Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển..

Nội dung tài liệu: Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển..

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học Mã ngành: 9420201 LÂM THỊ HUYỀN TRÂN HỆ GEN TY THỂ, SINH HỌC VÀ SINH THÁI HỌC CỦA CÁ BỐNG RĂNG CƯA Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) Ở VÙNG CỬA SÔNG HẬU VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Cần Thơ, 2023
2. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Đinh Minh Quang Người hướng dẫn phụ: TS. Trương Thị Bích Vân Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Phòng bảo vệ luận án tiến sĩ, lầu 2, nhà điều hành, trường Đại học Cần Thơ. Vào lúc giờ ngày tháng năm . Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. - Thư viện Quốc gia Việt Nam.
3. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Tạp chí quốc tế 1. Tran Thi Huyen Lam and Quang Minh Dinh. (2020). Factors affecting growth pattern and condition of Butis koilomatodon (Bleeker, 1849) (Gobiiformes: Eleotridae) from the Mekong Delta, Vietnam. Acta Zoology Bulgarica, 73(1), 99-106. 2. Tran Thi Huyen Lam, Ton Huu Duc Nguyen, Quang Minh Dinh and Dong Kim Nguyen. (2021). Otolith biometrics and their relationships with fish sizes of Butis koilomatodon living in Mekong Delta, Vietnam. Egyptian Journal of Aquatic Biology & Fisheries, 25(3), 803-814. Tạp chí trong nước 1. Lam Thi Huyen Tran and Dinh Minh Quang. (2020). Morphometric and meristic variations in Butis koilomatodon (Gobiiformes: Eleotridae) in estuarine and coastal areas of the Mekong Delta. Vietnam Journal of Agricultural Sciences, 3(4), 806-816.
4. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Trên thế giới có hơn 32.500 loài cá tồn tại, chiếm hơn phân nửa tổng số lượng động vật có xương sống. Bên cạnh vai trò quan trọng trong đa dạng sinh học, cá còn có giá trị kinh tế và là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con người (Ward et al., 2005). Loài Cá bống răng cưa Butis koilomatodon thuộc bộ Gobiiformes, họ Butidae, giống Butis (Froese & Pauly, 2022). Gobiiformes là một trong những Bộ lớn nhất trong Lớp cá xương, với khoảng 2.000 loài có kích thước nhỏ (4-10 cm) sinh sống trong môi trường nước ngọt, nước lợ và nước mặn trên khắp thế giới (Agorreta et al., 2013). Họ Butidae có tên chung là “sleeper goby”, trước đây họ này được phân loại là một phân họ của Eleotridae nhưng sau đó đã được công nhận là một họ riêng gồm 10 giống với 46 loài (Nelson et al., 2016). Theo Eschmeyer & Fong (2015), hiện có sáu loài thuộc giống Butis được ghi nhận trên thế giới là: Butis amboinensis (Bleeker, 1853); Butis butis (Hamilton, 1822); Butis gymnopomus (Bleeker, 1853); Butis humeralis (Valenciennes, 1837); Butis koilomatodon (Bleeker, 1849) và Butis melanostigma (Bleeker, 1849). Ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), Tran et al. (2020) ghi nhận có ba loài thuộc giống này là B. butis, B. humeralis và B. koilomatodon. Các nghiên cứu định loại dựa trên hình thái học thường bị hạn chế bởi sự đa dạng hóa sinh thái diễn ra phổ biến, xu hướng biệt hóa cũng như việc giảm hoặc mất các đặc điểm hình thái do sự tiến hóa, và thiếu các nhóm định loại gần đáng tin cậy của các loài cá bống (Winterbottom, 1993). Nelson (2006) cho rằng việc xác định các nhóm cá bống dựa trên đặc điểm hình thái đôi khi chưa rõ ràng và một số nhóm mới chỉ được công nhận tạm thời. Thai & Dang (2015) cho rằng việc sử dụng phương pháp mã vạch DNA ty thể để định loại, nghiên cứu các mối quan hệ phát sinh loài và tiến hóa ở mức phân tử là cần thiết. Phương pháp mã vạch DNA (DNA barcoding) dựa trên các đoạn gen ty thể như COI và Cytb đã được sử dụng rộng rãi trong xác định loài và nghiên cứu đa dạng sinh học (Harada et al., 2002; Pepe et al., 2005; Ward et al., 2005; Bingpeng et al., 2018). Do đó, phương pháp mã vạch DNA có thể giúp phân loại ba loài trong giống Butis ở ĐBSCL, do chúng có kích thước cơ thể nhỏ và nhiều đặc điểm hình thái tương đồng. Cá bống răng cưa là loài có giá trị thương phẩm ở một số tỉnh ven biển ĐBSCL đặc biệt là vùng cửa sông ven biển từ Trà Vinh đến Cà Mau và nguồn lợi từ chúng đã góp phần nâng cao thu nhập cho các ngư dân địa phương. Tuy nhiên, khu hệ cá ở vùng này luôn bị biến động (Dinh et al., 2018b; Tran et al., 2020; Hùng và ctv., 2022) do nhiều nguyên nhân như sự biến đổi khí hậu (Badjeck et al., 2010; King, 2015), xây các đập ở thượng nguồn (Baran & Myschowoda, 2009; Baird, 2011) và sự khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản (Nhiên & Định, 2012; Tuấn, 2015). Hơn nữa, đến thời điểm hiện tại, chỉ có một số ít công trình nghiên cứu rời rạc được công bố có liên quan đến B. koilomatodon như: phát hiện loài mới, các đặc điểm hình thái ngoài, và điều kiện môi trường sống của chúng (Lasso-Alcalá et al., 2005; Yokoo et al., 2006; Macieira et al., 1
5. 2012; Soares et al., 2012; Contente et al., 2016; Bonfim et al., 2017; GuimarãEs et al., 2017; Hossin et al., 2019; Thủy và ctv., 2020). Vì vậy, nghiên cứu kết hợp đặc điểm hình thái và phương pháp mã vạch DNA trong định loại ba loài i; đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản và tăng trưởng; đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của Cá bống răng cưa là cần thiết. Các kết quả đạt được sẽ cung cấp dẫn liệu cho công tác giảng dạy, nghiên cứu, phân loại học, giúp đề xuất các nhóm giải pháp bảo vệ, khai thác hợp lý loài cá này ở ĐBSCL. 1.2 Mục tiêu Cung cấp dẫn liệu về trình tự hai gen ty thể COI và Cytb và đặc điểm hình thái trong định loại ba loài thuộc giống Butis; các đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, và tăng trưởng; các đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở ĐBSCL. 