ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Đức Hiếu

XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ
HỆ GENE TY THỂ HOÀN CHỈNH CỦA
GIỐNG LỢN Ỉ TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội –2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Đức Hiếu

XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ
HỆ GENE TY THỂ HOÀN CHỈNH CỦA
GIỐNG LỢN Ỉ TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành

: Sinh học thực nghiệm

Mã số

: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Võ Thị Bích Thủy
TS. Hoàng Thị Mỹ Hạnh

Hà Nội –2016


Lời cảm ơn
Trước tiên, tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Võ Thị Bích Thủy và TS.
Hồng Thị Mỹ Hạnh những người đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt q trình
nghiên cứu, thực hiện luận văn thạc sĩ này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS. Nghiêm Ngọc Minh, người đã
luôn tạo điều kiện nghiên cứu tốt nhất cho tôi, cũng như luôn quan tâm, giúp đỡ và
trao đổi những kinh nghiệm quý báu trong suốt q trình nghiên cứu.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến PGS. TS. Nguyễn Lai Thành, người đã giúp
đỡ, định hướng ban đầu cho tôi trong thời gian tôi học tập tại trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, và bạn bè tơi vì đã ln
bên tơi trong cơng việc cũng như ngoài cuộc sống.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Học viên cao học

Nguyễn Đức Hiếu

.


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................... v
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 2
1.1.

Giới thiệu về giống lợn Ỉ..................................................................................... 2

1.1.1. Nguồn gốc giống vật nuôi ............................................................................... 2
1.1.2. Giống lợn nhà (Sus scrofa) ............................................................................. 2
1.1.3. Giống lợn Ỉ ...................................................................................................... 3
1.2. Tầm quan trọng của các nghiên cứu về lợn tại Việt Nam ..................................... 6
1.3. Marker trong nghiên cứu đa dạng di truyền .......................................................... 7
1.3.1. Cấu trúc hệ gen ty thể...................................................................................... 9
1.3.2. Ty thể trong nghiên cứu đa dạng di truyền ................................................... 10
1.4. Phƣơng pháp giải trình tự Sanger ........................................................................ 12
1.5. Phƣơng pháp phân tích sự chủng loại phát sinh .................................................. 17
1.5.1. Cây chủng loại phát sinh ............................................................................... 17
1.5.2. Phương pháp Bayesian.................................................................................. 19
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................... 21
2.1. Đối tƣợng ............................................................................................................. 21
2.2. Vật liệu và trang thiết bị ...................................................................................... 21
2.3. Phƣơng pháp ........................................................................................................ 21
2.3.1. Thu mẫu ......................................................................................................... 21
2.3.2. Tách chiết mẫu DNA tổng số (với nguồn mẫu là máu). ................................ 21

2.3.3. Thiết kế mồi ................................................................................................... 22
2.3.4. Khuếch đại trình tự hệ gen ty thể bằng kỹ thuật PCR ................................... 23
2.3.5. Giải trình tự trên máy ABI 3500 ................................................................... 24


2.3.6. Xử lí kết quả giải trình tự .............................................................................. 25
2.3.7. Phân tích trình tự .......................................................................................... 26
2.3.8. Phân tích sự chủng loại phát sinh ................................................................. 26
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 27
3.1. Thu thập và giải trình tự hệ gen ty thể lợn Ỉ ........................................................ 27
3.1.1. Thu mẫu ......................................................................................................... 27
3.1.2. Tách chiết DNA tổng số................................................................................. 27
3.1.3. Khuếch đại hệ gen ty thể ............................................................................... 28
3.1.4. Tinh sạch sản phẩm PCR .............................................................................. 31
3.1.5. Kiểm tra kết quả giải trình tự ........................................................................ 32
3.2. Phân tích hệ gen ty thể lợn Ỉ ................................................................................ 32
3.2.1. Dự đoán gen ty thể ........................................................................................ 33
3.2.2. Kết quả sắp xếp trình tự ................................................................................ 42
3.2.3. Cây chủng loại phát sinh sử dụng trình tự hồn chỉnh ................................. 46
3.2.4. Cây chủng loại phát sinh sử dụng trình tự D loop ........................................ 47
3.2.5. Sự chủng loại phát sinh ở Sus scrofa ............................................................ 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 54
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 65


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Khối lượng lợn Ỉ và Ỉ pha qua các mốc tuổi (kg) ............................................ 4
Bảng 1.2. Khối lượng lợn Ỉ pha và Ỉ mỡ ......................................................................... 5
Bảng 2.1. Trình tự mồi PCR .......................................................................................... 22

Bảng 2.2. Thành phần phản ứng PCR .......................................................................... 24
Bảng 2.3. Thành phần phản ứng giải trình tự ............................................................... 25
Bảng 3.1. Cấu trúc của hệ gen ty thể lợn Ỉ ................................................................... 34
Bảng 3.2. Khu vực địa lý và các thơng số thành phần trình tự của các giống lợn ....... 38


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc của ba loại đường năm carbon ribose, deoxyribose và
dideoxyribose ................................................................................................................ 13
Hình 1.2. Sơ đồ phản ứng giải trình tự Sanger. Ở đây, các mồi giải trình tự được gắn
phóng xạ và các phản ứng tạo ra các đoạn trình tự bổ sung với khn DNA .............. 14
Hình 1.3. Cấu trúc và phổ phát xạ huỳnh quang của bốn loại dye succinylfluorescein
được phát triển bởi DuPont .......................................................................................... 15
Hình 1.4. Sơ đồ biểu diễn của một hệ thống giải trình tự DNA mao quản ................... 16
Hình 3.1. Hình ảnh các cá thể lợn Ỉ .............................................................................. 27
Hình 3.2. DNA tổng số được tách từ mẫu máu lợn Ỉ .................................................... 28
Hình 3.3. Sản phẩm PCR khuếch đại các mồi 1-30 với nhiệt độ gắn mồi 54oC ........... 29
Hình 3.4. Sản phẩm PCR khếch đại tại nhiệt độ gắn mồi 53oC và 51oC ...................... 30
Hình 3.5. Kết quả tinh sạch sản phẩm PCR hệ gen ty thể ............................................ 31
Hình 3.6. Ví dụ cho phần kết quả giải trình tự đủ độ tin cậy và được lựa chọn ........... 32
Hình 3.7. Cấu trúc dạng vòng của hệ gen ty thể lợn Ỉ được xây dựng bởi phần mềm
GenomeVX ..................................................................................................................... 33
Hình 3.8. Cấu trúc bậc hai của 22 loại tRNA được mã hóa trên hệ gen ty thể lợn Ỉ .... 41
Hình 3.9. Một phần trình tự D loop của lợn Ỉ và các giống lợn đã được công bố sau khi
tiến hành sắp xếp. ........................................................................................................... 43
Hình 3.10. Một phần trình tự hoàn chỉnh của lợn Ỉ và các giống lợn đã được công bố
sau khi tiến hành sắp xếp .............................................................................................. 44
Hình 3.11. Cây chủng loại phát sinh sử dụng trình tự hồn chỉnh được phân tích theo
phương pháp Bayesian .................................................................................................. 47
Hình 3.12. Cây chủng loại phát sinh sử dụng trình tự D loop được phân tích theo

