Kỹ thuật đa bội trong sản xuất giống thủy sản
Áp dụng kỹ thuật đa bội thể trong sản xuất giống thủy sản nhằm tạo ra các giống vật nuôi có bộ nhiễm sắc thể bị biến đổi, nhằm tối ưu hóa các chỉ tiêu tăng trưởng để tạo lợi ích kinh tế.
Thể tam bội trong kỹ thuật đa bội trên động vật thủy sản
Trong kỹ thuật đa bội thì thể tam bội (3n) là mục tiêu sản xuất phổ biến, thay vì lưỡng bội (2n) như thông thường, thể tam bội không có khả năng sinh sản hay còn gọi là bất thụ và khả năng tăng trưởng vượt trội nên mang lại lợi ích rất lớn cho người nuôi. Công nghệ sản xuất giống này đã được nghiên cứu và phát triển tạo hàu tam bội (3n) bất thụ, nhưng có tốc độ tăng trưởng nhanh với kích thước tối đa có thể đạt được so với hàu lưỡng bội (2n) bình thường là rất lớn.
Hơn thế nữa, do không có khả năng sinh sản nên toàn bộ năng lượng tích lũy sẽ tập trung cho tăng trưởng và những tháng trái vụ khi hàu ngoài tự nhiên vào mùa sinh sản thì người nuôi vẫn có thể cung cấp sản phẩm. Ngoài ra, kỹ thuật này còn được ứng dụng rộng rãi cho các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ khác.
Kỹ thuật tam bội đã ứng dụng trên nhiều đối tượng có giá trị kinh tế cao như bào ngư. Ảnh: Inaturalist.
Hiện tượng tam bội đã được gây ra thành công ở nhiều loài động vật thân mềm khác nhau, bao gồm hàu (Garnier – Gere, 2002, Davis, 2004), nghêu (Liang & Utting, 1994), trai (Brake, 2004), sò điệp (Tabarini, 1984, Yang và cộng sự, 2000) và các loài bào ngư (Zhang và cộng sự, 1998 & Elliot và cộng sự, 2004, Liu & Heasman, 2004), cũng như các loài cá có vây như cá hồi nước ngọt (Oncorhynchus mykiss) (Bonnet và cộng sự, 1999), cá hồi biển (Salmo trutta) (O'Flynn và cộng sự, 1997) và cá vược (Morone sp.) (Kerby và cộng sự, 1995). Hiện nay, trên các loài tôm cũng đã được nghiên cứu và thực hiện thành công tạo ra các thể đa bội.
Cơ chế phát sinh thể đa bội
Trong quá tình phát sinh giao tử, cơ thể lai có tất cả cặp nhiễm sắc thể không phân li tạo ra giao tử 2n, khi kết hợp với giao tử bình thường n hoặc giao tử không phân li 2n thì cho ra lần lượt thể tam bội (3n) và thể tứ bội (4n), tương ứng. Có rất nhiều dạng đa bội ngoài tam bội và tứ bội ra: Thể ngũ bội (5n), lục bội (6n), bát bội (8n), thập bội (10n), thập nhị bội (12n),...
Các phương pháp tạo thể đa bội
Sử dụng các can thiệp bằng chất hóa học hoặc bằng nhiệt độ vào quá trình phát sinh giao tử giai đoạn thứ 2, làm cho giao tử không phân li hình thành giao tử lưỡng bội 2n. Để nâng cao hiệu quả người ta có thể sử dụng kết hợp giữa 2 yếu tố trên.
Hàu tam bội có kích thước vượt trội so với hàu lưỡng bội. Ảnh: John A Nell.
Theo John Scarpa và cộng sự (1994), đã đánh giá tỉ lệ sản xuất giống mang bộ nhiễm sắc thể tam bội trên nhuyễn thể 2 mảnh vỏ bằng 6 phương pháp sử dụng lần lượt:
- Cytochalasin B với nồng độ 1 mg/l cho kết quả trung bình 86%
- Nhiệt độ với lượng nhiệt 30oC cho kết quả trung bình là 81%
- Calcium nồng độ 0.1 M cho kết quả trung bình khoảng 4.7 – 7.