1.3 Đối tượng nghiên cứu Ba loài cá thuộc giống Butis (B. koilomatodon, B. humeralis và B. butis) được sử dụng trong nghiên cứu định danh loài dựa trên đặc điểm hình thái và trình tự hai gen ty thể COI và Cytb. Cá bống răng cưa B. koilomatodon là đối tượng trong các nghiên cứu về đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, và tăng trưởng; đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể. 1.4 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu “Hệ gen ty thể, sinh học và sinh thái học của Cá bống răng cưa Butis koilomatodon (Bleeker, 1894) ở vùng cửa sông Hậu ven biển Đồng bằng sông Cửu Long” chủ yếu được thực hiện ở sáu khu vực cửa sông dọc theo sông Hậu, thuộc bốn tỉnh ở ĐBSCL là Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung,Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình, Đông Hải (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) trong thời gian 24 tháng từ 01/2019 đến 12/2020. 1.5 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Xác định loài và phân tích quan hệ di truyền giữa ba loài thuộc giống Butis ở các điểm nghiên cứu dựa trên đặc điểm hình thái ngoài, các chỉ số sinh trắc và trình tự hai gen ty thể COI và Cytb. Nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm sinh học về: (1) đá tai của Cá bống răng cưa bao gồm hình dạng, khối lượng, kích thước đá tai và quan hệ hồi quy giữa khối lượng đá tai với kích thước cơ thể cá; (2) sinh sản của loài Cá bống răng cưa như: tỷ lệ giới tính, hình thức sinh sản, mùa vụ sinh sản, chiều dài thành thục đầu tiên (Lm), sức sinh sản tuyệt đối (F) và quan hệ hồi quy giữa sức sinh sản với kích thước cơ thể cá cái; (3) tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa như: chiều dài tổng, khối lượng, quan hệ hồi quy chiều dài-khối lượng cá (LWR), hình thức tăng trưởng, hệ số điều kiện (CF). 2
6. Nội dung 3: Nghiên cứu đặc điểm sinh thái về: (1) dinh dưỡng của loài Cá bống răng cưa như: tính ăn, cường độ bắt mồi, hệ số béo Clark, phổ thức ăn; (2) quần thể của loài Cá bống răng cưa như chiều dài tối đa (L∞), hệ số tăng trưởng tổng hợp (’), hệ số khai thác (E), hệ số chết tổng (Z), hệ số chết do khai thác (F) và chiều dài đánh bắt đầu tiên (Lc) làm cơ sở đánh giá tình trạng khai thác nguồn lợi của loài cá này. 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.6.1 Ý nghĩa khoa học Luận án góp phần cung cấp dẫn liệu khoa học đầy đủ và có hệ thống về phân loại ba loài thuộc giống Butis, sinh học và sinh thái của Cá bống răng cưa ở vùng cửa sông ven biển ĐBSCL. Kết quả của luận án là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu liên quan đến đặc điểm sinh học và sinh thái của hai loài còn lại thuộc giống Butis ở Việt Nam. 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn Những đặc điểm di truyền, sinh học và sinh thái đạt được trong nghiên cứu là cơ sở dữ liệu quan trọng giúp nghiên cứu nuôi và sinh sản nhân tạo loài cá này ở vùng ven biển ĐBSCL, đa dạng hóa đối tượng nuôi trồng thủy sản, góp phần bảo tồn và phát triển hợp lý nghề nuôi thủy sản vùng. 1.7 Tính mới của đề tài - Đánh giá mối quan hệ giữa yếu tố môi trường và đặc điểm hình thái. - Đã đăng ký mới 24 trình tự vùng gen COI và Cytb của ba loài B. koilomatodon, B. humeralis và B. butis trên ngân hàng gen NCBI. - So sánh sai khác và xây dựng cây quan hệ di truyền giữa ba loài cá bống thuộc giống Butis dựa trên phân tích trình tự gen ty thể COI và Cytb. - Ở loài Cá bống răng cưa, xác định được đặc điểm hình thái đá tai và quan hệ hồi quy giữa sự tăng trưởng đá tai với tăng trưởng sinh dưỡng ở cá; chiều dài thành thục đầu tiên, hình thức và mùa sinh sản; kiểu hình tăng trưởng và đánh giá sự thích nghi của Cá bống răng cưa với môi trường sống. - Xác định được tính ăn và phổ thức ăn của Cá bống răng cưa; ước tính được các thông số và hiện trạng khai thác của quần thể cá. 3
7. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cá bống răng cưa B. koilomatodon Cá bống răng cưa B. koilomatodon (Bleeker, 1849) thuộc giống Butis, họ Butidae, bộ Gobiiformes có nguồn gốc từ Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương. Loài này được ghi nhận đầu tiên ở Đại Tây Dương vào năm 1972 tại kênh đào Panama (Dawson, 1973). Sau đó, loài này được ghi nhận ở bờ biển Tây Phi (Miller et al., 1989), bờ biển Tây Nam Đại Tây Dương ở Venezuela (Lasso-Alcalá et al., 2005) và từ Bắc đến Nam Brazil (Loebmann et al., 2010; Macieira et al., 2012). Một số nghiên cứu cho thấy Cá bống răng cưa phổ biến trong các vũng triều ở vùng liên triều (intertidal zone), chúng có lối sống ít vận động, khả năng bơi liên tục bị hạn chế và là động vật ăn thịt (Contente et al., 2016). Ở Việt Nam, Thủy và ctv. (2020) ghi nhận loài Cá bống răng cưa hiện diện ở vùng cửa sông Ba Lạt có đầu và thân tương đối ngắn, thân cao, hàm dưới hơi dài hơn hàm trên. Trên thân có một số chấm đen, bên thân có 4-7 dải màu tối xen kẽ, gốc vây ngực có một chấm đen lớn. SL (chiều dài chuẩn)=23,3-54,4 mm, D1 (vây lưng thứ nhất)=VI; D2 (vây lưng thứ hai)=I, 8; P (vây ngực)=20-21; V (vây bụng)=I, 5; A=I, 8; PDS (vảy trước vây lưng)=13-16; LR (vảy dọc thân)=29-32; TR (vảy ngang thân từ gốc vây lưng thứ hai)=8-9. Về sinh sản, chưa có nghiên cứu nào được công bố liên quan đến đặc điểm sinh sản của Cá bống răng cưa. Về dinh dưỡng, chúng là động vặt săn mồi ở đáy với thức ăn chủ yếu là giáp xác và cá nhỏ (Froese & Pauly, 2022). Bên cạnh đó, chúng còn tham gia vào hệ sinh thái sinh vật phù du biển ở dạng ấu trùng (Allen & Robertson, 1994; Graham, 1997; Helfman et al., 1997; Berra, 2001). Một số loài cơ thể có màu tối cho phép chúng ẩn nấp trước kẻ săn mồi và một số tạo thành đàn dầy đặc để bảo vệ các cá thể khỏi sự săn mồi (Kuiter, 1993; Berra, 2001). Về quần thể, loài này được xem là loài ngoại lai xâm lấn hệ sinh thái cửa sông và biển ở vùng duyên hải phía Đông Amazon, thậm chí chúng có thể lấn át các loài cá bản địa khác (Bonfim et al., 2017). Những loài này có các đặc tính sinh lý, hình thái và hành vi thích hợp cho sự xâm lấn. Chẳng hạn, khả năng thích nghi với sự biến động nhiệt độ và độ mặn cao cho phép chúng tồn tại ở các loại khu vực sống khác nhau từ nước ngọt đến nước lợ. Hơn nữa, kích thước cơ thể nhỏ và các hành vi trong ẩn nấp và săn mồi cho phép chúng dễ dàng tìm nơi trú ẩn, đẻ trứng và tìm thức ăn cũng như tránh sự săn mồi của các loài cá ăn thịt khác (Wonham et al., 2000). 2.2 Cá bống B. humeralis và B. butis Cá bống B. butis và B. humeralis thuộc bộ Gobiiformes, họ Butidae, giống Butis (Froese & Pauly, 2022). Loài B. humeralis còn được gọi là loài amphidromous, tức là loài cá di chuyển giữa nước ngọt và nước mặn trong vòng đời nhưng không phải để sinh sản. Chúng được phát hiện ở vùng Ấn Độ Dương-Tây Thái Bình Dương, dọc theo bờ 4