phương pháp Bayesian .................................................................................................. 49


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DNA

Deoxyribonucleic acid

RNA

Ribonucleic acid

tRNA

RNA vận chuyển

rRNA

RNA ribosome

P:C:I

Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol

RFLP

Restriction fragment length polymorphism

WB

bp
SNP

Giống lợn hoang
Base pair
Đa hình nucleotide đơn (single nucleotide polymorphism)


MỞ ĐẦU
Lợn Ỉ đã từng là một giống lợn đƣợc nuôi rất phổ biến tại các tỉnh Bắc Bộ của
Việt Nam. Giống lợn này mang nhiều đặc điểm di truyền quý nhƣ mắn đẻ, khả năng
chống chịu bệnh tốt, chất lƣợng thịt thơm ngon. Tuy nhiên do kích thƣớc nhỏ, tốc độ
sinh trƣởng chậm, khơng kinh tế, vì vậy số lƣợng lợn Ỉ đƣợc nuôi đang ngày một giảm
đi và giống này có nguy cơ sẽ biến mất. Là một trong những nghiên cứu đầu tiên về di
truyền phân tử đối với giống lợn Ỉ, trong nghiên cứu này chúng tơi lựa chọn phƣơng
pháp giải trình tự tồn bộ hệ gen ty thể làm công cụ nghiên cứu nguồn gốc di truyền
của lợn Ỉ. Hệ gen ty thể rất dễ khuếch đại, kích thƣớc nhỏ, bên cạnh đó chúng cịn đƣợc
coi là dấu hiệu phân tử (marker) trong lĩnh vực đa dạng sinh học. Những kết quả trong
nghiên cứu này sẽ trở thành cơ sở phân phục vụ cho các hoạt động bảo tồn nguồn gen
cũng nhƣ các nghiên cứu sâu hơn về di truyền phân tử trên đối tƣợng lợn Ỉ. Mục tiêu và
phƣơng pháp này đã đƣợc chúng tôi thực hiện trong đề tài “Xác định và phân tích trình
tự hệ gen ty thể hồn chỉnh của giống lợn Ỉ tại Việt Nam”.


Luận văn thạc sĩ

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về giống lợn Ỉ
1.1.1. Nguồn gốc giống vật ni
Q trình thuần hóa vật ni đƣợc diễn ra khoảng 8,000 - 10,000 năm trƣớc tại

Tây Nam Á, Đông Á và Châu Mỹ, [16]. Điều này khơng hồn tồn là ngẫu nhiên bởi
tại thời điểm đó, sau khi Kỷ băng hà (12,200–11,100 năm trƣớc) kết thúc, khí hậu bắt
đầu trở nên ấm hơn và theo mùa hơn. Một số quần thể ngƣời bắt đầu phát triển nhanh
chóng và trở thành các trung tâm dân cƣ, hình thành nên các khu vực quan trọng. Quá
trình định cƣ này thƣờng diễn ra tại các khu vực đất đai màu mỡ tự nhiên, thích hợp
cho nơng nghiệp, hoặc tại các vị trí nằm giữa các vùng đất rộng lớn, đóng vai trị liên
kết các vùng đất này lại với nhau, và là điểm dừng chân của những ngƣời di cƣ. Sự
tăng lên của cả dân số bản địa và di cƣ đã khiến nhu cầu cung cấp thực phẩm tăng lên,
kích thích kinh tế nơng nghiệp và các q trình thuần hóa các giống nơng nghiệp [43,
72, 82].
Ba khu vực Tây Nam Á (Vùng Trăng lƣỡi liềm màu mỡ và rìa phía đơng của nó,
hƣớng về phía lƣu vực Ấn Độ) [77], Đơng Á (Trung Quốc và các nƣớc phía nam Trung
Quốc) và khu vực dãy Andean của Nam Mỹ [16] đƣợc coi là các khu vực chính diễn ra
q trình thuần hóa giống vật ni. Gia súc, cừu, dê, lợn và trâu đƣợc thuần hóa tại hai
khu vực châu Á, trong khi lạc đà không bƣớu và lạc đà Alpaca đƣợc thuần hóa ở Nam
Mỹ. Ngựa là ngoại lệ, chúng đƣợc thuần hóa tại các khu vực độc lập phía bắc, ngồi ra
ngựa dƣờng nhƣ là lồi gia súc lớn đƣợc thuần hóa gần đây nhất (khoảng 6000 năm
trƣớc) [39, 93].
1.1.2. Giống lợn nhà (Sus scrofa)
Giống lợn nhà hiện nay (Sus scrofa) bắt nguồn từ hai nhóm lợn rừng hoang dại.
Đó là lợn rừng Châu Âu (Sus scrofaferus) và lợn rừng Châu Á (Sus orientalis, Sus
cristatus sus vittatus) đƣợc con ngƣời thuần hoá trong thời gian dài mà thành. Căn cứ
vào hình dáng của tai, ngƣời ta chia cả hai nhóm lợn nguyên thuỷ Châu Âu và Châu Á

