​

  Một con bò đực. Ảnh: Patrick Mansell, Penn State

Phát hiện này có thể giúp các nhà sinh học hiểu rõ hơn về cách tiến hóa của gia súc và các loài động vật có vú khác, cũng như giúp các nhà nhân giống và nông dân duy trì và tăng cường tốt hơn khả năng sinh sản trong ngành chăn nuôi, theo Wansheng Liu, phó giáo sư về di truyền học động vật tại Penn State, cho biết.

"Khả năng sinh sản thấp là một vấn đề lớn cho ngành công nghiệp sữa và bò thịt", Liu giải thích. "Trong 60 năm qua, chúng ta quan tâm nhiều hơn đến sữa, hoặc sản lượng thịt bò, xem chúng là một dấu hiệu thành công của đàn, nhưng ngay cả khi sản lượng sữa tăng lên thì khả năng sinh sản của động vật vẫn đi xuống, một việc có nghĩa là đã đến lúc chú ý hơn đến khả năng sinh sản của con đực".

Các nhà nghiên cứu xác định được 1.274 gen trong một vùng cụ thể của nhiễm sắc thể Y của trâu bò đực, so với chỉ có 31-78 gen có liên quan đến nhiễm sắc thể Y của nhiều loài động vật linh trưởng. Họ cũng cho biết, các gen trong nhiễm sắc thể Y của trâu bò hoạt động tích cực hơn trong việc phiên mã so với các động vật có vú khác. Phiên mã là bước đầu tiên của sự biểu hiện gen khi DNA được sao chép. Trong quá trình này, tế bào sản xuất RNA thông tin và RNA này sao chép thông tin di truyền từ nhân tế bào để làm khuôn mẫu cho sự tổng hợp protein.

Ngoài 1274 gen tham gia vào việc mã hóa protein, họ còn xác định được 375 họ gen không mã hóa mới lạ trên trên nhiễm sắc thể Y của trâu bò, và các họ gen này chủ yếu thể hiện trong các giai đoạn tinh hoàn khác nhau.

Hầu hết các nhà nghiên cứu trước đó tin rằng nhiễm sắc thể Y của gia súc cũng sẽ tương tự như nhiễm sắc thể Y của các động vật có vú khác, nghĩa là không có số lượng lớn gen và được coi là có sự phiên mã ít hoạt động nhất, Liu cho biết. Nhiễm sắc thể Y - từng tương tự như nhiễm sắc thể X – đã tiến hóa chủ yếu để phục vụ cho sự phát triển tinh hoàn và khả năng sinh sản của con đực, ông cho biết thêm.

Hiện nay, thành phần gen và kiểu phiên mã của nhiễm sắc thể Y của trâu bò là nhiễm sắc thể Y không phải của động vật linh trưởng duy nhất mà các nhà nghiên cứu tìm hiểu chuyên sâu, Liu cho hay.

"Những phát hiện này mâu thuẫn trực tiếp với quan điểm truyền thống cho rằng, Y đa phần là dạng đóng với một số lượng ít ỏi gen và tỷ lệ sao chép ít," các nhà nghiên cứu cho biết.

Nhiễm sắc thể giới tính X và Y ở hầu hết các động vật có vú bắt đầu khác nhau sau 160 triệu năm tiến hóa. Tuy nhiên, sự cách ly di truyền và sự tiến hóa theo dòng dõi đã đem lại cấu trúc độc đáo của nhiễm sắc thể Y ở trâu bò, và cấu trấu này xác định thành phần và hoạt động phiên mã gen của nhiễm sắc thể Y ở gia súc, theo Liu cho biết.

Do có ít kiến ​​thức về vai trò của các gen trong nhiễm sắc thể Y trong khả năng sinh sản, hầu hết các nhà nhân giống động vật và nông dân lựa chọn bò đực dựa trên các đặc điểm về thể chất, chẳng hạn như kích thước của tinh hoàn. Bởi vì nhiễm sắc thể Y chỉ có mặt ở con đực nên các gen tinh hoàn liên kết với Y -quyết định khả năng sinh sản của con đực - được truyền trực tiếp thông qua dòng đực.

Hiểu biết về sự đa dạng di truyền có thể là một công cụ khác giúp cho nông dân quản lý đàn gia súc của mình khi muốn cải thiện khả năng sinh sản của con đực.

Ảnh hưởng tiềm năng của số lượng ít ỏi bò đực đến khả năng sinh sản và sự sống sót của giống chưa được tìm hiểu.

"Chúng ta có thể bắt đầu hiểu được sự thay đổi nhiễm sắc thể Y trong dòng đực ở một giống bò", Liu cho biết. "Và chúng ta cũng có thể hiểu rõ hơn về việc chúng ta có thể làm gì để duy trì sự đa dạng di truyền ở con đực, đặc biệt là trong một giống như Holstein, đã và đang được lựa chọn rộng rãi và hầu như tất cả đều dựa trên thụ tinh nhân tạo trong sinh sản".

Các nhà nghiên cứu đã phân tích sự biểu hiện của toàn bộ các gen liên kết với Y trong quá trình con bò già đi, bắt đầu ngay sau khi bò được sinh, trong tuổi phát dục và sau đó một lần nữa sau khi bò trưởng thành. Họ đã phân tích thêm cDNA (complimentary DNA) từ tinh hoàn bò đực. Complimentary DNA là một dạng DNA được tổng hợp từ một khuôn mẫu RNA thông tin.

"Trình tự bộ gen của bò được công bố trong năm 2009", Liu cho biết. "Vì trình tự bộ gen đó là từ một con cái  nên những phát hiện trong nghiên cứu nhiễm sắc thể Y của bò là một sự đóng góp đáng kể cho việc hoàn thành dự án bộ gen của bò - cả đực và cái,” ông cho hay.

Bộ Nông nghiệp Mỹ tài trợ cho nghiên cứu này. Xem thêm tại http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-07/ps-ubg071113.php

Thanh Vân - Dostdongnai, Theo Eurekalert.