BÀI 6: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHỌN VÀ NHÂN GIỐNG VẬT NUÔI
I. CÔNG NGHỆ CẤY TRUYỀN PHÔI
1. Khái niệm
- Công nghệ cấy truyền phôi
là quá trình đưa phôi được tạo ra từ cơ thể cái này (cái cho phôi) vào tử cung
của cá thể cái khác (cái nhận phôi) để mang thai và sinh sản.
+ Kỹ thuật này thường đi
kèm với công nghệ gây rụng nhiều trứng (siêu bài noãn) ở con cái cho phôi nhằm
thu hoạch được nhiều phôi chất lượng cao trong cùng một chu kỳ sinh sản.
2. Các bước trong công nghệ cấy truyền phôi
- Quy trình thực hiện gồm
11 bước cơ bản phối hợp chặt chẽ giữa bò cho phôi và bò nhận phôi:
+ Bước 1: Chọn bò cái cho
phôi (con giống ưu tú, năng suất vượt trội).
+ Bước 2: Chọn bò cái nhận
phôi (khỏe mạnh, sinh sản bình thường).
+ Bước 3: Gây đồng dục đồng
pha ở cả bò cho phôi và bò nhận phôi để niêm mạc tử cung bò nhận sẵn sàng tiếp
nhận phôi tương thích.
+ Bước 4: Gây rụng nhiều trứng
(siêu bài noãn) ở bò cho phôi bằng cách tiêm hormone kích thích.
+ Bước 5: Bò nhận phôi có
biểu hiện động dục đồng bộ.
+ Bước 6: Thụ tinh nhân tạo
cho bò cho phôi bằng tinh trùng chất lượng cao của đực giống ưu tú.
+ Bước 7: Thu hoạch phôi từ
sừng tử cung bò cho phôi bằng phương pháp xối rửa không phẫu thuật.
+ Bước 8: Cấy phôi đã thu
hoạch trực tiếp vào tử cung của bò nhận phôi.
+ Bước 9: Nuôi dưỡng và
chăm sóc để bò cho phôi phục hồi sức khỏe, chuẩn bị cho chu kỳ sinh sản tiếp
theo.
+ Bước 10: Nuôi dưỡng bò nhận
phôi mang thai.
+ Bước 11: Đàn con sinh ra
mang hoàn toàn tiềm năng di truyền tốt của bò cho phôi và đực giống ban đầu.
3. Ý nghĩa của công nghệ cấy truyền phôi
- Khai thác triệt để tiềm
năng di truyền của những vật nuôi cái giống cao sản hoặc những loài vật nuôi
quý hiếm cần được bảo tồn nguồn gene.
- Nâng cao năng suất sinh sản,
tăng nhanh số lượng con giống chất lượng cao trong một thời gian ngắn.
- Dễ dàng, thuận lợi trong
việc xuất, nhập, vận chuyển và trao đổi nguồn gene tốt giữa các vùng, các quốc
gia dưới dạng phôi đông lạnh.
II. THỤ TINH TRONG ỐNG NGHIỆM
1. Khái niệm
- Thụ tinh trong ống nghiệm
(In Vitro Fertilization - IVF) là phương pháp mà trứng (noãn) và tinh trùng được
đưa ra khỏi cơ thể, sau đó được nuôi cấy và thực hiện quá trình thụ tinh hoàn
toàn trong môi trường nhân tạo (trong ống nghiệm/đĩa petri).
2. Các bước thụ tinh trong ống nghiệm
- Quy trình gồm 4 bước kỹ
thuật cốt lõi được mô tả chi tiết:
|
Bước
thực hiện |
Nội
dung chi tiết quy trình kỹ thuật |
|
Bước 1 |
Hút tế bào trứng từ buồng trứng của con cái giống tốt
(thường thực hiện dưới sự hỗ trợ của thiết bị siêu âm). |
|
Bước 2 |
Nuôi cấy tế bào trứng trong môi trường nhân tạo
thích hợp để trứng phát triển và đạt độ chín sinh học hoàn toàn. |
|
Bước 3 |
Thụ tinh nhân tạo: Cho tinh trùng đã lọc rửa tiếp
xúc với trứng chín trong đĩa petri để xảy ra quá trình thụ tinh. |
|
Bước 4 |
Nuôi hợp tử phát triển trong tủ cấy ấm đến giai đoạn
phôi dâu và phôi nang trước khi cấy vào con nhận hoặc đem đông lạnh. |
3. Ý nghĩa của thụ tinh trong ống nghiệm
- Tạo ra số lượng phôi lớn
một cách chủ động, nâng cao hiệu quả nhân giống và rút ngắn khoảng cách thế hệ
của vật nuôi.
