Sử dụng trình tự nucleotide vùng D-loop gen ty thể để đánh giá đa dạng nguồn gen gà

Lần đầu tiên trình tự hệ gen ty thể gà Leghorn trắng được công bố vào năm 1990 (Desjardins và Morais, 1990). Bắt đầu từ thời gian này, việc nghiên cứu ADN ty thể gà đã và đang được phát triển tương đối rộng rãi, nhiều trình tự nucleotide mtADN của các giống gà khác nhau trên thế giới được đăng ký mã số trên GenBank. Trình tự nucleotide vùng D-loop được sử dụng như một công cụ trong phân tích mối quan hệ tiến hoá và đánh giá biến đổi di truyền trong và giữa các loài (Harpending et al, 1998). Phân tích 443 bp vùng siêu biến D-loop của 834 cá thể gà có nguồn gốc ở các nước châu Âu, Á và 66 cá thể gà rừng đỏ hoang dã từ khu vực Đông Nam Á và Trung Quốc. Liu và cộng sự (2006) đã đánh giá đa dạng di truyền các giống gà, kết quả cho thấy rằng, các giống gà nghiên cứu phân thành chín nhánh thể hiện ở Hình 1.2 (từ A đến I), trong đó có bảy nhánh chứa cả gà rừng đỏ và gà nhà. Các gà thuộc nhánh A, B và E được phân bố ở khắp nơi tại châu Âu và châu Á, trong khi các nhánh khác chỉ có ở các cá thể gà thuộc khu vực Nam và Đông Nam Á. Gà Nhật Bản và Đông Nam Trung Quốc phân bố tập trung ở nhánh C, trong khi nhánh F và G chỉ tìm thấy ở các cá thể gà thuộc Vân Nam, Trung Quốc. Sự phân bố địa lý các gà thuộc nhánh D có liên quan chặt chẽ đến sự phân bố của trò chơi chọi gà. Còn các nhánh khác có thể có nguồn gốc từ các khu vực khác nhau, chẳng hạn như Vân Nam, Nam và Tây Nam Trung Quốc hoặc các khu vực xung quanh (ví dụ: Việt Nam, Myanmar và Thái Lan) và tiểu lục địa Ấn Độ. Ngoài các nghiên cứu tiêu biểu trên còn rất nhiều nghiên cứu đã sử dụng trình tự gen ty thể để nghiên cứu sự phát sinh loài, sự thuần hóa, nguồn gốc, sự di cư và sự phân bố trên các nhánh khác nhau của gà nhà (Kanginakudru et al, 2008; Marle-Koster và Casey, 2001; Mwacharo et al, 2011; Siwek et al, 2013; Maria et al, 2017; Hasan et al, 2016; Guo et al, 2017; Zhang et al, 2017; Abdulhakeem et al, 2017; Jia et al, 2018; Piyanat et al, 2018).

Các thông tin, trình tự vùng D-loop sử dụng để phân loại các giống gà trên thế giới và ở Việt Nam được thể hiện ở Bảng 1.1.

Bảng 1.1. Mức độ đa dạng và mối quan hệ di truyền các giống gà dựa trên trình tự nucleotide D-loop ty thể