Nguyễn Đức Hiếu

2

K23 Sinh học thực nghiệm



Luận văn thạc sĩ

thành hai loại: Lợn tai dài và lợn tai ngắn. Giống lợn lai cổ đại là do giống lợn nguyên
thuỷ Châu Âu và nguyên thuỷ Châu Á tạp giao mà thành. Giống lợn này đƣợc nuôi chủ
yếu tại các nƣớc dọc theo Địa Trung Hải. Trong đó lấy giống lợn lông xoăn Roman và
lợn ở bán đảo Balkan lai với lợn Trung Quốc là giống thành thục sớm, phẩm chất thịt
ngon, mềm, ở đời sau cho tự giao và hình thành giống lợn lai cổ đại. Các giống lợn nhà
nuôi hiện nay là do các giống lợn Cổ đại trƣớc kia thông qua các phƣơng pháp tạp giao
cải lƣơng khác nhau mà dần hình thành nên [5].
1.1.3. Giống lợn Ỉ
a. Đặc điểm của giống lợn Ỉ


Nguồn gốc xuất xứ
Lợn Ỉ có nguồn gốc từ giống lợn Ỉ mỡ ở miền Bắc Nam Định. Qua một thời gian

dài, giống lợn Ỉ mỡ đã tạp giao với các nhóm giống lợn khác trở thành giống lợn Ỉ ngày
nay với hai loại hình chính là Ỉ mỡ và Ỉ pha.


Phân bố
Trƣớc những năm 70 lợn Ỉ đƣợc nuôi hầu nhƣ ở khắp các tỉnh đồng bằng Bắc bộ

nhƣ Nam Định, Hà Nam, Hà Tây, Hƣng Yên, Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Dƣơng, Thái
Bình, Quảng Ninh, Ninh Bình, Thanh Hố, Hải Phịng. Vị trí phổ biến của nó dần dần
phải nhƣờng cho lợn Móng Cái có sức sinh sản tốt hơn, và từ cuối những năm 70 lợn Ỉ
thu hẹp dần lại số lƣợng nhƣ ngày nay, chỉ cịn sót lại ở một số xã của tỉnh Thanh Hoá.
b. Đặc điểm sinh học



Đặc điểm ngoại hình: Lợn Ỉ có nhiều loại hình trong đó phổ biến là Ỉ mỡ và Ỉ

pha.
Lợn Ỉ mỡ: Lợn Ỉ mỡ cũng có lơng da đen bóng, đa số có lơng nhỏ thƣa, một số
có lơng rậm (lơng móc) nhƣ Ỉ pha. Đầu hơi to, khi béo trán dô ra, mặt nhăn nhiều, nọng
cổ và má sệ từ khi lợn 5-6 tháng tuổi, mắt híp, mõm to bè và ngắn, môi dƣới thƣờng
dài hơn môi trên, lợn nái càng già mõm càng dài và cong lên nhƣng luôn ngắn hơn Ỉ
pha. Vai nở, ngực sâu, thân mình ngắn hơn Ỉ pha, lƣng võng, khi béo thì trơng ít võng

Nguyễn Đức Hiếu

3

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

hơn, bụng to sệ, mông nở từ lúc 2-3 tháng, phía sau mơng hơi cúp. Chân thấp hơn Ỉ
pha, lợn thịt hoặc hậu bị có hai chân trƣớc thẳng, hai chân sau hơi nghiêng, lợn nái thì
thƣờng đi chữ bát, hai chân sau yếu.
Lợn Ỉ pha: Lợn Ỉ pha có lơng da đen bóng, đa số có lơng nhỏ thƣa, một số có
lơng rậm lơng móc). Đầu to vừa phải, trán gần phẳng, mặt ít nhăn, khi béo thì nọng cổ
và má chảy sệ, mắt híp. Mõm to và dài vừa phải, lợn nái càng già mõm càng dài và
cong lên. Vai nở vừa phải, từ 8-9 tháng vai bằng hoặc lớn hơn mơng, ngực sâu. Thân
mình dài hơn so với ỉ mỡ, lƣng đa số hơi võng, khi béo thì trơng phẳng, bụng to, mơng
lúc nhỏ hơi lép về phía sau, từ 6-7 tháng mơng nở dần. Chân thấp, lợn thịt hoặc hậu bị
thì hai chân trƣớc tƣơng đối thẳng, hai chân sau hơi nghiêng, lợn nái thì nhiều con đi
vịng kiềng hoặc chữ bát [1].

c. Khả năng sản xuất


Khả năng sinh trƣởng
Khả năng sinh trƣởng và tầm vóc của hai nịi lợn Ỉ pha và Ỉ mỡ là tƣơng đƣơng

nhau, chúng đƣợc thể hiện qua khối lƣợng và kích thƣớc các chiều của chúng ở các
bảng sau (bảng 1.1 và 1.2):
Bảng 1.1. Khối lượng lợn Ỉ và Ỉ pha qua các mốc tuổi (kg) [1]
Lợn Ỉ pha

Tháng tuổi

Lợn Ỉ mỡ

Trung bình

Biến động

Trung bình

Biến động

Sơ sinh

0.425

0.25-0.77

1


2.034

1.1-3.8

2

4.401

2.0-6.6

4.528

2.0-7.0

3

7.525

5.0-12.0

7.3

4.5-11.7

6

24.9

18.0-42.0


22.5

15.5-40.0

9

39.9

30.0-55.0

41.3

28.0-52.0

12

48.2

40.0-66.0

Nguyễn Đức Hiếu

4

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ


Bảng 1.2. Khối lượng lợn Ỉ pha và Ỉ mỡ [1]
Giống lợn
Lợn Ỉ pha

Lợn Ỉ mỡ



Năm tuổi

Khối lƣợng

Cao

Dài thân

Vịng ngực

(kg)

(cm)

(cm)

(cm)

