Đặc điểm sinh học sinh sản và sử dụng hormone trong sinh sản nhân tạo cá rô biển pristolepis fasciata bleeker 1851

Mục tiêu của luận án là: 1 nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản và một số chỉ tiêu sinh lý sinh sản của cá rô biển và 2 so sánh tác dụng của các hormone steroid 17,20P; 17P và P với chấ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

PHAN PHƯƠNG LOAN

ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC SINH SẢN VÀ SỬ DỤNG HORMONE TRONG SINH SẢN NHÂN TẠO CÁ

RÔ BIỂN (Pristolepis fasciata Bleeker, 1851)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

PHAN PHƯƠNG LOAN

ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC SINH SẢN VÀ SỬ DỤNG HORMONE TRONG SINH SẢN NHÂN TẠO CÁ

RÔ BIỂN (Pristolepis fasciata Bleeker, 1851)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS PHẠM THANH LIÊM

TS BÙI MINH TÂM

2016

LỜI CẢM TẠ

Xin chân thành cảm ơn

- Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông Nghiệp – TNTN, Phòng Quản trị Thiết bị, Bộ môn Thuỷ Sản, Trường Đại học An Giang cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để tôi tham gia học tập và triển khai thực hiện nghiên cứu tại trường

- Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Thuỷ Sản, Khoa Sau Đại học, Phòng Quản lý khoa học cùng tất cả quý Thầy Cô Khoa Thuỷ Sản, Trường Đại học Cần Thơ đã quan tâm và giúp tôi tham gia và hoàn thành chương trình học tập dành cho nghiên cứu sinh

- Ban Giám đốc, Phòng Quản lý Khoa học - Sở Khoa học & Công nghệ Tỉnh An Giang đã hỗ trợ kinh phí thực hiện một số nội dung trong luận án Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thanh Liêm và TS Bùi Minh Tâm đã tận tình hướng dẫn về khoa học, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tôi rất biết ơn sự giúp đỡ chân tình của quý Thầy Cô trong và ngoài cơ

sở đào tạo: PGS.TS Nguyễn Tường Anh, ThS Nguyễn Văn Tư, PGS.TS Lam Mỹ Lan, PGS.TS Dương Thúy Yên, TS Lý Văn Khánh, TS Lê Quốc Việt, ThS Nguyễn Thị Kim Hà, ThS Lê Công Quyền cùng tất cả quý Thầy

Cô trong Khoa Thủy Sản đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, và nhiệt tình hỗ trợ tôi trong thời gian tham gia học tập và hoàn thành luận án

Xin cảm ơn GS.TS Nguyễn Anh Tuấn, PGS.TS Trương Quốc Phú, TS Phạm Trường Yên, PGS.TS Nguyễn Văn Kiểm, TS Nguyễn Tuần và PGS.TS Đỗ Thị Thanh Hương đã có những góp ý chân thành và sâu sắc các nội dung trong luận án ở Hội đồng bảo vệ luận án cấp cơ sở

Cuối cùng, là lời cảm ơn đến gia đình đã động viên và hỗ trợ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Xin ghi nhận và cảm ơn tất cả mọi người đã giúp đỡ, động viên và chia sẻ

để tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình

Xin trân trọng cảm ơn!

TÓM TẮT

Nghiên cứu “Đặc điểm sinh học sinh sản và sử dụng hormone trong sinh

sản nhân tạo cá rô biển (Pristolepis fasciata Bleeker, 1851)” được thực hiện

tại Khoa Thuỷ Sản, Trường Đại học Cần Thơ và Khoa Nông Nghiệp - Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trường Đại học An Giang trong thời gian từ năm 2011-

2014 Mục tiêu của luận án là: (1) nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản và một số chỉ tiêu sinh lý sinh sản của cá rô biển và (2) so sánh tác dụng của các hormone steroid (17,20P; 17P và P) với chất kích thích sinh sản thông thường (HCG và LRH-A) trong kích thích sinh sản nhân tạo cá rô biển để làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy trình sản xuất giống nhân tạo đối tượng này Mẫu cá rô biển dùng trong nghiên cứu được thu từ tự nhiên dọc theo tuyến sông Hậu thuộc địa bàn Tỉnh An Giang Cá được đánh bắt từ các đống chà và với các ngư cụ như cào, dớn, lưới bén, lú… của ngư dân Định kỳ thu mẫu một lần/tháng trong suốt 12 tháng

Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản cho thấy cá rô biển bắt đầu thành thục sinh dục khi đạt chiều dài 11,68 cm (tính chung cho cả hai phái tính) Hệ số thành thục của cá rô biển cái vào mùa sinh sản cao nhất đạt 14,68% và ở cá rô biển đực là 4,75% Mùa vụ sinh sản của cá rô biển chủ yếu tập trung vào các tháng 5, 6, 7, 8 dương lịch Sức sinh sản tương đối trung bình của cá rô biển là 453.314 trứng/kg cá cái (biến động 328.571-556.372 trứng/kg cá cái) và sức sinh sản tuyệt đối đạt 41.884 trứng/cá cái (biến động 14.786-95.346 trứng/cá cái)