8. biển phía Đông Ấn Độ đến Philippines, phía Đông Indonesia và Papua New Guinea (McDowall, 1997; Froese & Pauly, 2022). Chúng cũng được tìm thấy ở lưu vực Marina, nằm ngay phía Nam thành phố Singapore, từng là một vùng đất nông mở rộng ven biển nhưng đã chuyển thành hồ nước ngọt vào năm 2008 do xây dựng đập nước (Hui et al., 2010). Theo mô tả của Định và ctv. (2013), B. humeralis có đầu dẹp, mõm dài và nhọn, giữa hai ổ mắt có một cặp xương nhọn, vảy nhỏ phủ đều, cuống đuôi cao và có thể tăng trưởng đến 10,7 cm SL. Cá bống B. butis thường được tìm thấy dọc các vùng ven biển nước lợ và nước ngọt ở Ấn Độ Dương, Tây Thái Bình Dương, bờ biển châu Phi và các đảo Fiji. Là loài sống ở đáy, chúng thích sống ở những vùng nước có nhiều cây cối, trong các đầm lầy ngập mặn, gần đáy bùn các đầm phá, cửa sông và rừng ngập mặn với thảm thực vật phong phú (Froese & Pauly, 2022). Ở ĐBSCL, chúng được tìm thấy ở các tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau (Thảo & Yên, 2015; Phan et al., 2021a). Trong mô tả của Định và ctv. (2013), B. butis có một cặp xương ở khoảng giữa 2 ổ mắt, cuống đuôi thon hơn so với B. humeralis, răng hàm bên ngoài lớn hơn những răng bên trong. Thức ăn chủ yếu của chúng là cá nhỏ và giáp xác (Pethiyagoda, 1991). 5
9. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Sự biến động yếu tố môi trường ở khu vực nghiên cứu Tiến hành đo và ghi nhận pH, nhiệt độ và độ mặn của môi trường nước ở 6 điểm Duyên Hải (Trà Vinh), Cù Lao Dung và Trần Đề (Sóc Trăng), Hòa Bình và Đông Hải (Bạc Liêu) và Đầm Dơi (Cà Mau) từ 07/2019 đến 06/2020. Xử lý số liệu thống kê bằng t-test và One-way ANOVA. Phần mềm SPSS v.21 đã được sử dụng để phân tích tất cả dữ liệu ở mức ý nghĩa p<0,05. 3.2 Nội dung nghiên cứu 1: Xác định loài và mối quan hệ di truyền giữa ba loài Butis ở khu vực nghiên cứu dựa trên đặc điểm hình thái và phương pháp mã vạch DNA của gen COI và Cytb. Sau khi định loại, mẫu cá được phân tích đặc điểm hình thái ngoài bao gồm: chiều dài tổng (TL), chiều cao thân (BD), chiều dài đầu (HL), đường kính mắt (ED) và khoảng cách giữa hai mắt (DE). Nếu tỷ lệ hình thái có sự khác biệt giữa các loài, phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis-PCA) được sử dụng để xác định yếu tố môi trường và đặc điểm hình thái nào là yếu tố chính gây nên những khác biệt này. PCA được chạy bằng phần mềm PRIMER v.6. Ba mẫu cá đại diện cho ba loài trong giống Butis ở bốn điểm nghiên cứu (12 mẫu) được chọn để phân tích trình tự gen COI và Cytb làm cơ sở định danh loài bằng phương pháp mã vạch DNA gồm các bước: - Tách chiết DNA tổng bằng Bộ kit TopPURE® Genomic DNA Extraction Kit (ABT, Việt Nam). - Thực hiện phản ứng PCR với ba cặp mồi: Fish F1/Fish R1, GcytbL/GcytbH và GluMug-1F/MixCytob937-2R. - Tinh sạch sản phẩm PCR bằng bộ sinh phẩm PCR Purification Kit (Jena Bioscience). - Các sản phẩm PCR gen COI được gửi giải trình tự tại tại công ty Macrogen Ltd., Hàn Quốc. Các sản phẩm PCR gen Cytb được gửi giải trình tự tại công ty Cổ phần Phù Sa Genomics, Thành phố Cần Thơ, Việt Nam. - Phân tích kết quả và xây dựng cây quan hệ di truyền: sử dụng phần mềm Bioedit và MEGA 7.0. 3.3 Nội dung nghiên cứu 2: Nghiên cứu đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm sinh học đá tai Đá tai được cân bằng cân kỹ thuật số với sai số 0,1 mg. Ảnh đá tai được chụp bằng kính hiển vi có liên kết với camera. Phần mềm Motic Image Plus v.2.0 sau đó được sử dụng để đo chiều dài và chiều rộng của đá tai dựa trên các ảnh đã chụp. 6
10. Xử lý số liệu thống kê bằng t-test và One-way ANOVA. Phần mềm SPSS v.21 đã được sử dụng để phân tích tất cả dữ liệu ở mức ý nghĩa p<0,05. Nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản Xác định giới tính dựa trên hình thái ngoài gai sinh dục của Cá bống răng cưa. Bốn giai đoạn phát triển của tuyến sinh dục được xác định trực quan bằng mắt thường, đồng thời kiểm tra mức độ thành thục sinh dục của cá dựa trên tổ chức mô học của tuyến sinh dục. Chiều dài thành thục đầu tiên của cá được xác định dựa theo công thức của King (2013): P = 1/(1+exp[-r×(TL-Lm)]), trong đó, P là tỉ lệ cá thành thục (%), TL là chiều dài tổng của cá (cm), Lm là chiều dài thành thục đầu tiên của cá. Kết hợp phân tích giá trị GSI, HSI và tần số xuất hiện của tuyến sinh dục trưởng thành để xác định mùa vụ sinh sản (Dinh & Le, 2017). Hệ số GSI được tính theo công thức của Sturm (1978): GSI=100×(G/W), trong đó G là khối lượng tuyến sinh dục (0,1 mg) và W là khối lượng cơ thể cá (0,01 g). Hệ số HSI được xác định bằng công thức của Miller (1984): HSI=LW×100/W, trong đó LW là khối lượng gan cá (0,1 mg) và W là khối lượng cơ thể cá (0,01 g). Ở mỗi điểm thu mẫu, 30 mẫu cá đại diện có buồng trứng ở giai đoạn IV được dùng để đếm trứng. Mỗi buồng trứng được cắt thành ba mẫu phụ dầy khoảng 1 mm ở hai đầu và ở giữa. Sau khi cân khối lượng, trứng được đếm dưới kính nhìn nổi (Motic). Khi đó, sức sinh sản tuyệt đối được tính theo công thức của Bagenal (1967): F= (n*G)/g. Trong đó: G là khối lượng buồng trứng (0,1 mg), g là khối lượng mẫu phụ (0,1 mg), n là số lượng trứng có trong mẫu phụ. Hồi quy logarit được sử dụng để kiểm tra quan hệ hồi quy giữa kích thước cơ thể cá (TL và W) với sức sinh sản tuyệt đối. Xử lý số liệu thống kê bằng t-test và One-way ANOVA. Phần mềm SPSS v.21 đã được sử dụng để phân tích tất cả dữ liệu ở mức ý nghĩa p<0,05. Nghiên cứu đặc điểm sinh học hình thái và tăng trưởng Chiều dài tổng (TL) và khối lượng (W) của từng mẫu cá được dùng để thiết lập phương trình quan hệ hồi quy giữa chiều dài và khối lượng của cá dựa trên công thức của Ricker (1973): Wa= TLb . Trong đó, W là khối lượng cơ thể cá (sai số 0,01g), TL là chiều dài tổng của cá (sai số 0,01 cm), a và b là các hệ số. Hệ số b sau đó được dùng để xác định hình thức tăng trưởng của cá. W Hệ số CF được xác định theo công thức của Le Cren (1951): CF = . Trong a TLb đó, W là khối lượng cá (0,01 g), TL là chiều dài tổng của cá (0,01 cm), a và b là hệ số tăng trưởng (lấy từ phương trình quan hệ hồi quy giữa chiều dài và khối lượng cá). Xử lý số liệu thống kê bằng t-test, One-way ANOVA và Two-way ANOVA. Phần mềm SPSS v.21 đã được sử dụng để phân tích tất cả dữ liệu ở mức ý nghĩa p<0,05. 7