- Là công nghệ nền tảng, cơ
sở để thực hiện các kỹ thuật sinh học cao hơn như cấy truyền nhân (nhân bản vô
tính) và cấy chuyển gene sản xuất protein trị liệu.
Ví dụ thực tế: Nhờ
có phôi thụ tinh trong ống nghiệm, các nhà khoa học có thể thực hiện kỹ thuật
tiêm chuyển gene kháng bệnh vào phôi trước khi cấy vào tử cung mẹ, giúp tạo ra
các dòng vật nuôi biến đổi gene thế hệ mới ưu việt.
III. XÁC ĐỊNH GIỚI TÍNH CỦA PHÔI
1. Khái niệm
- Xác định giới tính của
phôi là kỹ thuật phân tích di truyền để nhận biết sớm giới tính (đực hay cái) của
vật nuôi ngay trong giai đoạn phôi sớm.
+ Kỹ thuật này giúp người
chăn nuôi chủ động sản xuất đàn con có giới tính phù hợp với hướng sản xuất và
nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi.
2. Các bước xác định giới tính phôi ở vật nuôi
- Quy trình gồm 5 bước cụ
thể bằng công nghệ sinh học phân tử:
|
Bước |
Tên
bước |
Nội
dung kỹ thuật chi tiết |
|
Bước 1 |
Lấy mẫu từ phôi |
Sử dụng thiết bị vi thao tác để cắt hoặc hút một vài
tế bào từ phôi dâu hoặc phôi nang mà không làm ảnh hưởng đến sự sống của
phôi. |
|
Bước 2 |
Tách chiết DNA |
Phá vỡ màng tế bào mẫu để giải phóng và thu nhận chuỗi
DNA tinh sạch của phôi. |
|
Bước 3 |
Khuếch đại DNA bằng PCR |
Sử dụng phản ứng PCR với các cặp mồi (primers) đặc
hiệu chỉ liên kết với vùng gene trên nhiễm sắc thể giới tính Y (đặc trưng cho
giống đực). |
|
Bước 4 |
Điện di sản phẩm PCR |
Chạy sản phẩm PCR trên gel agarose dưới dòng điện để
phân tách các vạch DNA theo kích thước. |
|
Bước 5 |
Đối chiếu sản phẩm |
Quan sát các vạch sáng trên gel điện di dưới ánh
sáng tử ngoại. Nếu xuất hiện vạch đặc hiệu của NST Y thì phôi đó là phôi đực;
nếu không xuất hiện vạch Y thì phôi đó là phôi cái. |
- Làm tăng tối đa hiệu quả
của công nghệ cấy truyền phôi khi xác định được giới tính chính xác trước khi cấy.
- Giúp chủ động điều chỉnh
cơ cấu đàn vật nuôi (tăng tỷ lệ bò cái ở trang trại bò sữa; tăng tỷ lệ bò đực ở
trang trại bò thịt).
IV. ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN GIỐNG VẬT NUÔI
- Chỉ thị phân tử
(molecular marker) là một đoạn DNA ngắn, có liên kết chặt chẽ với gene quy định
một tính trạng cụ thể của vật nuôi (năng suất sữa, thịt, trứng; khả năng kháng
bệnh, kháng stress...).
+ Chỉ thị phân tử được di
truyền ổn định qua các thế hệ nên được dùng như "mốc định vị" để nhận
diện cá thể ưu việt một cách nhanh chóng.
- Nhờ ứng dụng chỉ thị phân
tử, các nhà chọn giống xác định được cá thể mang gene mong muốn ngay từ giai đoạn
sơ sinh thông qua các kỹ thuật:
+ Khuếch đại gene (PCR).
+ Giải trình tự gene
(Sequencing).
+ Cắt bằng enzyme giới hạn.
- Ý nghĩa: Rút ngắn thời
gian chọn tạo giống mới, tăng độ chính xác, giảm tối đa chi phí và công lao động.