Kết quả nghiên cứu chỉ tiêu sinh lý sinh sản cho thấy hàm lượng vitellogenin ở cá rô biển cái gia tăng theo sự phát triển của buồng trứng, từ 74,01±23,36 (giai đoạn I) lên 148,42±35,83 µg ALP/mL huyết tương (giai đoạn IV) Quá trình phát triển buồng trứng của cá rô biển cái phụ thuộc vào nguồn protein từ cơ và gan trong khi sự phát triển buồng tinh của cá đực không phụ thuộc vào các nguồn protein này

Cá rô biển bố mẹ thu từ tự nhiên (40-100 g/cá) được thích ứng và nuôi

vỗ thành thục trong giai đặt trong ao đất với mật độ 0,5 kg/m2

và cho ăn bằng

3 loại thức ăn là cá tạp, thức ăn công nghiệp 35% protein và kết hợp (50% cá tạp+50% thức ăn công nghiệp) Kết quả nghiên cứu cho thấy cá rô biển có thể thành thục sinh dục tốt với cả 3 loại thức ăn trên

Cá rô biển cái thành thục có thể được gây chín noãn bào in vivo với 3

loại hormone steroid 17,20P, 17P và P; trong đó, 17,20P có hiệu quả cao nhất

ở liều 5 mg/kg (với tỷ lệ noãn bào chín là 92,22±1,92%), 17P ở liều 10 mg/kg

(75,55±5,09%) và P ở liều 20 mg/kg (75,56±1,93%) Nghiên cứu cũng đã chứng minh, cá rô biển khi được kích thích sinh sản với liều quyết định bằng các hormone steroid 17,20P, 17P và P sau liều sơ bộ bằng HCG hoặc LRH-

A3+DOM, đều đạt hiệu quả sản xuất; trong đó 17,20P ở liều 5 mg/kg cá cái có hiệu quả nhất với tỷ lệ cá đẻ đạt 86,67±11,55%

Trong điều kiện nhiệt độ dao động từ 27-31oC, pH 6,8-7,0 và hàm lượng ôxy hòa tan > 5 ppm thì thời gian phát triển phôi của cá từ 13-14 giờ Cá mới

nở có chiều dài trung bình 1,84±0,02 mm Thời gian cá dinh dưỡng bằng noãn hoàng là 72 giờ Sau khi hết noãn hoàng, cá có chiều dài trung bình 3,17±0,08

mm, cỡ miệng ở 90o

là 382,96±56,53 µm Ống tiêu hoá của cá rô biển có thể phân biệt được xoang miệng, thực quản, dạ dày và ruột khi cá được 3 ngày tuổi và ống tiêu hóa phát triển hoàn chỉnh giống cá trưởng thành ở thời điểm

20 ngày tuổi

ABSTRACT

The study on "Characteristics of reproductive biology and hormone using

in artificial propagation of Malayan leaffish (Pristolepis fasciata Bleeker,

1851)" was carried out at the College of Aquaculture and Fisheries - Can Tho University and the College of Agriculture and Natural Resources - An Giang University from 2011 to 2014 Main objectives of the study were: (1) to investigate reproductively biological characteristics and physiological parameters of the Malayan leaffish, and (2) to compare effects of steroid hormones (17,20P, 17P and P) with traditional propagation stimulants (HCG and LRH-A+DOM) on induced spawning of the Malayan leaffish in order to provide basic scientific data for establishing the procedure of artificial seed production of the fish

The Malayan leaffish used for this study was collected from the wild along the Hau River of An Giang province Fish samples were caught from piles of scrub along the river and by a variety of fishing tools such as bottom trawl net, fixed net, gillnet, fykes and traps The studied fish were collected monthly for 12 months

Results of the study on reproductively biological characteristics showed that the Malayan leaffish reached first sexual maturity at a length of 11.68 cm for mixed-sex Highest gonado-somatic index (GSI) of female and male fish in spawning season reached up to 14.68% and 4.75%, respectively Main spawning season of the fish was in the first half of rainy season, from May to August yearly Average relative fecundity of the female fish was 453,314 eggs/kg (ranged from 328,571-556,372 eggs/kg) and absolute fecundity was 41,884 eggs/fish (ranged from 14,786 to 95,346 eggs/fish)

Results of the study on reproductively physiological parameters showed that the concentration of vitellogenin of the Malayan leaffish was increased at the same time with ovary development, ranged from 74.01±23.36 (stage I) to 148.42±35.83 µg ALP/mL of plasma (stage IV of ovary development) The ovary development of female fish was depended on protein sources from muscle and liver whereas the testis development of male fish was independent from these sources

Broodstock of the Malayan leaffish collected the wild (40-100 g/breeder) was acclimatized and cultured in hapas suspended in earthen ponds at the density of 0.5 kg/m2, and fed with three different types of feed namely trash fish, commercial pellet (containing 35% crude protein), and a combination of

50% trash fish and 50% commercial pellet It was found that the breeders were able to reach fully sexual maturity with all these types of feed

