Nghiên cứu đa hình trình tự vùng gen melanocortin receptor 1 (MC1R) ở giống lợn Móng Cái Việt Nam

Cao Thị Thu Thuý1, Tống Văn Hải1, Trần Thị Chi2, Ngô Thành Trung2, Nguyễn Quốc Trung1*1Khoa Công nghệ sinh học; 2Khoa Thú Y, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

*Email: nqtrung@vnua.edu.vn

Màu lông là tính trạng kiểu hình dễ nhận biết, quan sát đặc điểm di truyền qua các thế hệ. Màu lông trở thành một kiểu hình tiêu biểu để nghiên cứu hoạt động gen và tương tác gen. Qua quá trình chọn lọc nhân tạo và thuần hóa của loài người, các giống lợn hình thành nhiều kiểu hình màu lông đa dạng, bao gồm đen tuyền (lợn Large Black và Laiwu), trắng toàn thân (lợn đại bạch và Landrace), đỏ hồng (lợn Duroc) và nâu (lợn Dahe), có đai (lợn Hampshire), và đốm (lợn Pietrain) v.v.

Các nghiên cứu di truyền về màu lông ở lợn đã bắt đầu từ đầu thế kỷ trước (Spillman, 1906). Đến nay, một số gen ảnh hưởng đến kiểu hình màu lông lợn đã được xác định, trong đó gen mã hoá thụ thể melanocortin 1 (MC1R) dẫn tới kiểu lông chủ đạo là đen, đốm đen và đỏ ở cả lợn châu Âu và lợn Trung Quốc (Kijas & cs., 1998, 2001; Fang & cs., 2009). MC1R kết hợp với protein G biểu hiện chủ yếu trong các tế bào hắc tố và đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành hắc tố của nhiều loài động vật có xương sống (Barsh, 1996). Sự liên kết của hormone kích thích tế bào hắc tố (MSH) với MC1R dẫn tới tổng hợp eumelanin, nếu không có tín hiệu MC1R, các tế bào hắc tố chỉ sản xuất pheomelanin. Do đó, đột biến mất chức năng gen mc1r liên quan đến tính trạng lặn màu lông đỏ, tính trạng trội màu lông đen liên quan đến đột biến gây ra sự kích hoạt cấu thành tín hiệu MC1R (Fang & cs., 2009).

Lợn Móng Cái (Sus scrofa) là giống lợn bản địa được hình thành và phát triển lâu đời, xuất xứ từ thành phố Móng Cái, nơi có khí hậu dễ chịu của tỉnh Quảng Ninh, gần biên giới Trung Quốc. Với khả năng sinh sản cao và chăm con khéo, lợn Móng Cái có thể nuôi thuần để lấy thịt hoặc làm con nái nền để lai với các giống đực ngoại tạo con lai F1 nuôi thương phẩm.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi xác định trình tự đặc trưng trong gen MC1R của giống lợn Móng Cái để xác định mối quan hệ di truyền với các giống lợn trên thế giới. Đồng thời, qua việc phân tích tương quan với sự đa dạng về khoang đen trong quần đàn sẽ xác định được các alen đặc trưng cho khoang yên ngựa của giống lợn Móng Cái Việt Nam.

Cá thể lợn Móng Cái với khoang yên ngựa đặc ở tỉnh Quảng Ninh

DNA tổng số của 7 cá thể lợn Móng Cái thu tại trang trại lợn Móng Cái (Quảng Ninh) được tách chiết theo quy trình của Pearson & Stirling, 2003. Đoạn gen MC1R của 7 cá thể được nhân lên bằng phản ứng PCR, tinh sạch bằng bộ kit tinh sạch DNA TopPURE® (ABT) và gửi đi giải trình tự (1^st Base). Các trình tự gen MC1R sau đó được căn cùng với trình tự gen MC1R của 4 giống lợn châu Á (Jinhua, Xiang, Bamei, Meishan) và 4 giống lợn châu Âu (Hampshire, Landrace, Duroc, Pietrain). Trong đó, giống lợn Meishan và Hampshire được nuôi và phối giống trong cùng trang trại với quần đàn lợn Móng Cái lấy mẫu.