Giống/mẫu	Kích thước (bp)	Phân nhánh	Mối quan hệ phát sinh của các giống gà	Nguồn
Chim, gà rừng và 9 giống gà nhà	400		Chỉ có một nguồn gốc duy nhất từ G. g. gallus	Fumihito et al, 1996
5 giống gà bản địa Trung Quốc và gà Leghorn trắng	539		4/5 giống có mối quan hệ gần gũi với gà rừng đỏ Thái Lan	Niu D et al, 2002
Gà chọi Shamo Nhật Bản (11 chủng, 42 mẫu)	1100	2 nhánh	Hai dòng mẹ, bắt nguồn từ Đông Nam Á, Trung Quốc	Komiyama et al, 2003
Gà Naganakidori Nhật Bản (83 cá thể)		1 nhánh	Nguồn gốc từ gà chọi Shamo ở các khu vực xung quanh miền Nam Trung Quốc hoặc Đông Dương	Komiyama T et al, 2004
Các gà châu Á (834 cá thể), gà rừng đỏ (66 cá thể)	443	9 nhánh từ A đến I	Có nhiều dòng mẹ, bắt nguồn từ Vân Nam, Việt Nam, Miến Điện, Trung Quốc, rải rác khắp châu Á	Liu et al, 2006
20 giống gà Nhật Bản, gà Leghorn trắng, gà Rhode Isl và gà bản địa Indonesia	1320	7 nhánh từ A đến G	Sự thuần hóa của gà bắt nguồn từ vùng Đông Nam Á và Nam Á	Oka et al, 2007
Gà bản địa Ấn Độ (76 mẫu: 56 gà rừng đỏ, 16 gà nhà, 4 gà rừng xám)	650	19 haplotypes	Bắt nguồn từ các địa phương khác nhau của châu Á	Kanginakudru et al, 2008
Gà Zimbawean (14 quần thể, 283 mẫu)	455	34 haplotypes nhóm thành 03 nhánh	Có nguồn gốc từ Đông Nam Á, Ấn Độ, Nam Trung Quốc	Muchadeiy et al, 2008)
Gà Tây Nam Nigeria (98 mẫu)	397	17 haplotypes phân bố trên một nhánh (nhánh 4)	Có thể có nhiều nguồn mẹ	Adebambo et al, 2010
Gà Nam Phi (89 mẫu)	460	13 haplotypes phân bố trên 5 nhánh, nhưng tập trung ở 3 nhánh chính A, D, E	C Có thể có nguồn gốc từ Đông Nam Á, Trung Quốc, Ấn Độ	Mtileni et al, 2011
512 mẫu gà nhà thuộc bốn nước châu Phi (Kenya, Ethiopia, Sudan, Uganda)	397	41 haplotypes, thuộc 5 nhánh A-E	Nhánh D có nguồn gốc từ Ấn độ, nhánh A có nguồn gốc từ Đông Nam hoặc Đông Á. Nhánh E vẫn chưa rõ ràng hiện chỉ được quan sát thấy bên ngoài lục địa châu Phi, ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc	Mwacharo et al, 2011
Gà bản địa Bangladeshi (18 mẫu)	1232	Phân bố trên 3 nhánh (3, 4, 5) nhưng tập trung ở nhánh 4	Gà của Bangladesh, liên quan chặt chẽ với G. g. murghi có nguồn gốc Ấn Độ, liên quan đến G. g. bankiva, G. g.gallus	Mohammed et al, 2012
2044 mẫu gà nhà và 51 mẫu gà rừng đỏ từ Trung Quốc, Ấn Độ và Đông Nam Á		11 nhánh bao gồm A-I và W, Z	ự phứNc Có nguồn gốc phức tạp, vì các giống phát sinh từ chim rừng đỏ đã trộn lẫn với gà nhà bản địa. Các giống có thể bắt nguồn từ Nam Á, Tây Nam Trung Quốc và Đông Nam Á	Miao et al, 2013
Gà chân xanh thuộc Ba Lan cũ (31 mẫu)	397	3 haplotypes phân bố trên 2 nhánh (B, E)	Có thể có nguồn gốc từ Trung Quốc, Đông Nam Á hoặc Ấn Độ	Siwek et al, 2013
Gà bản địa Lào	546	5 nhánh (A, B, D, F và I)	Có nhiềuCóNhiều dòng mẹ, nhưng có ít nhất hai dòng mẹ, một bắt nguồn từ Trung Quốc và một từ lục địa Đông Nam Á.	Kawabe et al, 2014)
16 giống gà bản địa (Ý, Tây Ban Nha, Sebia, Albania và cộng hòa Mailta)	506	Phân bố trên 3 nhánh A, B, E, nhưng tập trung ở nhánh E	Có thể có nguồn gốc chủ yếu từ Ấn Độ	Ceccobelli et al, 2015
3 quần thể gà tại Chad, Trung Phi	387		Có nguồn gốc từ Ấn Độ	Hassaballah et al, 2015
03 quần thể gà bản địa từ Odisha, Ấn Độ	407	164 haplotypes	Ba quần thể có nguồn gốc gần với các giống Trung Quốc, Sri Lanka, Indonesia và Nhật Bản	Sahu et al, 2016
30 mẫu gà Daweishan Mini Trung Quốc	1231-1232	Phân bố trên 4 nhánh (A, B, D, E)	Có nhiều dòng mẹ, nhưng G. g. spadiceus đóng góp nhiều hơn vào sự phát triển của gà Daweishan Mini	Jia et al, 2015
Gà Crowing Indonesia	682	Phân bố trên ba nhánh nhưng tập trung ở nhánh D	Có nguồn gốc từ Trung Quốc, Ấn Độ, Đông Nam Á, Nhật Bản và châu Âu. Gà thuần hóa có thể tập trung ở Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia và các nước Đông Nam Á khác	Maria et al, 2017
Gà Thổ Nhỉ Kỳ (2 giống), gà Iran (7 giống): 222 mẫu	465	19 haplotypes phân bố trên 2 nhánh (A và E)	Có mối liên hệ cao với gà rừng đỏ, có thể bắt nguồn từ tiểu lục địa Ấn Độ	Hasan et al, 2016
Bốn quần thể gà Nigerian và 4 dòng gà thương mại hướng trứng (171 mẫu)	397	31 haplotypes, chủ yếu tập trung ở nhánh D	Bắt nguồn từ Ấn Độ	Abdulhakeem et al, 2017
4 giống gà xương đen Trung Quốc	585	28 haplotypes phân bố trên 4 nhánh A, B, C và E	Có ít nhất 2 dòng mẹ, một bắt nguồn từ Vân Nam, Trung Quốc và một từ Đông Nam Á hoặc khu vực lân cận	Guo et al, 2017
Gà Tây Tạng (522 mẫu)	500	Phân bố trên 7 nhánh (A-G)	Có nhiều nguồn gốc, có thể bắt nguồn từ các giống gà thuộc Vân Nam, Tứ Xuyên, Tân Cương và các giống gà phục vụ mục đích giải trí như gà Chọi	Zhang et al, 2017
Gà Pavlov – Nga (37 mẫu)	1321-1322	11 haplotypes phân bố trên 2 nhánh	Có xu hướng phân mảnh di truyền đối với giống gà Pavlov	Demin et al, 2017
5 giống gà bản địa tỉnh Giang Tô Trung Quốc (149 mẫu)	1321-1322	19 haplotypes phân bố trên 5 nhánh (A, B, C, D, E), tập trung tại nhánh A và B	Có thể bắt nguồn từ nhiều dòng mẹ	Jia et al, 2018
Gà bản địa Thái Lan (220 mẫu)	1232	23 haplotype phân bố trên 6 nhánh (A-E và H)	Có mối liên quan chặt chẽ với red junglefowl, đặc biệt là G. g. gallus và G. g. spadiceus	Piyanat et al, 2018
9 giống gà bản địa Việt Nam, 2 giống gà Trung Quốc	455	37 haplotype phân bố trên 9 nhánh	Có thể bắt nguồn từ nhiều dòng mẹ	Cuc et al., 2011
Gà Xương Đen (H’mông) (106 mẫu)	506	25 haplotype phân bố trên 6 nhánh (A, B, C, D, F và G)	Có thể bắt nguồn từ nhiều dòng mẹ	Bethouly et al, 2010
Gà Móng, gà Tó, gà 6 ngón (61 mẫu)	525	16 haplotype phân bố trên 6 nhánh (A, B và E)	Có thể bắt nguồn từ nhiều dòng mẹ	(Do et al., 2019)