The matured Malayan leaffish females were induced final oocyte

maturation (FOM) in vivo by the three steroid hormones; of which 17.20P got

the highest efficiency at the dose of 5 mg/kg (with a FOM ratio of 92,22±1,92%), 17P at the dose of 10 mg/kg (75,55±5,09%) and P at the dose

of 20 mg/kg (75,56±1,93%) The study also pointed out that the fish could be successfully induced spawning by using 17.20P, 17P or P in the final injection after a preliminary one of HCG or LRH-A+DOM Particularly, the dose of 5

mg 17.20P/kg of female fish was the most effectiveness among steroid hormone treatments with an ovulation rate of 86.67±11,55%

The study on ontogeny of the Malayan leaffish showed that embryonic development took place about 13-14 hours at water temperature of 27-31oC,

pH of 6.8-7.0 and dissolved oxygen concentration of 5 ppm or higher Newly hatched larvae were 1.84±0.02 mm in body length Yolk-based nutrition of the larvae was 72 hours At the time of yolk fully consumed, the fry were 3.17±0.08 mm in mean body length with a mouth gape (at angle of 90o) of 382.96±56.53 µm Four parts of digestive tract could be distinguished as buccal pharynx, oesophagus, stomach and intestine in three-day post hatching fry The digestive tract of the fish reached full function at the day of 20th post hatching

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nội dung về sinh học sinh sản, nuôi vỗ thành thục, quá trình phát triển phôi và thời gian dinh dưỡng bằng noãn hoàng của cá rô biển trong luận án này hoàn thành dựa trên các nghiên cứu của tôi trong khuôn

khổ đề tài nghiên cứu khoa học cấp tỉnh về “Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất

giống cá rô biển (Pristolepis fasciata) tại An Giang” từ nguồn kinh phí của

Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang Tất cả các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong luận án cùng cấp nào khác

Cần Thơ, ngày tháng năm 2016

Tác giả

PHAN PHƯƠNG LOAN

MỤC LỤC

Trang Tóm tắt

Abstract

Chương 1: Giới thiệu……… 1

1.1 Đặt vấn đề……… 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu……… 3

1.3 Nội dung nghiên cứu……… 3

1.4 Ý nghĩa của luận án……… 3

1.5 Những điểm mới của luận án……… 4

Chương 2: Tổng quan tài liệu……… 5

2.1 Sinh học cá rô biển……… 5

2.1.1 Vị trí phân loại……… 5

2.1.2 Phân bố ……… 6

2.1.3 Đặc điểm dinh dưỡng……… 6

2.1.4 Đặc điểm sinh trưởng……… 7

2.1.5 Đặc điểm sinh sản……… 7

2.2 Quá trình phát sinh noãn hoàng (Vitellogenesis)……… 7

2.3 Vai trò của thức ăn trong nuôi vỗ thành thục sinh dục cá……… 10

2.4 Vấn đề sử dụng chất kích thích trong sinh sản nhân tạo cá……… 11

2.4.1 Cơ chế hormon kiểm soát quá trình tạo trứng ở cá cái……… 11

2.4.2 Nguyên lý chung về kích thích sinh sản ở cá……… 15

2.4.3 Các chất kích thích sinh sản được sử dụng phổ biến trong sản xuất nhân tạo cá giống……… 16

2.4.4 Các hormon steroid 21C gây chín noãn bào cá và ứng dụng……… 19

2.5 Kỹ thuật tổ chức học và các ứng dụng trong nghiên cứu tổ chức học trên cá 27

2.6 Quá trình phát triển ống tiêu hoá của cá……… 32

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu 36

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 36

3.2 Đối tượng nghiên cứu 36

3.3 Phương pháp nghiên cứu 36

3.3.1 Nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản cá rô biển 36

3.3.2 Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý sinh sản cá rô biển……… 38

3.3.3 Nghiên cứu nuôi vỗ thành thục sinh dục cá rô biển bằng các loại thức ăn khác nhau 40

3.3.4 Nghiên cứu xác định loại và liều lượng hormon steroid kích thích cá rô biển chín và rụng trứng……… 43

3.3.5 Nghiên cứu sự phát triển của cá rô biển từ giai đoạn phôi đến 30 ngày tuổi 50

3.4 Phương pháp xử lý số liệu 52

Chương 4: Kết quả và thảo luận 53

4.1 Một số đặc điểm sinh học sinh sản của cá rô biển 53

4.1.1 Phân biệt giới tính 53

4.1.2 Tỷ lệ đực cái, khối lượng, chiều dài của cá qua các tháng thu mẫu 54

4.1.3 Mối tương quan giữa khối lượng và chiều dài 56

4.1.4 Đặc điểm hình thái buồng trứng và buồng tinh cá rô biển cái và đực 58

4.1.5 Sự biến đổi giai đoạn thành thục sinh dục cá rô biển đực và cái qua các tháng thu mẫu 61

4.1.6 Sự biến động hệ số thành thục (GSI) của cá rô biển cái và đực qua các tháng thu mẫu 68

4.1.7 Chiều dài thành thục lần đầu của cá rô biển 69

4.1.8 Sức sinh sản và sự biến động đường kính trứng của cá rô biển 71

4.2 Một số chỉ tiêu sinh lý sinh sản của cá rô biển 72

4.2.1 Biến động tỷ lệ huyết cầu (Hematocrit), số lượng hồng cầu và thể tích trung bình hồng cầu (MCV) theo các giai đoạn phát triển của tuyến sinh dục cá rô biển 72