1

38.4


39.5

77.7

74.9

2

44.4

41.5

83.9

81.4

3

48.4

42.9

90

84.7

>3

49.4


44.1

95.6

87.6

1

36.3

38.8

75.6

73.5

2

42.2

40.5

82

80.5

3

46.5


42

88.7

83.5

>3

49.3

42.6

91.5

86.3

Khả năng sinh sản
Lợn đực Ỉ có hiện tƣợng nhảy cái rất sớm, ngay từ lúc 3 - 4 tuần tuổi đã tập nhảy

lên lƣng cái, đến 40 ngày tuổi tinh trùng đã có khả năng thụ thai, tuy nhiên tuổi sử
dụng để phối tốt nhất là từ 6 tháng tuổi, lƣợng tinh xuất một lần trung bình từ 50 - 100
ml, thời gian sử dụng đực giống tốt nhất trong 2 - 3 năm.
Lợn cái Ỉ 4 - 5 tháng tuổi là động dục và có khả năng thụ thai, tuy nhiên tuổi
phối giống tốt nhất là khoảng 7 tháng tuổi. Chu kỳ động dục của lợn Ỉ trung bình trong
khoảng 19 - 20 ngày (biến động từ 17 đến 24 ngày). Thời gian động dục trung bình 3 4 ngày, thời điểm phối giống tốt nhất là ngày động dục thứ hai. Thời gian mang thai
trung bình trong khoảng 110 - 115 ngày.
Ở đàn lợn Ỉ Thanh Hóa, lợn cái thành thục về tính sớm, lúc 3 tháng tuổi có biểu
hiện động dục, 4 tháng tuổi có khả năng thụ thai. Chu kỳ động dục thƣờng từ 19 - 21
ngày, thời gian động dục kéo dài 4 - 5 ngày (biến động 3 - 8 ngày). Tuổi phối giống
đầu tiên tốt nhất là 8 tháng tuổi, lúc đó khối lƣợng cơ thể đạt 35 - 40 kg. Thời gian


Nguyễn Đức Hiếu

5

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

mang thai trung bình là 110 ngày, số con đẻ ra trung bình đạt 8.8 - 11.3 con/ lứa và con
cái có tuổi sử dụng có thể tới 10 - 11 năm [1].
1.2. Tầm quan trọng của các nghiên cứu về lợn tại Việt Nam
Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp với 80% dân số sống ở nông thôn và 70%
lấy nông nghiệp làm nguồn kinh tế chính của họ [62]. Trong lĩnh vực nơng nghiệp,
trồng lúa nƣớc và chăn nuôi lợn đƣợc liên kết chặt chẽ với đời sống của ngƣời nông
dân Việt Nam. Chăn nuôi ln chiếm một vị trí quan trọng trong hệ thống nơng nghiệp
Việt Nam nói chung và ở các gia đình nơng thơn nói riêng [21].
Chăn ni lợn là một nghề truyền thống ở Việt Nam, đóng một vai trị chủ chốt
đối với đời sống kinh tế và văn hóa của ngƣời nông dân [49]. Lợn đƣợc nuôi giữ lâu
đời và vô cùng phổ biến, trở thành một trong những giống vật nuôi quan trọng nhất.
Phần lớn chăn nuôi lợn ở Việt Nam là chăn ni nhỏ. Có tới 80% sản lƣợng thịt lợn
đến từ các cơ sở chăn nuôi nhỏ với một đến hai lợn nái và dƣới mƣời con lợn nuôi lấy
thịt [48]. Trong khu vực chăn nuôi, nuôi nhỏ lẻ tại miền Bắc Việt Nam chiếm tới 41%
tổng thu nhập từ lợn, đóng góp chủ yếu từ các khu vực dân tộc thiểu số [38].
Lợn đƣợc nuôi nhỏ lẻ vừa để bán vừa để phục vụ tiêu dùng cho chính các hộ gia
đình. Do đó, chúng quan trọng ở nhiều khía cạnh nhƣ cung cấp hàng hóa cho kinh tế,
tăng cƣờng thu nhập, tạo công ăn việc làm bảo đảm sinh kế cho ngƣời nông dân, cải
thiện chất lƣợng bữa ăn cho gia đình. Tại các khu vực miền núi, ni lợn gắn bó chặt
chẽ với văn hóa truyền thống, phong tục tập quán của các dân tộc thiểu số, nhƣ các

ngày lễ hội đón năm mới hay các dịp đặc biệt trong suốt một năm [35].
Số lƣợng lợn tại Việt Nam trong những năm gần đây đã tăng lên nhanh chóng.
Năm 2001, số lƣợng lợn đƣợc ni là khoảng 21,8 triệu con, và đạt xấp xỉ 24,7 triệu
con vào năm 2005, tăng bình quân 6,3% một năm. Năm 2005, 2,3 triệu tấn thịt lợn
đƣợc tạo ra, và 2006 là 2,4 triệu tấn, chiếm lần lƣợt 81% và 71,5% tổng sản lƣợng thịt
của các năm tƣơng ứng [71]. Hơn 90% lƣợng thịt lợn đƣợc cung cấp trong nƣớc bởi
các hộ nông dân và hơn 98% các hộ gia đình Việt Nam tiêu thụ sản phẩm thịt lợn [6].

Nguyễn Đức Hiếu

6

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

Đặc biệt là tại các hộ gia đình ở các tỉnh miền núi, phần lớn các hộ đều sử dụng chính
sản phẩm thịt họ ni.
Một số nghiên cứu đã đƣợc tiến hành để đánh giá hiệu suất của các giống lợn tại
các trang trại và các trung tâm giống về các giống ngoại lai, các giống lai và một số đặc
điểm của các giống bản địa nhƣ khả năng sinh sản, sinh trƣởng, cũng nhƣ phần trăm
thịt nạc [2-4]. Do điều kiện chăn nuôi nhỏ, hiệu suất của chăn ni lợn tại Việt Nam
nhìn chung vẫn ở mức thấp.
Những thông tin di truyền về các giống lợn bản địa Việt Nam còn khá hạn chế.
Mặc dù việc phân biệt các giống bản địa Việt Nam có thể đƣợc thực hiện thơng qua các
đặc điểm hình thái rất riêng biệt của chúng, nhƣng thông tin về di truyền vẫn hết sức
quan trọng. Chúng giúp kiểm soát tốt hơn, chính xác hơn các giống và có thể tìm ra
mối liên hệ giữa chúng với các tính trạng q. Ngồi ra, những nghiên cứu đánh giá
năng suất, chất lƣợng thịt và liên hệ chúng với sự đa dạng di truyền của các giống lợn