11. 3. 4 Nội dung nghiên cứu 3: Nghiên cứu đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa ở khu vực nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm sinh thái dinh dưỡng Mẫu cá sau khi xác định chiều dài và khối lượng được giải phẫu để lấy ống tiêu hóa phục vụ cho nghiên cứu. Ống tiêu hóa sau đó được xác định chiều dài tổng (sai số 0,1 cm) và khối lượng (sai số 0,01 mg). Tính ăn của cá được xác định bằng chỉ số RGL theo công thức sau (Al-Hussaini, 1949): Chiều dài ruột cá RGL= Chiều dài tổng của cá Cường độ bắt mồi của cá được xác định bằng chỉ số sinh trắc dạ dày của Desai (1970) theo công thức sau: Khối lượng ruột cá GI= Khối lượng cơ thể cá Hệ số béo được xác định bằng phương pháp của Clark (1928) và được dùng để xác định khả năng tích trữ năng lượng của cá. W ×100 Clark= 0 TL3 Trong đó: Wo là khối lượng cá không có nội quan (sai số 0,01 g), TL là chiều dài tổng của cá (sai số 0,1 cm). Phổ thức ăn được xác định bằng phương pháp tần số xuất hiện, phương pháp khối lượng và phương pháp điểm số (đây là phương pháp kết hợp giữa phương pháp tần số xuất hiện và phương pháp khối lượng). Điểm số mỗi loại thức ăn được đưa vào phần mềm PRIMER v.6.1.11 (Clarke & Gorley, 2006) để kiểm tra sự biến động phổ thức ăn theo giới tính, nhóm chiều dài, mùa vụ, điểm thu mẫu. Ảnh hưởng của các nhóm tương tác được kiểm tra bằng phép thử PERMANOVA+ v.1.0.1 add-on package (Anderson et al., 2008). Tất cả phép thử được xác định ở mức ý nghĩa 5%. Xử lý số liệu thống kê bằng t-test, One-way ANOVA và Two-way ANOVA. Phần mềm SPSS v.21 đã được sử dụng để phân tích tất cả dữ liệu ở mức ý nghĩa p<0,05. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái quần thể Tần suất chiều dài của cá được dùng để xác định các tham số quần thể thông qua phương trình von Bertalanffy: L=− L1 e−−K( t t0 ) t ( ) 8
12. Trong đó, L∞ là chiều dài tiệm cận cực đại mà cá có thể đạt được (cm), K là hệ số tăng trưởng của cá, t là tuổi cá ở thời điểm t; t0 là tuổi lý thuyết mà ở đó chiều dài của cá bằng 0 (Pauly, 1987). Hệ số tăng trưởng tổng hợp (’) của cá được ước lượng từ công thức của Pauly & Munro (1984): ’ = logK + 2 logL∞. Tuổi thọ tối đa của cá được xác định theo công thức: tmax=3/K. Trong đó, K là tốc độ tăng trưởng (Taylor, 1958; Pauly, 1980). Hệ số chết tổng (Z) được xác định bằng đường cong sản lượng chuyển đổi từ số liệu tần suất chiều dài (Pauly et al., 1995). Hệ số chết tự nhiên (M) được xác định bằng công thức của Pauly (1980): logMLKT= − 0,0066 − 0,279 log + 0,6543 log + 0,463 log Hệ số chết do khai thác (F) và hệ số khai thác (E) được xác định theo công thức sau (Ricker, 1975): F=Z–M và E=F/Z. Các tham số của quần thể được phân tích với sự hỗ trợ của phần mềm FiSAT II bằng phương pháp ELEFAN I. 9
13. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Sự biến động yếu tố môi trường ở khu vực nghiên cứu Bảng 4.1 cho thấy sự biến động các giá trị pH và độ mặn theo mùa, điểm và tháng thu mẫu. pH giữa hai mùa và các tháng thu mẫu không khác biệt về thống kê, dao động trong khoảng hẹp từ 7,73±0,03 đến 7,93±0,04. Ngược lại, độ mặn thể hiện sự khác biệt theo mùa và tháng thu mẫu. Giá trị độ mặn cao được ghi nhận từ tháng 1 đến tháng 5/2020 (từ 17,33±2,62‰ đến 26,17±2,0‰). Đặc biệt, độ mặn cao nhất được ghi nhận vào tháng 2/2020 (25,83±2,01‰) và tháng 3/2020 (26,17±2,0‰), rơi vào các tháng mùa khô. Theo Đông và ctv. (2019), độ mặn lớn nhất thường được ghi nhận vào mùa khô đặc biệt vào tháng 4 và tháng 5 khi lượng nước ở thượng nguồn đổ về giảm, thủy triều ảnh hưởng mạnh đến các hệ thống sông chính ở ĐBSCL, kệnh rạch nội đồng, dẫn theo nước mặn xâm nhập sâu cả trên sông và nội đồng. Bảng 4.1: Sự biến động giá trị pH và độ mặn Mùa thu mẫu pH Độ mặn (‰) Mùa khô 7,82±0,04 22,63±1,12b Mùa mưa 7,76±0,02 12,98±0,96a Levene’s test F=3,54, p=0,06 F=0,31, p=0,58 t-test t=1,22, p=0,22 t=6,53, p<0,01 Điểm thu mẫu pH Độ mặn (‰) DHTV 7,85±0,02b 12,33±2,51ab CLDST 7,81±0,02ab 10,42±1,47a TĐST 7,96±0,06b 14,00±2,06ab HBBL 7,66±0,05a 18,58±1,47bc ĐHBL 7,81±0,03ab 23,50±1,48c a c ĐDCM 7,63±0,05 23,17±1,21 Levene’s test F=2,21, p=0,06 F=2,26, p=0,06 One-way ANOVA F=8,22, p<0,01 F=10,16, p<0,01 Tháng pH Độ mặn (‰) 07/2019 7,78±0,03 12,83±2,65a 08/2019 7,87±0,03 11,33±2,80a 09/2019 7,93±0,04 11,17±2,51a 10/2019 7,77±0,19 11,83±2,39a 11/2019 7,73±0,10 13,00±2,68a 12/2019 7,77±0,08 15,33±3,07ab 01/2020 7,78±0,03 21,83±2,60ab 02/2020 7,77±0,04 25,83±2,01b 03/2020 7,73±0,03 26,17±2,06b 04/2020 7,78±0,05 22,00±2,07ab 05/2020 7,80±0,04 17,33±2,62ab 06/2020 7,72±0,07 15,33±2,50ab Levene’s test F=3,92, p<0,01 F=0,62, p=0,81 One-way ANOVA F=0,63, p=0,80 F=4,92, p<0,01 (DHTV: Duyên Hải (Trà Vinh), CLDST: Cù Lao Dung (Sóc Trăng), TĐST: Trần Đề (Sóc Trăng), HBBL: Hòa Bình (Bạc Liêu), ĐHBL: Đông Hải (Bạc Liêu), ĐDCM: Đầm Dơi (Cà Mau). Các ký tự khác nhau (a, b và c) ở mỗi cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về thống kê) 10