4.2.2 Biến động hàm lượng phosphate protein huyết tương (vitellogenin) của cá rô biển cái qua các giai đoạn phát triển buồng trứng 75

4.2.3 Biến động hàm lượng protein trong gan và cơ theo các giai đoạn phát triển tuyến sinh dục của cá rô biển 76

4.3 Ảnh hưởng của thức ăn nuôi vỗ đến sự thành thục sinh dục cá rô biển 78

4.3.1 Các yếu tố môi trường trong quá trình nuôi vỗ thành thục sinh dục cá rô biển 78

4.3.2 Sự thành thục sinh dục của cá rô biển trong quá trình nuôi vỗ 81

4.3.3 Nghiên cứu sinh sản nhân tạo cá rô biển bằng hormon steroid 84

4.3.4 Quá trình phát triển phôi, thời gian cá dinh dưỡng bằng noãn hoàng, kích cỡ miệng và chiều dài cá 96

4.4.4 Sự phát triển ống tiêu hoá của cá rô biển từ giai đoạn ấu trùng đến 30 ngày tuổi 100

Chương 5: Kết luận và đề xuất 111

5.1 Kết luận 111

5.2 Đề xuất 112

Tài liệu tham khảo 130 Phụ lục

steroid P ở các liều lƣợng khác nhau 46 Bảng 3.4 Thử nghiệm đánh giá sự chín noãn bào ở cá rô biển với hormon

steroid 17P ở các liều lƣợng khác nhau 46 Bảng 3.5 Thử nghiệm đánh giá sự chín noãn bào ở cá rô biển với hormon

steroid 17,20P ở các liều lƣợng khác nhau 46 Bảng 3.6 Thí nghiệm kích thích sinh sản cá rô biển bằng 17,20P, 17P và P

sau liều sơ bộ bằng HCG 48 Bảng 3.7 Thí nghiệm kích thích sinh sản cá rô biển bằng 17,20P, 17P và P

sau liều sơ bộ bằng LRH-A3+DOM 49 Bảng 4.1 Tỷ lệ (%) cá đực và cái cá rô biển qua các tháng thu mẫu 54 Bảng 4.2 Tỷ lệ (%) chiều dài toàn thân của cá rô biển cái theo giai đoạn

thành thục sinh dục qua các tháng thu mẫu 62 Bảng 4.3 Tỷ lệ (%) chiều dài tổng cộng của cá rô biển đực theo giai đoạn

thành thục sinh dục qua các tháng thu mẫu 64 Bảng 4.4 Tỷ lệ huyết cầu, số lƣợng hồng cầu và thể tích trung bình hồng cầu

ở các giai đoạn phát triển tuyến sinh dục khác nhau của cá rô biển… 73 Bảng 4.5 Hàm lƣợng vitellogenin ở các giai đoạn phát triển buồng trứng

của cá rô biển cái……… 75 Bảng 4.6 Hàm lƣợng protein cơ và gan ở các giai đoạn phát triển tuyến sinh dục khác nhau của cá rô biển… 76 Bảng 4.7 Biến động các yếu tố thuỷ lý hoá trong quá trình nuôi vỗ 79 Bảng 4.8 Biến động giai đoạn thành thục sinh dục của cá rô biển cái

theo thời gian nuôi vỗ 81 Bảng 4.9 Sự biến động hệ số thành thục của cá rô biển cái qua các tháng nuôi vỗ…83 Bảng 4.10 Kết quả kích thích sinh sản cá rô biển bằng 17,20P; 17P, P

trong liều quyết định sau liều sơ bộ bằng HCG 91 Bảng 4.11: Hiệu quả sinh sản cá rô biển bằng 17,20P; 17P, P trong

liều quyết định sau liều sơ bộ bằng HCG……… 93 Bảng 4.12 Kết quả kích thích sinh sản cá rô biển bằng 17,20P; 17P, P

trong liều quyết định sau liều sơ bộ bằng LRH-A3+DOM… 94 Bảng 4.13: Hiệu quả sinh sản cá rô biển bằng 17,20P; 17P, P trong

liều quyết định sau liều sơ bộ bằng LRH-A3+DOM ……… 95

Bảng 4.14 Quá trình phát triển phôi của rô biển……… 96 Bảng 4.15 Thời gian và mức độ giảm đường kính túi noãn hoàng cá rô biển 98 Bảng 4.16 Kích cỡ miệng cá rô biển từ 3 đến 30 ngày tuổi 99

