 12 0,722 0,278
Quản Bạ Quyết Tiến 19 0,563 0,437
Quản Bạ Lùng Tám 18 0,607 0,393
Bắc Mê Giáp Trung 8 0,509 0,491
Bắc Mê Minh Ngọc 5 0,522 0,478
Bắc Mê Yên Phong 26 0,179 0,821
Bắc Mê Yên Cƣờng 11 0,159 0,841 Hoàng Su Phì Pố Lồ 11 0,697 0,303 Hoàng Su Phì Pờ Ly Ngài 21 0,810 0,190 Xín Mần Nà Xỉn 5 0,712 0,288 Xín Mần Chí Cà 52 0,840 0,160 Xín Mần Sán Xà Hồ 11 0,845 0,155 Xín Mần Quảng Nguyên 4 0,881 0,119
Quang Bình Tân Nam 6 0,845 0,155
3.1.2.7. Tính đa dạng di truyền hệ gen ty thể
Sau khi tiến hành giải và phân tích trình tự ADN vùng D-loop ty thể từ sản phẩm PCR của 26 mẫu bò ở Hà Giang chúng tôi thu đƣợc đoạn trình tự nucleotide có độ dài 530 bp trên độ dài 990 bp của sản phẩm PCR. Đoạn trình tự này có vị trí từ nucleotide 15813 đến 16343 của toàn bộ trình tự ADN ty thể đƣợc công bố bởi Anderson và cộng sự (1982) [15] với mã truy nhập trên ngân hàng gen Quốc tế là V00654.
So sánh trình tự vùng D-loop đồng thời của 67 mẫu bò bao gồm: bò ở Hà Giang (26 mẫu); Hàn Quốc (4 mẫu bò vàng); Nhật Bản (9 mẫu bò đen), Ấn Độ (6 mẫu gồm các giống Harianna, Sahiwal, Tharparkar); Châu Phi (8 mẫu gồm các giống: Butana, Fulani, Kenana và N’Dama); Châu Âu (12 mẫu gồm các giống: Aberdeen Angus, Charolais, Friesian, Here ford, Jersey và Simantal) và 2 mẫu đối chứng của bò có u Bos indicus và không có u Bos taurus, kết quả cho thấy xuất hiện 39 kiểu haplotype và có 50 điểm đa hình giữa các haplotype. Trong số 26 mẫu bò ở Hà Giang, chúng tôi đã xác định đƣợc 14 haplotype và giữa các haplotype này có 34 điểm đa hình (polymophic site). Các kết quả đƣợc trình bày ở hình 3.9.
Qua hình 3.9 cho thấy trình tự ADN vùng D-loop ty thể ở quần thể bò ở Hà Giang đƣợc tách biệt thành hai nhóm (ký hiệu là H’mông 1 và H’mông 2): nhóm H’mông 1 gồm các mẫu có ký hiệu: VN1, VN14, VN8, VN11 VN17, VN14, VN22, VN23, V25, có trình tự của loài phụ Bos taurus (không có u) ; nhóm H’mông 2 gồm các mẫu: VN20, VN18, VN24, VN10, VN4, có trình tự của loài phụ Bos indicus
(bò có u). Trong số 26 mẫu bò H’mông đƣợc phân tích ngẫu nhiên, kết quả cho thấy có 14 mẫu thuộc loài phụ Bos indicus và 12 mẫu thuộc loài phụ Bos taurus với tỷ lệ tƣơng ứng là 54% và 46 % (Hình 3.10).
Hình 3.9: Sự đa dạng trình tự vùng D-loop ty thể của 67 mẫu bò phân tích. Ký hiệu của các mẫu đƣợc thể hiện ở cột thứ nhất: EU (Châu Âu); AF (Châu Phi); JP (Nhật Bản); KR (Hàn Quốc); VN (Viêt Nam); IN (Ấn Độ). V00654 và NC005971 tƣơng ứng là trình tự ADN ty thể chuẩn của mẫu bò Bos taurus và bò Bos indicus. Ký hiệu
3.1.2.8. Mối quan hệ di truyền của bò ở Hà Giang với mốt số quần thể bò khác