14. Ở sáu điểm thu mẫu, giá trị pH nước dao động trong khoảng 7,5-8,0. Toàn và ctv. (2007) cho rằng sự biến động giá trị pH có thể liên quan đến điều kiện trao đổi nước, nhưng nhìn chung, pH dao động trong khoảng 6,5-8,5 nằm trong khoảng an toàn thích hợp cho sự phát triển của các nhóm sinh vật sống trong nước. Giá trị độ mặn được ghi nhận cao nhất ở Đông Hải (Bạc Liêu) (23,50±1,48‰) và Đầm Dơi (Cà Mau) (23,17±1,21‰), trong khi đó độ mặn thấp nhất được ghi nhận ở Cù Lao Dung (Sóc Trăng) (10,42±1,47‰). Trong số sáu điểm thu mẫu, chỉ có Cù Lao Dung (Sóc Trăng) là huyện đảo được bao quanh bởi sông Hậu (gồm hai cửa sông Định An, Trần Đề) và biển Đông nên đây có thể là nguyên nhân làm cho giá trị pH và độ mặn ở đây thấp hơn so với các điểm còn lại. 4.2 Đặc điểm hình thái và di truyền của ba loài thuộc giống Butis 4.2.1 Định loại ba loài thuộc giống Butis dựa trên đặc điểm hình thái Tổng cộng 715 mẫu cá B. butis, 871 mẫu cá B. humeralis và 876 mẫu cá B. koilomatodon thu từ 04/2019 đến 03/2020 được sử dụng cho phân tích hình thái và di truyền. Khóa định loại ba loài trong giống Butis được trình bày trong Bảng 4.2. Bảng 4.2: Khóa định loại ba loài trong giống Butis ở ĐBSCL Đặc điểm 1a Đầu và mõm ngắn Butis koilomatodon 1b Đầu dẹp, mõm nhọn và dài 2 2a Cuống đuôi cao Butis humeralis 2b Cuống đuôi thon Butis butis Bên cạnh các điểm khác biệt đã nêu trong Bảng 4.2, Cá bống răng cưa còn có những đặc điểm riêng giúp dễ dàng phân biệt với hai loài còn lại. Cụ thể, chúng có từ 4 đến 7 dãy đen hoặc nâu ở mặt bên cơ thể, dãy cuối thường nằm ở cuống đuôi. Hai loài B. humeralis và B. butis khó phân biệt hơn do đặc điểm hình thái ngoài của chúng khá giống nhau. Tuy nhiên, điểm bắt đầu vây lưng thứ hai và vây hậu môn ngang nhau ở B. humeralis nhưng lệch nhau ở B. butis. Đặc điểm chung được ghi nhận ở cả ba loài là chúng đều có nhiều hạt sắc tố melanophore trên cơ thể và một cặp xương nhọn ở giữa hai ổ mắt. Yokoo et al. (2006) bổ sung thêm điểm khác biệt hình thái ở hai loài Butis còn lại là vây lưng thứ nhất, thứ hai và vây hậu môn phủ đầy các hạt sắc tố ở B. humeralis nhưng rải rác ở B. butis. 11
15. 4.2.2 Mối quan hệ giữa yếu tố môi trường với số đo và tỷ lệ hình thái Hình 4.1 tóm tắt kết quả phân tích đa biến PCA của ba loài Butis. Nhìn chung, biểu đồ giải thích được 56,1% phương sai (PCA1: 41,8% và PCA2: 14,3%). Thành phần chính PCA1 và PCA2 giải thích 41,8% và 14,3% sự khác biệt về các chỉ số đo giữa các mẫu cá của ba loài trong nghiên cứu và các yếu tố môi trường. PCA1 có liên quan nhiều nhất với các yếu tố hình thái như TL, HL, DE, ED, BD, HL/TL, BD/TL, ED/HL và DE/HL; trong khi PCA2 liên quan nhiều nhất đến các yếu tố môi trường như độ mặn, nhiệt độ và pH. Hình 4.1 cũng cho thấy hai loài B. humeralis và B. butis có nhiều điểm tương đồng về hình thái hơn so với Cá bống răng cưa vì chúng được xếp chồng lên nhau trong biểu đồ, trong khi hầu hết mẫu Cá bống răng cưa tách thành nhóm riêng. Trong nghiên cứu này, B. humeralis và B. butis thể hiện nhiều điểm tương đồng về các hình thái như hình dạng cơ thể, đầu và mõm; màu sắc cơ thể và cặp xương nằm ở giữa hai ổ mắt. Kết quả phân tích PCA cũng xác nhận sự tương đồng về hình thái giữa hai loài Butis, thể hiện qua sự hội tụ của các chấm màu cam và xanh lá đại diện cho hai loài B. butis và B. humeralis trên đồ thị PCA ở Hình 4.1. Biểu đồ PCA của ba loài Butis ở Hình 4.1 còn cho thấy các mẫu B. koilomatodon tập hợp thành nhóm riêng và không cùng nằm chung nhóm với các mẫu B. humeralis hoặc B. butis. Hình 4.1: Đồ thị PCA của các biến định lượng cho thấy mối tương quan giữa yếu tố môi trường và chỉ số hình thái của giống Butis (Các chấm màu cam, xanh lục và xanh dương lần lượt đại diện cho B. butis, B. humeralis và B. koilomatodon) 12
16. 4.2.3 Định loại ba loài cá bống thuộc giống Butis bằng phương pháp mã vạch DNA của gen COI và Cytb Cây quan hệ di truyền của ba loài thuộc giống Butis dựa trên gen COI Mối quan hệ di truyền vùng gen COI giữa các loài Butis được thể hiện trong Hình 4.2. Cây quan hệ di truyền chia thành bốn nhóm nhỏ với giá trị bootstrap của các nhánh cao đến 100%. Nhóm I gồm các mẫu B. koilomatodon trong nghiên cứu và mẫu đối chứng giống nhau về di truyền. Do đặc điểm hình thái của B. koilomatodon khác biệt rõ so với hai loài Butis còn lại về hình dạng đầu và mõm và số lượng các dãy màu trên cơ thể (Yokoo et al., 2006; Macieira et al., 2012), nên việc chúng tách thành nhóm riêng khá dễ hiểu. Hai đối chứng ngoài nhóm G. aureus từ vùng Đông Nam Á và Ps. chrysospilos từ Bangladesh được tách thành nhóm IV riêng so với các loài Butis đã giúp tăng độ tin cậy về mối quan hệ di truyền của các loài trong nghiên cứu này. Hình 4.2: Cây quan hệ di truyền gen COI của các loài thuộc giống Butis (Cây quan hệ di truyền được suy ra từ phương pháp Maximum Likelihood dựa trên mô hình Kimura 2- parameter, với giá trị bootstrap 1000 lần. Giá trị phần trăm bootstrap được thể hiện ở gốc (độ tin cậy cao >85%, độ tin cậy trung bình từ 65-85%, độ tin cậy thấp <65%). Chiều dài nhánh tương ứng với số lượng trung bình các nucleotide thay thế trên mỗi vị trí. Thước tỷ lệ cho thấy sự thay thế trên mỗi vị trí. DHTV: Duyên Hải (Trà Vinh), TDST: Trần Đề (Sóc Trăng), VBBL: Hòa Bình (Bạc Liêu) và DDCM: Đầm Dơi (Cà Mau)) Đặc điểm chung trong nhóm II và III là các mẫu B. humeralis và B. butis nằm xen kẽ trong các nhánh nhỏ, chứ không tách thành hai nhóm riêng tương ứng với mỗi loài do khoảng cách di truyền giữa hai loài này tương đương với khoảng cách di truyền trong cùng loài. Điều này chứng tỏ gen COI của hai loài này rất giống nhau, hơn nữa, hai loài này cũng có đặc điểm hình thái khá giống nhau. Khoảng cách di truyền trong cùng loài khác biệt từ loài này đến loài khác nhưng thường ở mức thấp (~1%), chẳng hạn, giá trị này là 1,2% ở các loài cá bống Ấn Độ (Viswambharan et al., 2015) hoặc 0,39% ở các loài cá ở Úc (Ward et al., 2005). Trong nghiên cứu này, giá trị khoảng cách di truyền K2P giữa B. humeralis và B. butis là 0,14 (14%), như vậy, chúng là hai loài khác nhau. 13
17. Cây quan hệ di truyền của ba loài thuộc giống Butis dựa trên gen Cytb Cây quan hệ di truyền trong Hình 4.3 gồm 12 trình tự gen Cytb trong nghiên cứu và 3 trình tự Cytb tham chiếu từ Ngân hàng gen. Cây quan hệ di truyền chia thành ba nhóm với giá trị bootstrap đáng tin cậy lên đến 100%. Hầu hết các mẫu B. koilomatodon tập hợp lại với nhau trong nhóm I, điều này phản ánh độ tin cậy của khóa phân loại dựa trên hình thái học. Sự sai lệch trong phân loại được phát hiện ở nhóm II bao gồm hai loài B. humeralis và B. butis, điều này cho thấy hai loài này không chỉ giống nhau về hình thái mà còn có sự tương đồng lớn về trình tự gen Cytb. Việc các đối chứng ngoài nhóm cùng nằm trong Nhóm III cho thấy độ tin cậy của cây quan hệ di truyền trong phân tích phát sinh loài dựa trên gen Cytb. Hình 4.3: Cây quan hệ di truyền gen Cytb của các loài thuộc giống Butis (Cây quan hệ di truyền được suy ra từ phương pháp Maximum