- Caffeine nồng độ 15mM cho kết quả trung bình 71%
- Kết hợp cafein và nhiệt độ cho kết quả 81%
- Kết hợp calcium và nhiệt độ cho kết quả 73%
Ngoài ra, trên nhuyễn thể 2 mảnh vỏ cho kết quả tam bội khi sử dụng 6-dimethylaminopurine (6-DMAP) cho hiệu quả tốt hơn với 90% (theo Richard R. Desrosiers và cộng sự, 1993). Hiện nay, 6-DMAP được sử dụng rộng rãi trong các công nghệ sản xuất giống nhuyễn thể tam bội hơn cytochalasin vì hiệu quả và an toàn hơn.
Thể đa bội trong sản xuất giống tôm he
Hiện nay, sự phát triển của các công nghiệp sinh học phân tử trong chọn giống đang gây ra vấn đề cho các người làm giống tôm, bởi vì khi bán các dòng tôm con cho người nuôi thương phẩm, với các công nghệ hiện đại thì sự nổi trội của dòng tôm có thể bị đánh cắp. Cụ thể là người nuôi tôm có thể sử dụng dòng tôm đang nuôi thương phẩm từ trại giống để tiếp tục nhân giống. Dù nghe có vẻ khó khăn nhưng điều này là khả thi nhờ các công nghệ sinh học phân tử như DNA fingerprinting để xác định đặc điểm DNA của đối tượng, còn về an toàn sinh học thì đã có xét nghiệm PCR tiên tiến để duy trì giống tôm sạch bệnh SPF. Từ đó, việc quyết định cho tôm nhân giống và tránh được sự giao phối cận huyết.
Kỹ thuật đa bội thể được nghiên cứu trên tôm để giải quyết vấn đề này và bảo vệ quyền lợi cho người sản xuất giống thông qua việc gây ra bất dục sinh sản.
Giống tôm sú tam bội có sức tăng trưởng nhanh và tỉ lệ cái:đực trong đàn cao. Ảnh: Aquaculturealliance).
Theo Guerrero-Tortolero và Campos-Ramos (2019), nhận định hầu hết các cá thể cái của tôm he đều phát triển nhanh hơn tôm đực. Ngoài ra, tạo thể đa bội ở tôm he đã chứng minh rằng cải thiện tốc độ tăng trưởng, khả năng vô sinh và bảo vệ di truyền và kỹ thuật này làm lệch giới tính đối với tôm cái ở F. chinensis (80%) và ở M. japonicus (100%) cái (Li và cộng sự, 2003; Coman và cộng sự, 2008; Alfaro-Montoya, và cộng sự, 2019).
Trên tôm sú tam bội tăng trưởng nhanh hơn tôm sú lưỡng bội, và tỉ lệ giới tính là 2 cái : 1 đực. Cụ thể, ở ngày nuôi thứ 150, khối lượng cơ thể trung bình của con cái tam bội (35,2 ± 3,2 g) và con đực tam bội (31,5 ± 3,5 g) cao hơn đáng kể so với con cái lưỡng bội (24,5 ± 0,5 g) đối với con cái và 23,1 ± 3,8 g đối với con đực), có tỷ lệ 2 con cái: 1 con đực đối với tôm tam bội và 2 con cái: 3 con đực đối với tôm lưỡng bội. Những kết quả này cho thấy những ưu điểm của việc phát triển thể tam bội so với P. monodon lưỡng bội và tính khả thi của nó đối với sản xuất thương mại (theo Pongtippate và cộng sự, 2012).
Kỹ thuật đa bội còn hạn chế đối với nhiều loài giáp xác khác, ví dụ như tôm càng xanh. Ảnh: Chaimongkol Khumkhotsoong.
Kỹ thuật này vẫn còn một vài hạn chế trên các đối tượng giáp xác Decapoda khác như là ở tôm càng xanh Macrobrachium rosenbergi và một số loài cua thì con đực lại tăng trưởng tốt hơn con cái, ngược với tôm he (Theo Guerrero-Tortolero và Campos-Ramos, 2019) nên tỉ lệ giới tính đực:cái sẽ gây bất lợi cho sản xuất giống.
Tiềm năng của kỹ thuật tam bội ở ngành nuôi tôm là vô cùng to lớn, nhưng những nghiên cứu chỉ mới trên cơ sở bể nuôi nhỏ, phòng thí nghiệm nên chưa có ý nghĩa thực tiễn. Hi vọng từ bài viết này sẽ có thêm nhiều nghiên cứu đẩy mạnh, cải tiến và hoàn thiện kỹ thuật sản xuất giống tôm tam bội.