vẫn chƣa đƣợc thực hiện nhiều ở Việt Nam.
1.3. Marker trong nghiên cứu đa dạng di truyền
Việc áp dụng di truyền phân tử trong nghiên cứu đa dạng di truyền có thể tác
động lớn tới hiểu biết của chúng ta về những sự kiện đã từng diễn ra. Cụ thể, các
nghiên cứu gần đây cho phép tìm ra tổ tiên của các loài gia súc hiện nay cũng nhƣ q
trình phát triển chăn ni trong hàng ngàn năm qua [56, 77]. Những thông tin thú vị
này đã cho chúng ta hiểu biết thêm về sự sống, đặc biệt là cách thức con ngƣời tạo nên
sự đa dạng sinh học nông nghiệp trong một khoảng thời gian tƣơng đối ngắn. Hơn nữa,
kết hợp các nghiên cứu tiến hóa ở ngƣời [30], vật nuôi [73, 80] và cây trồng [77] có thể
cung cấp cho chúng ta một cái nhìn toàn diện về xã hội loài ngƣời trên khắp thế giới.
Cho đến nay vẫn có rất nhiều tranh luận giữa các nhà khảo cổ học động vật về
thời điểm xuất hiện và thời gian của những thay đổi trong cấu trúc tuổi, giới tính của
các quần thể động vật thuần hóa [7, 101]. Điều này để lại những câu hỏi mở về những
quần thể dƣới lồi hoặc thậm chí các lồi tổ tiên hoang dã đã đƣợc thuần hóa và mức

Nguyễn Đức Hiếu

7

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

độ đóng góp của chúng vào nguồn gen hiện đại ngày nay. Nghiên cứu phân tử cho
phép trả lời các câu hỏi đó, các dấu hiệu DNA có thể đƣợc áp dụng và nghiên cứu
chủng loại phát sinh, đa dạng quần thể, xác định di truyền của cá thể, đƣợc phát triển từ
những năm 1970 [41, 86] nhƣng chỉ đƣợc áp dụng phổ biến cho các nghiên cứu động
vật thuần hóa và đa dạng từ những năm đầu thập niên 1990 [54, 56].
Một trong những mối quan tâm toàn cầu hiện nay là sự mất dần của đa dạng

sinh học nông nghiệp khi phải đối mặt với những áp lực ngày càng tăng của quá trình
canh tác hiện đại. Việc xây dựng các khái niệm về tạo giống hiện đại từ giữa những
năm 1800 đã gây ra nhƣng thay đổi đáng kể trong lĩnh vực chăn nuôi, đặc biệt là ở mức
độ quy mô lớn [66]. Hệ quả là ngƣời nông dân dần dần thay thế các giống vật ni bản
địa ít hiệu quả bằng các giống quốc tế có năng suất cao., do vậy một lƣợng đáng kể gia
súc đã biến mất hoặc đang bị đe dọa [90]. Những dữ liệu này cũng cho thấy tầm quan
trọng của việc quản lý và bảo tồn các nguồn gen động vật và thực vật ngày nay. Nhiều
sự đa dạng đang mất đi mà không rõ nguyên nhân, bao gồm số lƣợng lớn các giống vật
nuôi, mà không hề đƣợc quản lý và thống kê tại thời điểm hiện tại trong khi sự đa dạng
sinh học này có thể chứa những vật liệu di truyền (ví dụ nhƣ các lồi thích nghi bản
địa) có giá trị cho sản xuất trong tƣơng lai. Có khả năng là một lƣợng lớn các giống
đang và sẽ tiếp tục biến mất trƣớc khi các đặc điểm cũng nhƣ tiềm năng của chúng
đƣợc nghiên cứu và đánh giá. Do đó, trong hồn cảnh này, những chiến lƣợc để bảo
tồn đa dạng gia súc là rất quan trọng và các dữ liệu nghiên cứu phân tử của các giống
vật ni có thể sẽ trở thành cơ sở hỗ trợ việc bảo tồn sự đa dạng [16] .
Để xác định đƣợc nguồn gốc thuần hóa của một lồi vật ni, các nhà khoa học
phải dựa vào một số dấu hiệu phân tử. Các marker này cần có một số đặc điểm, đầu
tiên, nó nên đủ bảo thủ để cho phép xác định các đơn vị phân loại hoặc quần thể từ
mức loài trở xuống. Thứ hai, nó vẫn đủ đa dạng theo phạm vi địa lý của lồi để có thể
xác định gần đúng sự phân bố của q trình thuần hóa. Thứ ba, các dấu hiệu phân tử
nên tiến hóa nhƣng với tỉ lệ khơng đổi, cho phép xác định thời điểm nguồn gốc của một

Nguyễn Đức Hiếu

8

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ


đa hình. Do đáp ứng đƣợc các yêu cầu này, hiện nay DNA ty thể là một công cụ đƣợc
sử dụng rộng rãi nhất trong nghiên cứu về q trình thuần hóa.
1.3.1. Cấu trúc hệ gen ty thể
Hệ gen ty thể của động vật có vú bao gồm một DNA mạch vịng có kích thƣớc
16.6 kb. Hai sợi trên mạch kép của DNA ty thể đƣợc phân biệt thành hai sợi sợi nặng
(H) và sợi nhẹ (L) dựa theo tỷ lệ thành phần các nucleotide [42]. Hầu hết thơng tin
đƣợc mã hóa trên sợi nặng, với gen mã hóa cho hai rRNA, mƣời bốn tRNA, và mƣời
hai protein. Sợi nhẹ mã hóa cho tám tRNA và một protein lớn. Tất cả các sản phẩn
protein là thành phần của các phức hợp enzyme tham gia vào quá trình phosphoryl oxy
hóa [19]. Các gen khơng chứa intron và ngoại trừ một số vùng điều hịa, trình tự
intergentic thƣờng khơng tồn tại hoặc chỉ có giới hạn ở một số vùng. Cả hai loại phân
tử tRNA và rRNA đều có kích thƣớc nhỏ bất thƣờng [97]. Một số gen mã hóa protein
nằm chồng chéo và trong nhiều trƣờng hợp, một phần của bộ ba kết thúc tuy khơng
đƣợc mã hóa nhƣng đƣợc tạo ra sau khi phiên mã bởi quá trình gắn đi polyA sau
phiên mã [63].
Với những trình tự DNA ty thể đã đƣợc nghiên cứu, so sánh các chuỗi protein ty
thể cho thấy những khác biệt so với mã di truyền chuẩn và có những thay đổi trong
việc quy định mã bộ ba đã đƣợc tìm ra ở những lồi khác nhau [64]. Ví dụ, trong hệ
gen ty thể của hầu hết các loài, TGA đƣợc sử dụng nhƣ mã bộ ba mã hóa cho
Tryptophan chứ khơng phải là stop codon. Tƣơng tự, AGR (R=A, G) mã hóa cho mã
bộ ba kết thúc ở hệ gen ty thể của động vật có xƣơng sống, serine ở hệ gen ty thể động
vật da gai và mã hóa cho Arginine ở hệ gen ty thể nấm men cũng nhƣ bộ mã di truyền
chuẩn.
Một đặc điểm đáng ngạc nhiên của hệ thống di truyền ty thể đó là sử dụng một
cơ chế mã hóa đơn giản, cho phép dịch mã các codon với ít hơn 32 loại tRNA, điều này
là do việc sử dụng chỉ một tRNA duy nhất với nucleotide tại vị trí đầu tiên (vị trí biến
đổi) là Uracil để nhận biết tất cả các bộ ba của một họ gồm có 4 bộ ba mã hóa [11]. Ty