Likelihood dựa trên mô hình Kimura 2- parameter, với giá trị bootstrap 1000 lần. Giá trị phần trăm bootstrap được thể hiện ở gốc (độ tin cậy cao >85%, độ tin cậy trung bình từ 65-85%, độ tin cậy thấp <65%). Chiều dài nhánh tương ứng với số lượng trung bình các nucleotide thay thế trên mỗi vị trí. Thước tỷ lệ cho thấy sự thay thế trên mỗi vị trí. DHTV: Duyên Hải (Trà Vinh), TDST: Trần Đề (Sóc Trăng), HBBL: Hòa Bình (Bạc Liêu) và DDCM: Đầm Dơi (Cà Mau)) Các mẫu Cá bống răng cưa thu ở các vùng cửa sông khác nhau về số đo hình thái, nhưng đặc điểm di truyền gen Cytb của chúng tương đồng nhau. Tương tự, kích thước cơ thể B. humeralis và B. butis khác nhau theo điểm thu mẫu (Phan et al., 2021a; Quang et al., 2021), nhưng sự khác biệt di truyền gen Cytb của chúng không rõ nên chúng nằm cùng một nhóm trên cây phát sinh loài. Sự khác biệt hình thái của các mẫu Butis ở các điểm thu mẫu khác nhau có thể là do sự thích nghi của cá với môi trường sống, bao gồm cả sự sẵn có của nguồn thức ăn chứ không phải do yếu tố di truyền. Tóm lại, các yếu tố môi trường nước, đặc biệt là độ mặn và pH ở các điểm thu mẫu đã ảnh hưởng đến chỉ số hình thái của các loài Butis. Phương pháp mã vạch DNA của gen COI và Cytb giúp phân loại chính xác loài cá bống lưng cao B. koilomatodon và xây dựng mối quan hệ di truyền giữa ba loài trong giống Butis với giá trị bootstrap có độ tin cậy cao đến 100%. 14
18. 4.3 Đặc điểm sinh học đá tai, sinh sản, hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa 4.3.1 Đặc điểm sinh học đá tai Đá tai Cá bống răng cưa có dạng hình túi với chiều dài lớn hơn chiều rộng (Hình 4.4). Mặt trước có đỉnh nhọn, mặt sau bẹt, cả hai có gờ răng cưa. Phần rìa đá tai phía mặt lưng trơn nhẵn, mặt bụng răng cưa. Mặt trong đá tai (hướng về phía cơ thể cá) thô ráp, trong khi mặt ngoài khá nhẵn. So với hình dạng đá tai dạng oval của cá căng (Terapon jarbua) tại cửa sông Ka Long được mô tả trong nghiên cứu của Hậu et al. (2017), đá tai B. koilomatodon thể hiện sự khác biệt rất rõ. Hình 4.4: Hình dạng đá tai trái và phải của Cá bống răng cưa Hình 4.5: Quan hệ hồi quy giữa khối lượng đá tai phải với kích thước cơ thể cá (a) chiều dài tổng, b) chiều cao thân, c) chiều dài đầu và d) khối lượng cơ thể cá) Do kết quả phân tích cho thấy đá tai bên trái và bên phải tương đồng nhau nên đá tai phải đã được sử dụng cho các phân tích tiếp theo. Phân tích hồi quy tuyến tính giữa khối lượng đá tai với kích thước cơ thể cá (Hình 4.5) cho thấy giữa chúng có mối quan 15
19. 2 2 2 2 hệ hồi quy ở mức trung bình (r TL=0,50, r BH=0,44, r HL=0,46 và r W= 0,57). Các phương trình thể hiện quan hệ hồi quy giữa chúng là: WO=0,62TL-1,37; WO=0,30W+1,38; WO=2,26BH-0,05 và WO=2,23HL-1,02. Qua đó, có thể thấy, khối lượng đá tai tăng khi cá tăng trọng và tăng các chỉ số hình thái ngoài như chiều dài tổng, chiều cao thân và chiều dài đầu. Tóm lại, các chỉ số sinh trắc của đá tai trái tương đồng với đá tai phải. Khối lượng đá tai có tương quan ở mức trung bình với kích thước cơ thể cá. Hình thái đá tai của Cá bống răng cưa có thể hỗ trợ trong phân loại nhưng cần nghiên cứu thêm. 4.3.2 Đặc điểm sinh học sinh sản của loài Cá bống răng cưa Tổng cộng 974 mẫu Cá bống răng cưa thu được ở bốn điểm từ 07/2019 đến 06/2020, trong đó có 671 cá đực và 303 cá cái tương đương tỷ lệ giới tính đực: cái là 2,21: 1,00. Rõ ràng, số lượng cá thể đực chiếm ưu thế hơn so với cá thể cái trong quần thể ở tất cả các điểm thu mẫu. Trong lát cắt ngang mô học tuyến trứng (Hình 4.6) của Cá bống răng cưa ở giai đoạn trưởng thành, có thể quan sát thấy các giai đoạn khác nhau của noãn bào như: noãn nguyên bào, noãn bào bậc I, noãn bào bậc II, noãn bào bậc III và noãn bào hydrat hóa. Tương tự, ở tinh sào giai đoạn trưởng thành, ngoài tinh trùng vẫn có sự xuất hiện của tinh nguyên bào, tinh bào bậc I, tinh bào bậc II và tinh tử (Hình 4.7). Hình 4.6: Đặc điểm mô học noãn sào (a: giai đoạn I; b: giai đoạn II, c: giai đoạn III, d: Giai đoạn IV; O: noãn nguyên bào; GC: tế bào mầm; PO: noãn bào bậc I; PVO: noãn bào bậc II; SVO: noãn bào bậc III; PsVO: noãn bào bậc IV; HMO: trứng chín) 16
20. Hình 4.7: Đặc điểm mô học tinh sào (a: giai đoạn I; b: giai đoạn II, c: giai đoạn III, d: Giai đoạn IV; S: Tinh nguyên bào; SC1: tinh bào bậc I; SC2: tinh bào bậc II; ST: tinh tử; SZ: tinh trùng) Khi các tế bào chín như noãn bào hydrat hóa và tinh trùng được phóng thích, các tế bào ở giai đoạn còn lại sẽ tiếp tục phát triển để tạo thành các tế bào chín trong những lần sinh sản sau đó. Việc tìm thấy noãn bào và tinh bào ở các giai đoạn khác nhau trong noãn sào và tinh sào trưởng thành chứng tỏ Cá bống răng cưa ở vùng cửa sông ven biển ĐBSCL thuộc nhóm cá đẻ nhiều đợt trong năm, giống như hầu hết các loài cá bống khác (Miller, 1984). Giai đoạn IV của tuyến trứng và tuyến tinh được tìm thấy ở hầu hết các tháng trong thời gian nghiên cứu của đề tài từ tháng 07/2019 đến 06/2020 (Hình 4.8 và 4.9). Đặc biệt, cá thể ở giai đoạn IV chiếm số lượng nhiều hơn so với các giai đoạn còn lại trong tổng số lượng mẫu thu được vào mỗi tháng và tập trung cao nhất vào mùa mưa từ tháng 06 đến tháng 10. Kết quả này cho thấy đây là loài cá có khả năng sinh sản quanh năm và tập trung cao vào mùa mưa. Theo Liêm & Định (2004), hệ số GSI và HSI là những hệ số quan trọng để dự đoán mùa vụ sinh sản của cá. Sự thay đổi theo mùa của khối lượng tuyến sinh dục thấy rõ nhất trên cá cái do sự gia tăng nhanh chóng của tuyến trứng. Ở Cá bống răng cưa, hệ số GSI tăng dần vào các tháng mùa mưa khi cá tập trung sinh sản, trong khi sự biến động hệ số HSI có khuynh hướng ngược lại. Hơn nữa, tuyến sinh dục trưởng thành xuất hiện hầu như tất cả các tháng trong năm, các kết quả này chứng tỏ Cá bống răng cưa là loài đẻ nhiều lần trong mùa sinh sản kéo dài quanh năm nhưng tập trung vào mùa mưa từ tháng 06 đến tháng 10. 17
21. Hình 4.8: Các giai đoạn thành thục sinh dục của tuyến trứng ở Cá bống răng cưa (GĐ: giai đoạn, a) Duyên Hải (Trà Vinh), b) Trần Đề (Sóc Trăng), c) Hòa Bình (Bạc Liêu, d) Đầm Dơi (Cà Mau)) Hình 4.9: Các giai đoạn thành thục sinh dục của tuyến tinh ở Cá bống răng cưa (GĐ: giai đoạn, a) Duyên Hải (Trà Vinh), b) Trần Đề (Sóc Trăng), c) Hòa Bình (Bạc Liêu), d) Đầm Dơi (Cà Mau)) Chiều dài thành thục đầu tiên (Lm) của Cá bống răng cưa đực (5,09–7,00 cm) cao hơn cá cái (4,80–5,50 cm), ngoại trừ ở Hòa Bình (Bạc Liêu). Sức sinh sản tuyệt đối của 18
