Ứng dụng phân tích DNA môi trường và đồng vị bền nghiên cứu phân bố một số loài cá họ Pangasiidae theo độ mặn ở hạ lưu sông Mê Công - NCS. Trần Trọng Ngân

Tên đề tài luận án: Ứng dụng phân tích DNA môi trường và đồng vị bền nghiên cứu phân bố một số loài cá họ Pangasiidae theo độ mặn ở hạ lưu sông Mê Công
Ngành: Sinh thái học
Mã số ngành: 62420120
Họ tên nghiên cứu sinh: Trần Trọng Ngân
Khóa đào tạo: 2016
Người hướng dẫn khoa học: TS. Jacques Panfili, PSG.TS. Hoàng Đức Huy
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG.HCM
1. Tóm tắt nội dung luận án:
Sông Mê Công là một trong những con sông lớn của thế giới, có vai trò quan trọng trong việc giữ cân bằng sinh thái, phát triển kinh tế - xã hội, an ninh lương thực và an ninh nguồn nước cho khu vực. Đây cũng là con sông có sự đa dạng cá đứng thứ hai trên thế giới, trong số đó có đến 87% các loài cá có tập tính di cư, đặc biệt là các loài họ Cá tra Pangasiidae. Tuy nhiên hiện nay, môi trường sống của các loài cá đang chịu tác động bởi nhiều yếu tố từ tự nhiên và con người, mà nổi bậc là vấn đề đập thủy điện ở dòng chính và xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long. Đề tài được thực hiện với mục tiêu ứng dụng phân tích DNA môi trường và đồng vị bền nghiên cứu phân bố và di cư của các loài họ Cá tra Pangasiidae ở hạ lưu sông Mê Công theo độ mặn của nước.
Nghiên cứu thực địa được thực hiện dọc theo hạ lưu sông Mê Công. Mẫu nước được thu thập tại các vị trí này để phân tích eDNA xác định thành phần và phân bố của các loài thuộc họ cá tra Pangasiidae; phân tích định lượng các nguyên tố Sr, Ba và đồng vị 87Sr/86Sr. Đá tai của Cá bông lau Pangasius krempfi cũng được thu thập và phân tích các nguyên tố Sr, Ba và đồng vị 87Sr/86Sr dọc theo đường cắt lịch sử đời sống.
Kết quả nghiên cứu eDNA cho thấy có 11 OTU được xác định trong các mẫu nước, trong đó năm OTU được xác định đến loài, ba OTU được xác định đến giống và ba OTU được xác định đến họ. Phần lớn các taxa phân bố ở nước ngọt, chỉ có Cá bông lau Pangasius krempfi và loài Pangasius sp.3 phân bố ở vùng nước lợ cửa sông. Trong đó, độ phong phú được ghi nhận nhiều nhất ở Châu Thành (Bến Tre, Việt Nam) và giảm dần về phía thượng nguồn và phía biển.
Trong các nguyên tố được phân tích hóa học trong nước, nồng độ Sr cho thấy mối quan hệ tuyến tính với độ mặn, trong khi nồng độ Ba không thể hiện được mối quan hệ này. Đồng vị 87Sr/86Sr thay đổi theo không gian dọc chiều dài sông Mê Công, đại diện cho đặc điểm địa chất của từng khu vực.
Dọc đường cắt lịch sử đời sống trong đá tai Cá bông lau Pangasius krempfi, tỷ lệ Ba/Ca, Sr/Ca và 87Sr/86Sr thể hiện một mô hình chung trên tất cả cá thể nhưng cũng thể hiện các nhóm khác biệt nhất định. Cá bông lau Pangasius krempfi là loài cá có tập tính di cư ngược dòng, với ba nhóm sinh sản ở nước ngọt nhưng với các bãi đẻ khác nhau dọc theo dòng chính sông Mê Công, kéo dài từ Phnom Penh (Campuchia) đến Nong Khai (Thái Lan) thậm chí còn có thể xa hơn về phía thượng nguồn. Cá con được sinh ra sẽ di cư về vùng Đồng bằng sông Cửu Long và dành thời gian sinh trưởng và phát triển ở vùng cửa sông, với tốc độ tăng trưởng rất nhanh trong hai năm đầu tiên. Nghiên cứu cũng đã cho thấy tầm quan trọng trong việc kết hợp Sr/Ca và 87Sr/86Sr để nghiên cứu về lịch sử đời sống của các loài cá di cư.