Nguyễn Đức Hiếu


9

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

thể của nấm sử dụng Uracil tại vị trí biến đổi để đọc hai họ bộ ba mã hóa với một
purine nằm tại vị trí thứ ba của mã bộ ba [36]. Cơ chế này ngăn ngừa việc đọc sai của
hai họ mã bộ ba bằng cách sử dụng một Pyrimidine tại vị trí thứ ba và nó đƣợc coi là
khơng thay đổi ở các hệ gen ty thể của động vật có xƣơng. Hơn nữa với bộ ba AGR ở
động vật có xƣơng đóng vai trị bộ ba kết thúc, đồng thời việc biến đổi mã khởi đầu
cho phép chỉ cần 22 tRNA là đủ để dịch mã tất cả 13 gen mã hóa cho protein của hệ
gen ty thể [60, 64].
Ở các tế bào động vật có xƣơng sống diễn ra q trình trao đổi chất, có một tỷ lệ
lớn các DNA ty thể có chứa cấu trúc sợi ba, đƣợc gọi là vòng lặp thay thế hoặc D loop,
trong đó bao gồm một cấu trúc sợi nucleic acid ngắn, bổ sung với sợi L và chiếm chỗ
của sợi H [42]. Vùng D loop nằm giữa các gen mã hóa cho tRNA Phe and tRNA Pro
và đóng vai trị vị trí kiểm sốt chính q trình biểu hiện của DNA ty thể, chứa vị trí
khởi đầu tái bản và các promoter chính của q trình phiên mã [94].
Ty thể không thể trực tiếp tự vận hành. Quá trình tái bản và phiên mã phụ thuộc
vào các yếu tố đƣợc mã hóa trong nhân. Các tRNA ty thể đƣợc điều khiển với các
enzyme amino acyl-tRNAsynthases và trong các động vật có xƣơng sống tất cả các
protein của ribosome ty thể đều đƣợc mã hóa và tổng hợp bên ngoài bào quan. Các
enzyme của các con đƣờng dị hóa khác nhau nằm trong ty thể cũng nhƣ các các thành
phần của ty thể đều đƣợc mã hóa trong DNA nhân. Thậm chí cả các phức hợp enzyme
của hệ thống phosphoryl oxy hóa cũng có nguồn gốc di truyền kết hợp từ cả DNA ty
thể và nhân [75].
1.3.2. Ty thể trong nghiên cứu đa dạng di truyền

Hệ gen ty thể mặc dù có kích thƣớc rất nhỏ trong kích thƣớc tồn bộ hệ gen của
sinh vật nhƣng nó lại đƣợc coi là một marker đa dang phân tử phổ biến nhất ở động vật
trong suốt nhiều thập kỷ qua. Đã có rất nhiều những nhà di truyền học quần thể và hệ
thống học áp dụng công cụ này trong nghiên cứu của họ [8, 59].

Nguyễn Đức Hiếu

10

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

Trong các nghiên cứu về về nguồn gốc của các giống lợn bản địa, Fernández
(2008, 2011) đã tiến hành nghiên cứu mối quan hệ giữa đa hình DNA ty thể và chất
lƣợng thịt ở giống lợn Iberia. Kết quả đã phát hiện một số đa hình đóng vai trị nhƣ các
chỉ thị phân tử đóng góp vào quá trình chọn giống lợn này [25, 26]. Năm 2008, Wu và
cs cũng sử dụng các phân tích đa hình DNA ty thể nhƣ một công cụ để xác định nguồn
gốc của các giống lợn bản địa phân bố ở khu vực sông Mê Kông và các vùng trung và
hạ lƣu sơng Dƣơng Tử [25]. Xác định trình tự hệ gen ty thể hoàn chỉnh của giống lợn
Visayan, lợn Java với tổng 16.475 bp cho thấy nó có cấu trúc đặc trƣng của 13 gen mã
hóa protein, 2 gen rRNA, 22 gen tRNA và một vùng điều khiển không mã hóa D-loop.
Sự sắp xếp của các gen này tƣơng tự nhƣ ở các giống lợn khác. Hệ gen ty thể phân tích
ở đây sẽ cung cấp nguồn tài nguyên di truyền mới để khám phá sự phát triển của lợn
[23, 52].
Những lý do của việc DNA ty thể trở thành một lựa chọn tốt cho marker phân tử
đó là: DNA ty thể tƣơng đối dễ khuếch đại bởi nó có nhiều bản sao trong tế bào, trình
tự gen ty thể đƣợc bảo tồn rất mạnh giữa các loài động vật, với rất ít sự trùng lặp,
khơng chứa intron, các vùng intergenic ngắn [28]. DNA ty thể có độ đa dạng cao trong

quần thể tự nhiên do tỷ lệ đột biến lớn, điều này có thể trở thành các bằng chứng cho
lịch sử phát triển của quần thể. Các vùng biến đổi (Ví dụ vùng D loop) thƣờng đặt giữa
các vùng bảo tồn cao (DNA ribosome), ở đó các mồi PCR có thể đƣợc thiết kế. Q
trình khuếch đại khơng đặc hiệu chỉ xảy ra khi các cặp mồi PCR khuếch đại cả những
vùng gen ty thể đã đƣợc chuyển vào hệ gen nhân ở một số loài. Rõ ràng, DNA ty thể là
một giải pháp tiện lợi nhất và rẻ nhất cho việc khám phá gen của các loài mới trong tự
nhiên.
Vùng D loop khơng mã hóa cho bất kì một protein nào và có tốc độ tiến hóa cao
hơn nhiều so với các các khu vực khác của hệ gen ty thể. Trong suốt hai mƣơi năm
qua, D loop đã đƣợc sử dụng trong các phân tích chủng loại phát sinh. Sự khác biệt của
chuỗi D loop giữa các giống bò thuộc châu Âu, Phi và Ấn Độ giúp tìm ra nguồn gốc