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 2.1 Hình thái cá rô biển 5

Hình 2.2 Sơ đồ cơ chế hormon điều khiển sự phát sinh noãn hoàng ở cá 8

Hình 2.3 Cơ chế hormon kiểm soát quá trình phát sinh noãn hoàng ở cá cái…… 13

Hình 2.4 Cơ chế hormon kiểm soát quá trình thành thục ở cá cái……… 14

Hình 2.5 Sơ đồ Trục não bộ - tuyến yên - buồng trứng với những hoạt chất tự nhiên (bên trái) và những chất ngoại sinh (bên phải) có thể gây nên sự chín noãn bào và sự đẻ trứng ở cá cái……… 16

Hình 2.6 Các noãn bào của cá ngựa vằn Danio rerio không chín (cột bên trái), đã chín (cột giữa) và đã rụng (cột bên phải) dưới tác động của các hormone steroid và chất ức chế……… 26

Hình 2.7 Các chồi vị giác hình thành trên hàm trên (A) và vòm miệng (B) cá ngừ vây xanh Thunnus orientalis……… 33

Hình 3.1 Thu mẫu máu cá rô biển 38

Hình 3.2 Buồng đếm máu Neubauer 39

Hình 3.3 Hệ thống giai nuôi vỗ cá rô biển bố mẹ 40

Hình 3.4 Vi bụng cá đực (trái) và cá cái (phải) 41

Hình 3.5 Các loại hormon steroid sử dụng trong nghiên cứu 44

Hình 3.6 Cách tiêm hormon cho cá 45

Hình 3.7 Cách đo cỡ miệng cá rô biển 51

Hình 4.1 Hình dáng bên ngoài của cá rô biển đực và cái 53

Hình 4.2 Khối lượng trung bình của cá rô biển qua các tháng thu mẫu 55

Hình 4.3 Chiều dài toàn thân trung bình của cá rô biển qua các tháng thu mẫu 55

Hình 4.4 Tương quan gữa khối lượng (W) và chiều dài (L) cá rô biển cái 56

Hình 4.5 Tương quan gữa khối lượng (W) và chiều dài (L) cá rô biển đực 56

Hình 4.6 Các giai đoạn phát triển của buồng trứng ở cá rô biển cái 59

Hình 4.7 Tổ chức học của buồng trứng qua các giai đoạn phát triển 59

Hình 4.8 Các giai đoạn phát triển của buồng tinh ở cá rô biển đực 60

Hình 4.9 Tổ chức của buồng tinh qua các giai đoạn phát triển 60

Hình 4.10 Biến động giai đoạn thành thục sinh dục cá rô biển cái theo thời gian… 65 Hình 4.11 Biến động giai đoạn thành thục sinh dục cá rô biển đực theo thời gian 67

Hình 4.12 Biến động hệ số thành thục cá rô biển theo thời gian 68

Hình 4.13 Đường cong thể hiện mối tương quan giữa tỷ lệ thành thục và chiều dài cá rô biển 70

Hình 4.14 Tương quan giữa sức sinh sản và khối lượng cơ thể cá rô biển cái 71

Hình 4.15 Tương quan giữa sức sinh sản và khối lượng buồng trứng cá rô biển cái 72

Hình 4.16 Đường kính noãn bào trước và sau khi tiêm hormon P 85

Hình 4.17 Đường kính noãn bào trước và sau khi tiêm hormon 17P 86

Hình 4.18 Đường kính noãn bào trước và sau khi tiêm hormon 17,20P 87

Hình 4.19 Noãn bào chưa chín với túi mầm chưa tan biến (trái) và noãn bào chín với túi mầm đã tan biến (phải) 88

Hình 4.20 Tỷ lệ noãn bào tiêu biến nhân ở cá được tiêm các hormon steroid với các liều khác nhau 89

Hình 4.21 Các giai đoạn phát triển phôi của cá rô biển 98

Hình 4.22 Mối tương quan giữa chiều dài cơ thể và cỡ miệng cá rô biển 100

Hình 4.23 Minh họa biến đổi hình thái ống tiêu hóa cá rô biển theo ngày tuổi 101

Hình 4.24 Cá rô biển 4 ngày tuổi (bên trái) và cá 30 ngày tuổi (bên phải) 102

Hình 4.25 Lát cắt dọc cá rô biển 3 ngày tuổi 103

Hình 4.26 Hình cắt dọc cá rô biển 15 ngày tuổi 103

Hình 4.27 Khoang miệng cá rô biển 5 ngày tuổi 104

Hình 4.28 Thực quản cắt dọc của cá rô biển 3 ngày tuổi 104

Hình 4.29 Thực quản của cá rô biển 15 ngày tuổi 105

Hình 4.30 Hình dạ dày cắt ngang của cá rô biển 3 ngày tuổi 106

Hình 4.31 Ống tiêu hóa của cá rô biển 20 ngày tuổi 106

Hình 4.32 Dạ dày cắt ngang của cá rô biển 20 ngày tuổi 106

Hình 4.33 Tuyến dạ dày cá rô biển ở 20 ngày tuổi 107

Hình 4.34 Ruột cắt ngang cá rô biển 6 ngày tuổi 108

Hình 4.35 Ruột cắt dọc cá rô biển 7 ngày tuổi 108

Hình 4.36 Ruột cá rô biển 20 ngày tuổi 109

Hình 4.37 Hình cắt ngang ống tiêu hóa ở cá rô biển 9 ngày tuổi 109

Hình 4.38 Trực tràng cắt ngang ở cá rô biển 9 ngày tuổi 110

FPG fish pituitary gland (tuyến não thùy cá)