Từ khóa: eDNA, hóa học đá tai, hạ lưu Mê Công, Cá tra, lịch sử đời sống
2. Những kết quả mới của luận án:
- eDNA có thể được ứng dụng để quan trắc sự hiện diện của các loài cá trên các con sông lớn ở vùng nhiệt đới như sông Mê Công. Tuy nhiên, hiệu quả trong việc xác định đến cấp độ loài khi sử dụng eDNA còn chưa cao.
- Nồng độ Ba trong nước sông Mê Công không thể hiện tương quan với độ mặn. Các nghiên cứu về di cư theo độ mặn ở cá dựa trên phân tích hóa học đá tai cần xem xét kỹ hơn về nguyên tố Ba trước khi sử dụng.
- Sr tương quan với độ mặn của nước có khả năng sử dụng để xem xét sự di cư của các loài cá trên sông Mê Công qua các môi trường nước ngọt – lợ – mặn khác nhau. Tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr trong nước ở hạ lưu sông Mê Công thay đổi theo không gian, có sự khác biệt giữa dòng chính và các phụ lưu. Sự kết hợp sử dụng cả hai tỷ lệ Sr/Ca và 87Sr/86Sr trong đá tai sẽ giúp đạt được hiệu quả tốt nhất trong các nghiên cứu về lịch sử đời sống của các loài cá di cư quãng đường dài giữa môi trường nước ngọt – nước lợ – biển.
- Cá Bông lau Pangasius krempfi có nhiều bãi đẻ khác nhau trên dòng chính sông Mê Công, trải dài từ biên giới Campuchia-Lào lên thác Khone, dọc theo vùng biên giới Lào – Thái Lan và có thể xa hơn. Chúng cũng có nhiều nhóm di cư với tập tính khác nhau.
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn hay những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu
‒ Bản đồ tỷ lệ đồng vị strontium 87Sr/86Sr trong nước sông Mê Công được xây dựng trong nghiên cứu này có thể được sử dụng trực tiếp trong các nghiên cứu truy tìm nguồn gốc và tập tính di cư của cá sông Mê Công dựa trên đồng vị 87Sr/86Sr trong tương lai.
‒ Các kết quả về phân bố của họ Cá tra Pangasiidae và lịch sử đời sống của Cá bông lau Pangasius krempfi cung cấp cơ sở cho công tác quản lý nghề cá, đánh giá các tác động do những thay đổi về môi trường vật lý trên sông Mê Công, đặc biệt là tác động của đập thủy điện đến nguồn lợi cá ở các vùng hạ lưu như Việt Nam.
‒ Các hướng  nghiên cứu tiếp theo được đề xuất bao gồm: (1) Rà soát và xây dựng cơ sở dữ liệu về trình tự đoạn gen 12S của các loài cá một cách đầy đủ và chính xác, (2) Nghiên cứu lịch sử đời sống của các quần thể Cá bông lau ở những khu vực phía trên thác Khone, (3) Mở rộng nghiên cứu lập bản đồ đồng vị 87Sr/86Sr trên các phụ lưu khác và thượng nguồn sông Mê Công, (4) Nghiên cứu chi tiết về sự hòa trộn và các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ 87Sr/86Sr trong nước ở từng khu vực, (5) Mở rộng nghiên cứu về lịch sử đời sống trên các loài cá có tập tính di cư khác nhau trên sông Mê Công.