Có thể thấy trình tự nucleotide của vùng D-loop là một công cụ rất hữu hiệu để đánh giá tính đa dạng di truyền và sự phân hóa bên trong loài cũng như giữa các quần thể địa lý. Các gen trong hệ gen ty thể và vùng D-loop đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các nghiên cứu thuộc lĩnh vực phân loại phân tử.

Tài liệu tham khảo

1. Adebambo AO, Bjørnstada, W Bulimob, H Jianlina , G Kiersteina, L Mazhanid, B Podisid, J Hirboa, K Agyemangc, C Wollnye, T Gondwel, V Zeuhf, D Tadelleg, G Abebeg, P Abdoulayeh, S Pacoi, L Serunjogij, M Abrerrahmanf, R Sowh, S Weigendm, R Sanfoi, F Gayec, E Ssewanyanaj, M D Coulibalyk, B Temek, VSF (Sudan), O Hanottea (2010), “Lack of phylogeographic structure in Nigerian village chickens revealed by mitochondrial DNA D-loop sequence analysis”, Int J Poult Sci, 9, pp.503 - 507.

2. Berthouly C, G Leroy, TN Van, HH Thanh, B Bed'Hom, BT Nguyen, CC Vu, F Monicat, M Tixier-Boichard, E Verrier, J Maillard, X Rognon (2009), “Genetic analysis of local Vietnamese chickens provides evidence of gene flow from wild to domestic populations”, BMC Genet, 10, pp.1 – 7.