FOM final oocyte maturation (sự chín noãn bào cuối cùng)

FSH follicle stimulating hormone (hormon kích thích nang trứng)

GĐTT giai đoạn thành thục

GSI gonadosomatic index (hệ số thành thục)

GnRH gonadotropin-releasing hormone (hormon giải phóng kích dục tố)

GnRH-A gonadotropin-releasing hormone analogue (chất đồng dạng của GnRH) GRIF gonadotropin releasing inhibiting factor (yếu tố ức chế giải phóng kích

dục tố) GtH gonadotropic hormone (kích dục tố)

GV germinal vesicle (màng nhân hay túi mầm)

GVBD germinal vesicle breakdown (sự tan màng nhân hay túi mầm)

HCG human chorionic gonadotropin (kích dục tố nhau thai người)

IU international unit (đơn vị quốc tế)

KDT kích dục tố

LH luteinizing hormone (hormon hoàng thể hóa)

LHRH/LRH luteinizing hormone-releasing hormone (hormon giải phóng LH)

LHRH-A luteinizing hormone-releasing hormone analogue (chất đồng dạng của

LHRH) mGnRH-A mammal GnRH-A (chất đồng dạng của GnRH động vật hữu nhũ)

MIH maturation-inducing hormone (hormon gây chín)

MIS maturation-inducing steroid (steroid gây chín)

MPF maturation-promoting factor (yếu tố thúc đẩy chín)

PMS pregnant mare serum (huyết thanh ngựa chửa)

SG salmon gonadotropin (kích dục tố cá hồi)

sGnRH-A salmon GnRH-A (chất đồng dạng của GnRH cá hồi)

Vtg vitellogenin

Chương 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Trong vài thập kỷ gần đây, ngành nuôi trồng thủy sản của Việt Nam có

sự phát triển vượt bậc Việc áp dụng công nghệ nuôi tiên tiến, cùng với quan trắc về bệnh và môi trường được chú trọng đã thúc đẩy ngành nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh mẽ, đặc biệt với các đối tượng tôm biển và cá da trơn Tuy nhiên, có nhiều vấn đề đang được đặt ra cho sự phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững là đáp ứng được yêu cầu năng suất ngày càng cao và chất lượng sản phẩm ngày càng tốt về an toàn thực phẩm, phát triển các đối tượng nuôi mới

có năng suất cao nhưng vẫn bảo vệ được nguồn lợi các loài bản địa (Nguyễn Quang Linh, 2011)

Ngày nay, nuôi trồng thủy sản nước ta cũng đang đối mặt với tình hình biến đổi khí hậu làm cho trái đất ấm dần lên và mực nước biển dâng cao, dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn trong các sông ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) ngày càng sâu và điều này ảnh hưởng không nhỏ đến nuôi trồng thủy sản nước ngọt Chính vì vậy, việc phát triển đối tượng nuôi mới phù hợp với tình hình ―mặn hóa‖ các nguồn nước ngọt hiện nay cũng là một trong những giải pháp thích ứng với tình hình biến đổi khí hậu Cá rô biển

Pristolepis fasciata (Bleeker, 1851) là loài cá bản địa đặc trưng của miền

Nam, Việt Nam Đây là loài rộng muối, phân bố cả trong nước ngọt và lợ (Phan Phương Loan, 2014)

Người nội trợ ở ĐBSCL thích chọn cá rô biển cho các bữa ăn hàng ngày

vì cá có phẩm chất thịt ngon, không có xương giăm Tuy nhiên, trong vài năm gần đây đối tượng này ngày càng trở nên khan hiếm do tình trạng lạm thác của ngư dân nên không đủ đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Giá bán hiện tại trên thị trường của cá rô biển khá cao, từ 120.000-150.000 đồng/kg ở kích cỡ 10-12 con/kg (Phan Phương Loan, 2014) Trong các năm qua, ngành thủy sản nước ta đã có nhiều nghiên cứu để phát triển các loài thủy sản nuôi mới, trong

đó có các loài cá bản địa có triển vọng về kinh tế (Huỳnh Kim Anh, 2013) Chính vì vậy, cá rô biển sẽ là đối tượng rất có tiềm năng để phát triển nuôi trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản khắp cả nước trong điều kiện hiện nay