Nguyễn Đức Hiếu

11

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

của hai giống bò Bos taurus và Bos indicus bản địa là từ hai vùng riêng biệt [13].
Ngồi ra, trình tự D loop cịn đƣợc sử dụng để nghiên cứu sự đa dạng và tính bản địa ở
các lồi chó, ngựa, và dê. Việc nghiên cứu hồn chỉnh trình tự vùng D-loop ty thể của
giống lợn trắng Pudong ở vùng Taihu - Trung Quốc, đã cho thấy khơng có sự trao đổi
di truyền giữa các quần thể, và giống lợn này chỉ xuất hiện duy nhất tại đây, do vậy cần
có những chính sách để bảo tồn nguồn gen bản địa quý hiếm này [95].
Bên cạnh đó, DNA ty thể có một số đặc tính sinh học cụ thể [9, 10], để trở thành
một marker phân tử sử dụng trong lĩnh vực đa dạng sinh học. Đầu tiên, ty thể đƣợc di
truyền vơ tính theo dịng mẹ, có nghĩa là nó sẽ khơng xảy ra q trình tái tổ hợp – tất cả

các vùng trên hệ gen đều có nguồn gốc di truyền chung. Điều này giúp giảm bớt số
lƣợng mẫu và lƣợng dữ liệu cần phân tích so với khi phân tích các loại đối tƣợng biến
đổi mạnh. Thứ hai, mức độ biến đổi của DNA ty thể là thấp. Do tham gia các chức
năng trao đổi chất cơ bản, các gen mã hóa trên hệ gen ty thể đƣợc coi là ít có khả năng
biến đổi hơn so với các gen khác liên quan đến q trình thích nghi. Cuối cùng, tốc độ
tiến hóa của DNA ty thể đƣợc giả định là theo thời gian, chỉ chứa các đột biến đƣợc
tích lũy dần theo thời gian mà không liên quan đến sự chọn lọc. Rõ ràng DNA ty thể là
một marker lý tƣởng.
1.4. Phƣơng pháp giải trình tự Sanger
Phƣơng pháp này đƣợc phát triển bởi Fred Sanger vào khoảng thời gian giữa
những năm 1970 [79]. Thay vì sử dụng phản ứng hóa học, Sanger lựa chọn một
phƣơng pháp sử dụng tới một dạng cấu trúc thứ ba của gốc đƣờng ribose. Nhƣ thể hiện
trong hình 1.1, ribose có một nhóm hydroxyl tại cả hai vị trí carbon 2’ và 3’ trong khi
deoxyribose chỉ có duy nhất một nhóm hydroxyl tại vị trí carbon 3’. Dạng thứ ba của
ribose trong đó loại bỏ hydroxyl tại cả hai vị trí carbon 2’ và 3’. Dạng này đƣợc gọi là
dideoxyribose, và bất cứ khi nào một dideoxyribose đƣợc gắn vào một chuỗi
polynucleotide, q trình kéo dài chuỗi đó sẽ bị dừng lại. Nhƣ vậy, sự kết hợp của các
dideoxynucleotide riêng biệt sẽ tạo ra các chuỗi có kết thúc có chọn lọc.

Nguyễn Đức Hiếu

12

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.1. Cấu trúc của ba loại đường năm carbon ribose, deoxyribose và
dideoxyribose [92].

Các nhóm hydroxyl được biểu diễn bằng màu đỏ.

Sanger đã tiến hành thiết lập quy trình trong đó bốn phản ứng đƣợc thực hiện
riêng biệt, kết hợp một loại dideoxynucleotide khác nhau cùng với bốn
deoxynucleotide, sẽ tạo ra các đoạn có két thúc tại tất cả các vị trí gắn của nhóm
dideoxynucleotide nếu tỷ lệ dideoxynucleotide và deoxynucleotide tƣơng ứng đƣợc
thiết lập đúng.
Sự ra đời của giải trình tự Sanger đã thức đẩy các nghiên cứu giải trình tự DNA
nói chung, sự gia tăng của các dữ liệu trình tự trong các nghiên cứu khoa học cũng dẫn
đến việc thành lập các kho lƣu trữ trình tự DNA đầu tiên bởi Walter Goad tại Phịng thí
nghiệm Quốc gia Los Alamos năm 1979. Kho dữ liệu này sau đó trở thành GenBank
[61].

Nguyễn Đức Hiếu

13

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.2. Sơ đồ phản ứng giải trình tự Sanger [92].
Ở đây, các mồi giải trình tự được gắn phóng xạ và các phản ứng tạo ra các đoạn trình tự bổ
sung với khn DNA. Các đoạn trình tự được phân tách trên gel polyacrylamide và được chụp
ảnh phóng xạ. Trình tự được xác định nhờ các băng trên gel.

Một trong những phát triển quan trọng nhất trong phƣơng pháp giải trình tự
nhằm tạo nên một hệ thống thông lƣợng cao là sự ra đời của các hệ thống giải trình tự
sử dụng kết thúc dideoxy gắn huỳnh quang. Năm 1986, Leroy Hood và các đồng

nghiệp đã đƣa ra một phƣơng pháp giải trình tự DNA trong đó các tín hiệu phóng xạ
đƣợc thay thế bằng tín hiệu huỳnh quang, sử dụng laser cảm ứng huỳnh quang liên kết
với hệ thống máy tính [83]. Trong phƣơng pháp của họ, mồi sẽ đƣợc gắn một trong
bốn loại tín hiệu huỳnh quang khác nhau và đƣợc đƣa vào các phản ứng giải trình tự
riêng biệt cùng với một trong bốn loại dideoxynucleotides. Khi phản ứng đã hoàn tất,
bốn phản ứng đƣợc gộp lại và chạy cùng nhau trong một làn của gel giải trình tự
polyacrylamide. Một cảm biến laser bốn màu sẽ quét qua các đoạn di chuyển trong gel.
Tín hiệu huỳnh quang của từng đoạn sau đó đƣợc gửi tới một máy tính với phần mềm

Nguyễn Đức Hiếu

14

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

đƣợc thiết kế để nhận diện các base (hình 1.2). Phƣơng pháp này đƣợc thƣơng mại hóa
vào năm 1987 bởi Applied Biosystems.