3. Cuc NTK, Simianer H, Groeneveld LF, Weigend S (2011), “Multiple maternal lineages of Vietnamese local chickens inferred by mitochondrial DNA D-loop Sequences”, Asian-Aust J Anim Sci, 24(2), pp.155 - 161.

4. Do SQ, LTP Nguyen, TH Nguyen,TQ Nguyen (2019) “Genomic characterization of three Vietnamese indigenous chicken varieties using mitochondrial D-loop sequences”, Can J Anim Sci ja, pp.1 - 21.

5. Desjardins and Morais (1990), “Sequence and gene organization of the chicken mitochondrial genome. A novel gene order in higher vertebrates”, J Mol Biol, 212(4), pp.599 - 634.

6. Demin AG, MI Danilova, SA.Galkina (2017), “The Analysis of the mtDNA D-loop Polymorphism for Assessing the Population Diversity of the Pavlov Chicken Breed”, Russ J Genet, 7(6), pp.585 - 591.

7. Hasan M, Café PJ, Mehmandand Yi, Steffen W (2016), “Maternal Origin of Turkish and Iranian Native Chickens Inferred from Mitochondrial DNA D-loop Sequences”, Asian Australas J Anim Sci, 29(11), pp.1547 - 1554.

8. Harpending HC, Batzer MA, Gurven M, Jorde LB, Rogers AR, Sherry ST (1998), “Genetic traces of ancient demography”, Proc Natl Acad Sci USA, 95, pp1961 - 1967.

9. Jia X, J Lu, X Tang, Y Fan, S Huang, Q Ge and Y Gao (2018), “Genetic diversity of Jiangsu native chicken breeds assessed with the mitochondrial DNA D-loop region”, Br Poult Sci, 59(1), pp.34 - 39,

10. Jia X, X Tang, J Lu, Y Fan, D Chen, M Tang, R Gu, Y Gao (2016), “The investigation of genetic diversity and evolution of Daweishan Mini chicken based on the complete mitochondrial (mt)DNA D-loop region sequence”, Mitochondrial DNA Part A, 27(4), pp.3001 - 3004.

11. Kawabe K, Worawut R, Taura S, Shimogiri T, Nishida T, Okamoto S (2014), “Genetic Diversity of mtDNA D-loop Polymorphisms in Laotian Native Fowl Populations”, Asian Australas J Anim Sci, 27(1), pp.19 - 23.

12. Komiyama T, Ikeo K, Gojobon T (2004), “The evolutionary origin of long-crowing chicken: its evolutionary relactionship with fighting cocks disclosed by the mtDNA secquence analysis”, Gene, 333, pp.9 - 91.

13. Komiyama T, Ikeo K, Gojobori T (2003), “Where is the origin of the Japanese gamecocks”, Gene, 317(1-2), pp.195 - 202.

14. Liu YP, Wu GS, Yao YG, Miao YW, Luikart G, Baig M, BejaPereira A, Ding ZL, Palanichamy MG, Zhang YP (2006), “Multiple maternal origins of chickens: out of the Asian jungles”, Mol Phylogenet Evol, 38(1), pp.12 - 19.

15. Maria U, Dyah P, Jakaria J, Muhammad M, Achmad F (2017), “Multiple maternal origins of Indonesian crowing chickens revealed by mitochondrial DNA analysis”, Mitochondrial DNA Part A, 28 (2), pp.254 - 262.

16. Marle-Koster E, Casey NH (2001), “Phenotypic characterisation of native chicken lines in South Africa”, Anim Genet Resour Informat, 29, pp.71 - 78.

17. Mohammed AI and Masahide N (2012), “Phylogenetic Analysis of Native Chicken from Bangladesh and Neighboring Asian Countries Based on Complete Sequence of Mitochondrial DNA D-loop Region”, J Poult Sci, 49, pp.237 - 244.

18. Mtileni BJ, Muchadeyi FC, Maiwashe A, Chimonyo M, Groeneveld E, Weigend S, Dzama K (2011), “Diversity and origin of South African chickens”, Poult Sci, 90, pp.2189 - 2194.

19. Muchadeyi FC, Eding H, Simianer H, Wollny CB, Groeneveld E, Weigend S (2008), “Mitochondrial DNA D-loop secquence suggest a Southeast Asian and Indian origin of Zimbabwean village chickens”, Anim Genet, 39(6), 615 - 622.