Vùng đa hình từ kết quả căn trình tự gen MC1R của các giống lợn

Căn trình tự amino acid của gen MC1R các giống lợn sau khi dịch mã

Kết quả căn trình tự cho thấy có sự khác biệt giữa trình tự gen MC1R của 7 cá thể lợn Móng Cái và sự khác biệt có ý nghĩa giữa nhóm 7 cá thể này với nhóm lợn châu Á và nhóm lợn châu Âu. 10 biến thể có ý nghĩa được tìm thấy từ kết quả căn trình tự, trong đó có 1 Indel và 9 nucleotide đa hình (SNP). Trong đó, 6 biến thể chia thành nhóm lợn châu Âu và nhóm lợn (Châu Á, Móng Cái), 4 biến thể chỉ xuất hiện ở giống lợn Móng Cái mà không có ở 2 nhóm lợn châu Á, châu Âu. Tất cả 4 biến thể này đều làm thay đổi loại amino acid khi gen dịch mã. Đặc biệt, các SNP g.972T > C và g.973C > N làm thay đổi nhóm amino acid (leucine – nhóm aliphatic neutral thành proline – nhóm heterocyclic). Tuy nhiên, đoạn 2bp Indel g.947insNY chưa rõ trình tự của đoạn NY chèn vào trình tự MC1R của lợn Móng Cái, nguyên nhân do chất lượng giải trình tự và số lượng mẫu lợn Móng Cái chưa đủ nhiều.

Bảng 1. Các biến thể trên trình tự gen MC1R và đặc điểm biến thể của các giống lợn

AA: loại amino acid

*:   amino acid khác nhóm

**: Amino acid cùng nhóm

Để xác định mối quan hệ tương đối giữa lợn Móng Cái và các giống lợn châu Á, châu Âu, cây phân loài được dựng dựa trên thuật toán Maximum Likelihood (ML), mô hình Tamura-Nei, giá trị bootstrap là 100 và phần mềm MEGA11. 2 cụm (Clade) biểu thị nhóm lợn châu Á và nhóm lợn châu Âu được phân tách rõ ràng. Các cá thể lợn Móng Cái nhóm thành một cụm riêng, trong đó cá thể số 22020 là nhánh nằm giữa hai nhóm lợn châu Á, châu Âu còn cá thể 13030 là nhánh gần cụm lợn châu Á. Điều này cho thấy cá thể số 22020 có thể có mối quan hệ di truyền gần với cá thể lợn Hampshire trong trang trại, cá thể số 13030 có thể có mối quan hệ di truyền gần với cá thể lợn Meishan trong trang trại.

Cây phân loài dựa trên trình tự vùng mã hoá (CDS) gen MC1R của 4 giống lợn châu Á, 4 giống lợn châu Âu và 7 cá thể lợn Móng Cái

Các giống lợn châu Âu (Hampshire, Landrace, Duroc, Pietrain), giống lợn châu Á (Jinhua, Xiang, Bamei, Meishan), và các cá thể lợn Móng Cái được lấy mẫu tại tỉnh Quảng Ninh (13030, 22006, 014, 11022, 13013, 32046, 22020)

Nghiên cứu chỉ ra dựa vào trình tự gen MC1R chứng minh được giống lợn Móng Cái có nguồn gốc tiến hoá gần với các giống lợn châu Á hơn so với các giống lợn châu Âu. Điều này tương tự với kết quả nghiên cứu về nguồn gốc tiến hoá giống lợn Móng Cái bản địa dựa trên trình tự hệ gen ty thể của Bùi Anh Tuấn & cs., 2018. Cần có thêm trình tự gen MC1R của các giống địa bản địa khác để chỉ ra chi tiết hơn về nguồn gốc tiến hoá của lợn Móng Cái so với các giống lợn khác tại Việt Nam hiện nay. Nghiên cứu bước đầu cho thấy có sự khác biệt ở các SNP trên trình tự gen MC1R của lợn Móng Cái so với các giống lợn khác, minh chứng cho kiểu hình khoang yên ngựa đặc trưng của giống lợn này. Dựa trên các nghiên cứu trước đó về kiểu gen liên kết với tính trạng màu lông, nghiên cứu cần được mở rộng ra về số lượng mẫu và độ dài trình tự vùng gen MC1R được giải trình tự.