Hình 1.3. Cấu trúc và phổ phát xạ huỳnh quang của bốn loại dye succinylfluorescein
được phát triển bởi DuPont [92].
A. Cấu trúc của bốn loại dye succinylfluorescein. B. Phổ phát xạ huỳnh quang của các loại
dye tại bước sóng kích thích 480 nm .

James M. Prober và các đồng nghiệp tại DuPont đã thực hiện bƣớc phát triển
tiếp theo của phƣơng pháp giải trình tự gắn huỳnh quang. Trong đó thay vì gắn huỳnh
quang vào mồi, họ gắn tín hiệu vào chính các kết thúc dideoxy. Một bộ dye sẽ bao gồm
các succinylfluorescein, thay đổi bƣớc sóng phản xạ thơng qua các nhóm phụ khác

nhau. Các dye SF505, SF512, SF519, và SF526 đƣợc gắn lần lƣợt vào ddG, ddA, ddC,
và ddT. Phổ phát xạ của bốn loại thuốc nhuộm đƣợc thể hiện trong hình 1.3. Tất cả bốn
loại dye đều đƣợc kích thích bằng laser bƣớc sóng 480 nm và mỗi loại sẽ phát ra một
tín hiệu khác nhau đƣợc phát hiện bởi hệ thống cảm biến. Với hệ thống phát hiện này,
phản ứng giải trình tự có thể đƣợc thực hiện trong một ống duy nhất với tất cả bốn loại
ddNTP và quá trình đọc trình tự đƣợc thực hiện chỉ trong một làn duy nhất [67].

Nguyễn Đức Hiếu

15

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

DuPont thƣơng mãi hóa cơng nghệ của chính mình trong một thời gian ngắn và sau đó
bán cho Applied Biosystems.

Hình 1.4. Sơ đị biểu diễn của một hệ thống giải trình tự DNA mao quản [92] .
A. Các thiết lập cơ bản của một hệ thống mao quản. Phản ứng giải trình tự được chứa trong
ngăn chứa mẫu, đệm điện di được chứa trong ngăn thứ hai, mao quản được bơm đầy polymer,
một điện thế được đưa vào hai đầu mao quản. B. Tín hiệu phát ra từ các đoạn giải trình tự khi
đi qua laser quét được thu nhận thông qua các cảm biến sáng và thơng tin sẽ được chuyền về
máy tính. C. Biểu đồ tín hiệu đầu ra.

Vào những năm 1990, Applied Biosystems đã tiếp tục có những sự tinh chỉnh
đối với các hóa chất và thiết bị cảm biến. Các thuốc nhuộm huỳnh quang đã đƣợc thay
đổi thành một loạt các dẫn xuất của rhodamine, ddG, ddA, ddC, và ddT lần lƣợt đƣợc
gắn với dichloroROX, dichloroR6G, dichloroR110 và dichloroTAMRA. Mặc dù

những cải thiện này dẫn đến tăng đáng kể hiệu suất giải trình tự DNA, hệ thống vẫn

Nguyễn Đức Hiếu

16

K23 Sinh học thực nghiệm


Luận văn thạc sĩ

phải sử dụng gel acrylamide vốn cần quá nhiều thao tác và không phù hợp với một hệ
thống thông lƣợng cao. Đến những năm 1990, Harold Swerdlow và các đồng nghiệp đã
sử dụng điện di mao quản trong giải trình DNA [88, 89]. Mao quản có kích thƣớc nhỏ,
đƣờng kính bên trong chỉ 50μm, chúng có khả năng tản nhiệt rất hiệu quả do diện tích
bề mặt lớn. Điều này có nghĩa rằng hệ thống mao quản có thể chạy với điện áp cao hơn
nhiều từ đó giảm đáng kể thời gian chạy. Quan trọng nhất, các hệ thống mao quản có
thể chạy tự động, ƣu điểm lớn so với hệ thống dựa trên gel. Cuối cùng vào năm 1993,
B.L. Karger và các đồng nghiệp báo cáo về việc sử dụng một loại chất nền phân tách
độ nhớt thấp có thể bơm vào các mao quản với áp suất tƣơng đối thấp [74]. Loại
polyme này có thể rửa ra và thay thế sau quá trình sử dụng. Đây là tất cả các yếu tố cần
thiết để phát triển một nền tảng giải trình tự thơng lƣợng cao (hình 1.4). Hiện nay hệ
thống đƣợc phát triển có thể giải trình tự các đoạn DNA có độ dài 500-1000 base chỉ
trong vài giờ.
1.5. Phƣơng pháp phân tích sự chủng loại phát sinh
1.5.1. Cây chủng loại phát sinh
Trƣớc thời điểm ra đời cơng nghệ giải trình tự DNA, thuật ngữ cây chủng loại
phát sinh hầu nhƣ chỉ đƣợc sử dụng để mơ tả các mối quan hệ giữa các lồi trong hệ
thống học (systematic) và phân loại học (taxonomy). Ngày nay, khái niệm này đƣợc sử
dụng trong hầu hết các ngành của sinh học. Ngoài việc thể hiện các mối quan hệ của

các lồi, cây cịn có thể đƣợc sử dụng để mô tả mối quan hệ về nguồn gốc của các họ
gen [58], lịch sử phát sinh quần thể [22], quá trình biến đổi dịch tễ của các tác nhân gây
bệnh [32, 57], mối quan hệ của các tế bào sinh dƣỡng trong suốt q trình biệt hóa
hoặc phát triển của ung thƣ [78]. Gần đây, phân tích sự chủng loại phát sinh sử dụng
công cụ phân tử đã trở thành một công cụ không thể thiếu khi so sánh các hệ gen, phân
loại các trình tự metagenomics [14], để xác định gen, các yếu tố điều hòa và các RNA
khơng mã hóa nằm trên các hệ gen sau khi đã đƣợc giải trình tự [44, 51, 65], phân tích

Nguyễn Đức Hiếu

17

K23 Sinh học thực nghiệm