Để có thể đưa cá rô biển trở thành đối tượng nuôi quan trọng trong tương lai thì việc sản xuất ra con giống nhân tạo đủ về số lượng và tốt về chất lượng

là một trong những yêu cầu đầu tiên Hiện nay, các công trình nghiên cứu về

cá rô biển được công bố còn rất hạn chế, chủ yếu về mô tả đặc điểm hình thái

và phân loại (Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thu Hương, 1993; Rainboth, 1996; Fishbase, 2014) Để phát triển nuôi cá rô biển trong tương lai thì cần có

nhiều nghiên cứu sâu hơn về đặc điểm sinh học, đặc biệt về sinh học sinh sản,

về sự phát triển của ấu trùng và cá bột, về các biện pháp thuần dưỡng, nuôi vỗ

cá bố mẹ, kích thích sinh sản nhân tạo, ương giống,…

Hiện nay, trong nghiên cứu và thực tế sinh sản nhân tạo các loài cá ở Việt Nam nói chung và ĐBSCL nói riêng, các chất kích thích sinh sản có nguồn gốc

tự nhiên như kích dục tố trong tuyến não thùy cá và chế phẩm HCG (human chorionic gonadotropin) hoặc những chất được tổng hợp từ công nghệ sinh học như LHRHa (luteinizing hormone-releasing hormone analogue) của Trung Quốc hay sản phẩm tương tự là Buserelin của Đức và Ovaprim của Canada thường được sử dụng (Nguyễn Tường Anh, 1997)

Ngoài những chất kích thích sinh sản trên, một số nghiên cứu sinh sản nhân tạo trong và ngoài nước trên cá cho thấy các hormone steroid 21C có hiệu

quả gây chín và rụng trứng ở quy mô thí nghiệm in vitro hoặc sản xuất Ưu

điểm của việc dùng các hormone steroid như progesteron (P), 17 - hydroxyprogesteron (17P) và 17α, 20β-dihydroxyprogesteron (17,20P) là dễ xác định được chính xác liều lượng, có hoạt tính cao, dễ bảo quản (không bị hư

ở nhiệt độ cao, không bị phân hủy bởi vi khuẩn và nấm) và cho tỷ lệ chín và rụng trứng khá tốt Bên cạnh đó, khi sử dụng các loại hormone steroid trên cá cho tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ nở cao, tương đương với sử dụng kích dục tố, LHRHa; đặc biệt là cá bố mẹ sau khi sinh sản có thời gian tái thành thục ngắn và chi phí trong sinh sản nhân tạo cá thấp hơn hoặc bằng so với việc dùng các chất kích thích sinh sản khác Vì vậy, nhóm hormone này rất có triển vọng bên cạnh các chất kích thích sinh sản truyền thống trong sản xuất giống cá (Nguyễn Tường Anh, 1999a)

Hiệu quả sử dụng các chất kích thích sinh sản trên các loài cá khác nhau cũng khác nhau Để có cơ sở dữ liệu nhằm đưa các hormone steroid vào thực tiễn sản xuất thì việc so sánh và đánh giá tác dụng gây chín và rụng trứng của chúng so với các chất kích thích sinh sản thường được sử dụng hiện nay trên một đối tượng cụ thể là cần thiết Điều này cũng nhằm đa dạng hóa chất kích thích sinh sản trong sản xuất giống nhân tạo cá nói chung và cá rô biển nói riêng

Với các lý do trên, đề tài “Đặc điểm sinh học sinh sản và sử dụng

hormone trong sinh sản nhân tạo cá rô biển (Pristolepis fasciata Bleeker,

1851)” được thực hiện

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát

Bổ sung dữ liệu khoa học về các đặc điểm sinh học của cá rô biển, về khả năng gây chín và rụng trứng của hormone steroid trên cá rô biển, cung cấp cơ

sở lý luận để phát triển quy trình sản xuất giống nhân tạo và nuôi thương phẩm

cá rô biển; từ đó góp phần đa dạng hóa đối tượng cá nuôi cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng và cả nước nói chung

Mục tiêu cụ thể

- Nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh sản và các chỉ tiêu sinh lý của cá rô biển làm cơ sở khoa học cho việc bảo vệ nguồn lợi và xây dựng quy trình sản xuất giống nhân tạo đối tượng này

- So sánh tác dụng các hormone steroid (17,20P, 17P và P) với chất kích thích sinh sản thông thường (HCG và LHRHa+DOM) và xác định loại, liều lượng các hormone steroid trong kích thích sinh sản nhân tạo cá rô biển

1.3 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học sinh sản của cá rô biển

2 Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý sinh sản của cá rô biển

3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thức ăn nuôi vỗ lên sự thành thục sinh dục của cá rô biển

4 Nghiên cứu xác định loại và liều lượng thích hợp của các hormone steroid trong kích thích cá rô biển chín và rụng trứng

5 Nghiên cứu sự phát triển của cá rô biển từ giai đoạn phôi đến 30 ngày tuổi bao gồm: quá trình phát triển phôi và sự phát triển ống tiêu hóa