20. Miao YW, Peng MS, Wu GS, Ouyang YN, Yang ZY, Yu N, Liang JP, Pianchou G, Beja-Pereira A, Mitra B, Palanichamy MG, Baig M, Chaudhuri TK, Shen YY, Kong QP, Murphy RW, Yao YG, Zhang YP (2013), “Chicken domestication: an updated perspective based on mitochondrial genomes”, Heredity, 110(3), pp.277 - 282.

21. Mwacharo JM, G Biornstad, V Mobegi, K Nomura, H Hanada, T Amano, H Jianli, O Hanotte, K Nomura (2011), “Mitochondrial ADN reveals multiple introductions of domestic chicken in East Africa”, Mol Phylogenet and Evol, 58 (2), pp.374 - 382.

22. Niu D, Y Fu, J Luo, H Ruan, XP Yu, G Chen, YP Zhang (2002), “The origin and genetic diversity of Chinese native chicken breeds”, Biochem Genet, 40(5/6), pp.163 - 174.

23. Oka T, Ino Y, Nornura K, Kawatshima S, Kuwayama T, Hanada H, Amano T, Takada M, Takhata N, Hayashi Y, Akishinonomiya F (2007), “Analysis of mtADN secquences shows Japanese native chickens have multiphle origins”, Anim Genet, 38(3), pp.187 - 293.

24. Piyanat T, Kannika S, Chanin T (2018), “Genetic diversity analysis of Thai indigenous chickens based on complete sequences of mitochondrial DNA D-loop region”, Asian-Australas J Anim Sci, 31(6), pp.804 - 811.

25. Siwek M, D Wragg, A Sławin, M Malek, O Hanotte, and JM Mwacharo (2013), “Insights into the genetic history of Green-legged Partridgelike fowl: mtDNA and genome-wide SNP analysis”, Anim Genet, 44, pp.522 - 532.

26. Sahu PK, B Das, L Sahoo, S Senapati, GD Nayak (2016), “Genetic relationship and population structure of three Indian local chicken populations as revealed by mtDNA D-loop”, Mitochondrial DNA Part A, 27(4), pp.2986 - 2988.

27. Zhang L, P Zhang, Q Li, U Gaur, Y Liu, Q Zhu, X Zhao, Y Wang, H Yin, Y Hu, A Liu, D Li (2017), “Genetic evidence from mitochondrial DNA corroborates the origin of Tibetan chickens”, PloS ONE, pp.1 - 11.

28. Abdulhakeem BA, Oluwagbemiga OA, Babatunde MI, Damilola AO, Omolola AA, Samuel OD, Adeyinka JS, Oluwafunmilayo AA, Ayotunde OA (2017), “Genetic diversity, phylogeographic structure and effect of selection at the mitochondrial hypervariable region of Nigerian chicken populations”, J Genet, 96 (6), pp.959 - 968.

29. Ceccobelli S, PD Lorenzo, H Lancioni, LVM Ibáñez, MT Tejedor, C Castellini, V Landi, AM Martínez, JVD Bermejo, JLV Plaf, MLeon Jurado, N García, G Attard, A Grimal, S Stojanovic, K Kume, F Panella, S Weigend, E Lasagna (2015), "Genetic diversity and phylogeographic structure of sixteen Mediterranean chicken breeds assessed with microsatellites and mitochondrial DNA." Livest Sci 175, pp.27 - 36.

30. Fumihito A, Miyake T, Takada M, Shingu R, Endo T, Gojobori T, Kondo N, Ohno S (1996), “Monophyletic origin and unique dispersal patterns of domestic fowls”, Proc Natl Acad Sci USA, 93, pp6792 - 6795.

31. Kanginakudru S, Metta M, Jakati RD, Nagaraju J (2008), “Genetic evidence from Indian red jungle fowl corroborates multiple domestication of modern day chicken”, BMC Evol Biol, 8, pp.174

32. Guo HW, C Li, XN Wang, ZJ Li, GR Sun, GX Li, XJ Liu, XT Kang, RL Han (2017), “Genetic diversity of mtDNA D-loop sequences in four native Chinese chicken breeds”, Br Poult Sci, 58(5), pp.490 - 497.

Trần Thị Bình Nguyên, Phạm Thu Giang, Nguyễn Thị Diệu Thúy