22. Cá bống răng cưa khác biệt ở mỗi điểm thu mẫu và dao động từ 3.085–32.087 trứng/cá cái. Khu vực có sức sinh sản cao nhất là Hòa Bình (Bạc Liêu) với 16.759 1.327 trứng/cá cái và thấp nhất là khu vực Duyên Hải (Trà Vinh) với 8.217 1.354 trứng/cá cái. Tóm lại, mùa sinh sản của Cá bống răng cưa kéo dài quanh năm nhưng tập trung vào mùa mưa khoảng tháng 06-10. Cá bống răng cưa là loài đẻ nhiều lần trong mùa sinh sản với số lượng trứng từ 3.085 đến 32.087 trứng/cá cái. 4.3.3 Đặc điểm sinh học hình thái và tăng trưởng của loài Cá bống răng cưa Chiều dài tổng của cá có thể được sử dụng để suy ra giá trị khối lượng dưới ảnh hưởng của các nhân tố như giới tính, mùa và điểm thu mẫu do hệ số tương quan LWR cao (r2>0,7 trong tất cả trường hợp) (Bảng 4.3). Các mẫu Cá bống răng cưa đực và cái thu vào hai mùa khác nhau ở 6 điểm thu mẫu đều thể hiện quan hệ hồi quy thuận giữa chiều dài và khối lượng cá. Cụ thể, trong nghiên cứu này giá trị TL cao nhất được ghi nhận ở Duyên Hải (Trà Vinh) và Hòa Bình (Bạc Liêu) nên giá trị W cao nhất cũng được ghi nhận ở đây. Bảng 4.3: Sự biến động kiểu hình tăng trưởng và hệ số điều kiện (CF) theo giới tính, mùa và điểm thu mẫu 2 Số b a r ts Kiểu tăng CF lượng TB±SS TB±SS trưởng TB±SS Giới tính Cá đực 768 2,71±0,05 0,026±0,003 0,786 -5,80 Bất đẳng âm 1,02±0,01 Cá cái 295 2,58±0,08 0,033±0,005 0,775 -5,25 Bất đẳng âm 1,03±0,01 Mùa thu Mùa khô 461 2,97±0,04b 0,015±0,001 0,924 -0,75 Đồng đẳng 0,98±0,01a mẫu Mùa mưa 602 2,45±0,06a 0,043±0,006 0,695 -9,17 Bất đẳng âm 1,05±0,02b Điểm DHTV 90 3,33±0,10d 0,001±0,001 0,926 3,30 Bất đẳng dương 1,01±0,02b thu mẫu CLDST 110 2,96±0,06c 0,015±0,002 0,956 -0,67 Đồng đẳng 0,94±0,01ab TĐST 66 3,01±0,09c 0,012±0,002 0,943 0,11 Đồng đẳng 0,85±0,01a HBBL 351 2,72±0,06b 0,025±0,003 0,844 -4,67 Bất đẳng âm 1,01±0,01b ĐHBL 216 2,64±0,09b 0,028±0,005 0,802 -4,00 Bất đẳng âm 1,01±0,03b ĐDCM 230 1,97±0,12a 0,118±0,026 0,556 -8,58 Bất đẳng âm 1,16±0,02c Tổng 1.063 2,66±0,04 0,028±0.002 0,801 -8,50 Bất đẳng âm 1,02±0,01 (DHTV: Duyên Hải (Trà Vinh); CLDST: Cù Lao Dung (Sóc Trăng), TĐST: Trần Đề (Sóc Trăng), HBBL: Hòa Bình (Bạc Liêu), ĐHBL: Đông Hải (Bạc Liêu) và ĐDCM: Đầm Dơi (Cà Mau). Các ký tự khác nhau ở mỗi cột (a, b, c và d) thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê) Kiểu hình tăng trưởng của Cá bống răng cưa được xác định dựa trên hệ số tăng trưởng b. Hệ số tăng trưởng b của cá cái và cá đực là 2,58 và 2,71, như vậy kiểu hình tăng trưởng của cả hai giới là tăng trưởng bất đẳng âm (chiều dài tăng trưởng nhanh hơn khối lượng) do giá trị b của chúng nhỏ hơn 3. Trong khi đó, giá trị b vào mùa khô là 2,97, xấp xỉ ngưỡng 3, còn giá trị b vào mùa mưa là 2,45 thấp hơn ngưỡng 3. Như vậy, kiểu hình tăng trưởng của Cá bống răng cưa vào mùa khô là tăng trưởng đồng đẳng (chiều dài và khối lượng tăng trưởng tương đương nhau) và vào mùa mưa và tăng trưởng bất đẳng âm. Kiểu hình tăng trưởng của Cá bống răng cưa thay đổi ở từng điểm thu mẫu, từ tăng trưởng bất đẳng âm ở Đầm Dơi (Cà Mau); Đông Hải và Hòa Bình (Bạc Liêu); đến tăng trưởng đồng đẳng ở Trần Đề và Cù Lao Dung (Sóc Trăng) và tăng trưởng bất đẳng dương ở Duyên Hải (Trà Vinh). 19
23. Hệ số điều kiện của Cá bống răng cưa được thể hiện qua giá trị CF ở Bảng 4.3. Kết quả trên cho thấy hệ số CF của Cá bống răng cưa không khác biệt theo giới tính, nhưng bị ảnh hưởng bởi các nhân tố không gian và thời gian như địa điểm và mùa thu mẫu. Mặc dù giá trị CF của Cá bống răng cưa vào mùa mưa cao hơn mùa khô nhưng nhìn chung vẫn dao động quanh ngưỡng 1. Điều này cho thấy Cá bống răng cưa có thể đang sống và phát triển trong môi trường thuận lợi. Tóm lại, Cá bống răng cưa thể hiện quan hệ hồi quy thuận giữa chiều dài tổng và khối lượng cá, nên giá trị W có thể được suy ra từ TL. Cá có kiểu tăng trưởng đồng đẳng vào các tháng mùa khô ở Trần Đề và Cù Lao Dung (Sóc Trăng), ở Duyên Hải (Trà Vinh) cá có kiểu hình tăng trưởng bất đẳng dương, các điểm còn lại cá có kiểu hình tăng trưởng bất đẳng âm. Loài này thích nghi tốt với mùa khô ở các điểm nghiên cứu do giá trị CF xấp xỉ ngưỡng 1. 4.4 Đặc điểm sinh thái dinh dưỡng và quần thể của loài Cá bống răng cưa 4.4.1 Đặc điểm sinh thái dinh dưỡng Giá trị RGL chung của Cá bống răng cưa là 0,55±0,004 nhỏ hơn 1 nên Cá bống răng cưa được xếp vào nhóm cá ăn động vật. Bảng 4.4 cho thấy sự biến động giá trị RGL giữa Cá bống răng cưa đực và cái, giữa nhóm cá chưa trưởng thành và trưởng thành, nhưng không biến động vào mùa khô và mùa mưa. Giá trị RGL tuy có khác biệt nhưng nhìn chung dao động trong khoảng từ 0,47-0,55. Kết quả này cho thấy loài này không thay đổi tập tính ăn theo giới tính, mùa và khi trưởng thành. Giá trị GI được sử dụng để xác định độ no và cường độ ăn hay cường độ bắt mồi của cá. Giá trị GI càng cao, cường độ bắt mồi và nhu cầu dinh dưỡng càng cao. Nhìn chung, loài này có cường độ bắt mồi cao do giá trị GI trung bình cao khoảng 3,99±0,09 (Bảng 4.4). Hệ số béo chung của Cá bống răng cưa là 1,21±0,01. Hệ số béo Clark của cá đực và cá cái không khác biệt về thống kê với giá trị khoảng 1,19-1,21. Tương tự, cá chưa trưởng thành và trưởng thành có hệ số tích lũy chất béo như nhau mặc dù cường độ ăn của cá chưa trưởng thành cao hơn. Hệ số béo cao nhất được ghi nhận ở Đầm Dơi (Cà Mau) (1,33±0,03) và thấp nhất ở Duyên Hải (Trà Vinh) (1,07±0,01). Kết quả này chứng tỏ sự tích lũy năng lượng của Cá bống răng cưa chịu tác động của các điều kiện môi trường sống. Trong tổng số 974 mẫu Cá bống răng cưa, có 715 mẫu cá (505 cá đực và 210 cá cái) có thức ăn trong ống tiêu hóa chiếm 73,41% và 259 mẫu cá (166 cá đực và 93 cá cái) trong ống tiêu hóa không có thức ăn chiếm 26,59%. Các loại thức ăn được tìm thấy trong ống tiêu hóa gồm tép, cá nhỏ, giun nhiều tơ (polychaeta) và các mảnh vụn hữu cơ (detritus). Về điểm số (biovolume), Cá bống răng cưa tiêu thụ tép chủ yếu (69,96%), tiếp theo là cá nhỏ (27,01%), mảnh vụn hữu cơ (2,14%) và giun nhiều tơ (0,89%) (Hình 4.10). 20
24. Bảng 4.4: Giá trị RGL, GI và hệ số béo Clark theo giới tính, mùa, kích thước cá và điểm thu mẫu RGL GI Hệ số béo Clark Giới Cá cái 0,53±0,007a t-test 3,90±0,18 t=-0,72 1,19±0,02 t=-0,83 tính (303) t=-2,69 p=0,48 p=0,41 Cá đực 0,55±0,005b p<0,01 4,03±0,10 1,21±0,01 (671) Mùa Mùa khô 0,55±0,006 t=0,08 4,23±0,15b t=2,47 1,15±0,01a t=-4,38 (442) p=0,94 p=0,01 p<0,01 Mùa mưa 0,55±0,006 3,79±0,10a 1,24±0,02b (532) Kích Chưa 0,47±0,01a t=-6,81 5,58±0,64b t=2,70 1,17±0,07 t=-0,91 thước trưởng p<0,01 p<0,01 p=0,36 thành (83) Trưởng 0,55±0,004b 3,84±0,07a 1,21±0,01 thành (891) Điểm DHTV 0,55±0,009b One-way 4,22±0,22 F=2,25 1,07±0,01a F=23,07 thu (189) ANOVA p=0,08 p<0,01 mẫu TĐST 0,51±0,009a F=4,90 4,39±0,36 1,16±0,01ab (144) p=0,002 HBBL 0,55±0,007b 3,81±0,11 1,20±0,02b (351) ĐDCM 0,56±0,008b 3,86±0,14 1,33±0,03c (290) Tổng (974) 0,55±0,004 3,99±0,09 1,21±0,01 (DHTV: Duyên Hải (Trà Vinh), TĐST: Trần Đề (Sóc Trăng), HBBL: Hòa Bình (Bạc Liêu) và ĐDCM: Đầm Dơi (Cà Mau). Các ký tự khác nhau ở mỗi cột (a, b và c) thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê) Hình 4.10: Biểu đồ % thành phần thức ăn dựa trên điểm số Nhìn chung, Cá bống răng cưa là động vật ăn thịt với cường độ bắt mồi tương đối cao. Bốn nhóm thức ăn chính trong chế độ ăn của chúng gồm tép, cá nhỏ, giun nhiều tơ và mảnh vụn hữu cơ. Trong số các con mồi, tép là loại thức ăn chính và quan trọng của Cá bống răng cưa. 21
25. 4.4.2 Đặc điểm sinh thái quần thể Kết quả phân tích tần suất chiều dài của 974 mẫu Cá bống răng cưa thu suốt 12 tháng từ 07/2019 đến 06/2020 được sử dụng để ước tính các thông số sinh học quần thể. Chiều dài tổng của các mẫu cá (4-12 cm) được đo và ghi nhận để cung cấp thông tin cho dữ liệu tần suất chiều dài. Tần suất chiều dài của quần thể Cá bống răng cưa được chia thành 4 lớp (Hình 4.11). Các lớp chiều dài phổ biến nhất là 5-6 cm, 6-7 cm, 7-8 cm và 9-10 cm (917 trong tổng số 974 cá thể, chiếm 94,15%), các lớp chiều dài còn lại chỉ chiếm 5,85%. Các tham số của phương trình lần lượt là L∞=10,50 cm, K=0,84/năm, t0=-0,25/năm và phương trình đường cong tăng trưởng von Bertalanffy của cả quần thể Cá bống răng -0,84(t+0,25) cưa là: Lt=10,50(1−e ). Kết quả đường cong sản lượng được chuyển đổi từ tần suất chiều dài cho thấy loài Cá bống răng cưa có hệ số chết tổng (Z), hệ số chết tự nhiên (M), hệ số chết do khai thác (F) và hệ số khai thác (E) lần lượt là 3,65; 1,69, 1,96 và 0,54 (Hình 4.12a). Quần thể Cá bống răng cưa có hai đỉnh phục hồi riêng biệt vào tháng 04-05 và tháng 07-08 (Hình 4.12b). Kết quả phân tích chiều dài đánh bắt cho thấy chiều dài đánh bắt đầu tiên (Lc hay L50) ở Cá bống răng cưa là 6,45 cm. Hệ số tăng trưởng (Φ’) của loài này là 1,97 và tuổi thọ tối đa (tmax) là 3,57. Giá trị Φ’ và tmax có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và bị ảnh hưởng bởi các nhân tố không gian và thời gian. Phân tích sinh khối và sản lượng trên lượng bổ sung bằng tính năng “knife-edge selection” cho thấy hệ số khai thác tối ưu E0,1 là 0,72, hệ số khai thác khi quần thể giảm 50% E0,5 là 0,37 và hệ số khai thác tối đa Emax là 0,84 (Hình 4.13a). Hình 4.11: Phương trình đường cong tăng trưởng của quần thể Cá bống răng cưa (n=974) 22
26. Hình 4.12: a) Chiều dài chuyển đổi từ đường cong đánh bắt ở vá bống răng cưa (Điểm màu vàng: không đánh bắt; Điểm màu đen: được đánh bắt; điểm màu trắng: lượng cá dự đoán dồi dào trong các lớp kích thước cá đã chọn); b) Mô hình phục hồi của vá bống răng cưa từ 07/2019 đến 06/2020 Giá trị Lc/L của loài này là 0,53. Do hệ số khai thác (E=0,54) của Cá bống răng cưa lớn hơn hệ số khai thác khi quần thể giảm 10% (E10=0,72) nên quần thể đang có mức khai thác hợp lý, phù hợp với kích thước mắt lưới của lưới đánh cá. Tuy nhiên, kết hợp với biểu đồ đường đẳng trị về năng suất tương đối mỗi lần phục hồi của Cá bống răng cưa (Hình 4.13b), rõ ràng quần thể Cá bống răng cưa đang tiệm cận với tình trạng khai thác quá mức. Hình 4.13: a) Sinh khối và sản lượng/lượng bổ sung của quần thể Cá bống răng cưa (E50=0,37-đường đỏ, E10=0,72-đường xanh, Emax=0,84-đường vàng); b) Biểu đồ đường đẳng trị về năng suất tương đối mỗi lần phục hồi của Cá bống răng cưa (Lc/L =0,53, Lc=5,53 cm, L =10,50 cm, E tối ưu=0,72) Tóm lại, quần thể Cá bống răng cưa không bị khai thác quá mức và có thể phục hồi nhanh chóng do có hai đỉnh phục hồi hằng năm vào tháng 04-05 và tháng 07-08. Do có hệ số tăng trưởng tương đối cao nên loài này có thể là ứng viên tiềm năng cho nuôi trồng thủy sản. 23
27. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Kết hợp phương pháp mã vạch DNA ty thể của gen COI và Cytb cùng với đặc điểm hình thái đã giúp phân loại loài Cá bống răng cưa và xây dựng mối quan hệ di truyền giữa ba loài cá bống trong giống Butis. Về đặc điểm sinh học, đá tai Cá bống răng cưa có dạng hình túi đặc trưng, khối lượng đá tai tăng tương ứng với sự tăng trưởng sinh dưỡng ở cá. Cá bống răng cưa sinh sản nhiều lần vào mùa sinh sản nhưng tập trung vào mùa mưa từ tháng 06 đến tháng 10. Chiều dài thành thục đầu tiên của Cá bống răng cưa khoảng 5 cm và sức sinh sản của loài từ 3.085 đến 32.087 trứng/cá cái. Cá bống răng cưa thích nghi tốt với sự thay đổi môi trường sống với kiểu tăng trưởng bất đẳng âm chiếm ưu thế. Về đặc điểm sinh thái, Cá bống răng cưa thuộc nhóm cá ăn động vật với phổ thức ăn gồm tép, cá nhỏ, giun nhiều tơ và mảnh vụn hữu cơ. Trong đó, tép là loại thức ăn chiếm số lượng nhiều và quan trọng nhất. Quần thể Cá bống răng cưa có mức khai thác hợp lý và có thể phục hồi nhanh chóng do có hai đỉnh phục hồi hằng năm vào tháng 04- 05 và tháng 07-08. 5.2 Đề xuất Phân tích thêm mã vạch gen 18S trong nhân để định loại hai loài B. humeralis và B. butis và xác định hiện tượng lai tạp giữa hai loài này nếu có. Hạn chế đánh bắt Cá bống răng cưa có chiều dài nhỏ hơn 5 cm và vào mùa cá sinh sản tập trung từ tháng 06 đến tháng 10. Mở rộng phạm vi nghiên cứu ở các khu vực ngoài vùng ĐBSCL để có các dẫn liệu sinh học đầy đủ về loài Cá bống răng cưa. 24