1.4 Ý nghĩa của luận án

Về mặt khoa học, luận án cung cấp các kiến thức cơ bản về các đặc điểm sinh học sinh sản của cá rô biển, cung cấp những số liệu khoa học về ảnh hưởng của các loại thức ăn đến sự thành thục sinh dục của cá khi được thuần dưỡng và nuôi trong ao đất Đặc biệt, các nghiên cứu trong luận án đã đánh giá được hiệu quả của các hormone steroid trong sinh sản nhân tạo cá rô biển Bên cạnh đó, với kết quả nghiên cứu về quá trình phát triển ống tiêu hóa sẽ góp phần nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng cá rô biển trong ương giống Những kết luận của luận án sẽ là nguồn dữ liệu khoa học quan trọng góp phần hoàn thiện quy trình sản xuất giống nhân tạo cá rô biển, tạo ra khả năng cung cấp con

giống và góp phần đưa cá rô biển thành một đối tượng nuôi mới đầy tiềm năng

và hiệu quả kinh tế

1.5 Những điểm mới của luận án

Kết quả nghiên cứu của luận án đã có những đóng góp mới về lý thuyết

và ứng dụng trong sản xuất

- Cung cấp các dẫn liệu mới về các đặc điểm sinh học sinh sản của cá rô biển thu tại An Giang như: xác định được chiều dài thành thục sinh dục lần đầu của cá, hệ số thành thục sinh dục, sức sinh sản tương đối và tuyệt đối, và mùa

vụ sinh sản của cá rô biển trong tự nhiên Những dẫn liệu này làm cơ sở khoa học cho việc thuần dưỡng và xây dựng quy trình sản xuất giống nhân tạo đối tượng này

- Xác định được điều kiện nuôi cũng như loại thức ăn phù hợp (cá tạp, thức

ăn công nghiệp 35% CP và kết hợp giữa thức ăn công nghiệp với cá tạp) trong việc nuôi vỗ thành thục sinh dục cá rô biển Đề tài đã nghiên cứu sử dụng thành công 3 loại hormone steroid là 17,20P; 17P và P để kích thích cá rô biển sinh sản; trong đó 17,20P có hiệu quả cao nhất ở liều 5 mg Việc sử dụng các hormone steroid này trên cá rô biển là hoàn toàn mới Các kết quả nghiên cứu này góp phần hoàn thiện quy trình sản xuất giống nhân tạo cá rô biển

- Bên cạnh đó, đề tài đã xác định được thời điểm cá ăn thức ăn bên ngoài (vào ngày tuổi thứ ba sau khi nở) cũng như thời gian cá rô biển hoàn thiện quá trình phát triển ống tiêu hóa (khi cá được 20 ngày tuổi) Những kết quả này góp phần quan trọng trong việc ương giống thành công cá rô biển khi tiến hành sản xuất giống nhân tạo đối tượng này

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Sinh học cá rô biển

Loài: Pristolepis fasciata Bleeker, 1851

Cá rô biển có tên tiếng Anh là Malayan leaffish (Fishbase, 2014)

Hình 2.1: Hình thái cá rô biển

Cá rô biển có đầu lớn vừa, dẹp bên Mõm ngắn, nhọn Miệng giữa, rộng ngang, rạch miệng xiên, xương hàm trên kéo dài quá đường thẳng đứng kẻ từ

bờ trước của mắt nhưng chưa chạm đến đường thẳng đứng kẻ qua giữa mắt Răng nhỏ, nhọn Lưỡi ngắn, chót lưỡi hơi nhọn Mắt lớn nằm lệch về phía trên của đầu, gần chót mõm hơn gần điểm cuối nắp mang Phần trán giữa hai mắt cong lồi và nhỏ hơn đường kính mắt Cạnh dưới xương trước mắt có răng cưa nhọn Lỗ mang lớn, cạnh dưới và sau xương nắp mang trước có răng cưa nhỏ nhọn, xương nắp mang có hai gai dẹp Màng mang ở hai bên dính liền với nhau và phủ đầy vảy (Fisbase, 2014)

Cá có màu vàng nâu với 6-8 sọc đen trên cơ thể Thân cá dẹp bên Cuống đuôi rất ngắn, vảy lược phủ khắp thân và đầu Có nhiều vảy nhỏ phủ lên quá ½ gốc tia mềm vi lưng và vi hậu môn và phủ lên một phần gốc vi đuôi Đường bên gián đoạn ở ngang với tia phân nhánh thứ 10 của vi lưng và thụt xuống hai hàng vảy, đoạn sau của đường bên nằm trên trục giữa thân và chấm dứt ở khoảng giữa gốc vi đuôi (Fisbase, 2014)

2.1.2 Phân bố

Cá rô biển phân bố rộng, được tìm thấy ở Thái Lan, Miến Điện, Mã Lai, Lào, Campuchia, ĐBSCL Việt Nam và các quần đảo giữa Ấn Độ - Úc Châu (Kottelat, 1985; Fishbase, 2014)

Dựa trên kiến thức bản địa, Sokheng et al (1999) cho rằng cá rô biển

được tìm thấy phổ biến trong các hồ hơn so với nhánh chính của sông kông, đặc biệt là ở Campuchia Rainboth (1996) cho rằng cá rô biển hiện diện tại nơi nước chảy chậm hoặc nước đứng, bao gồm các hồ Trong dòng sông chính, loài này sống trong khu vực có gỗ và các bụi cây ngập dưới nước; từ đó

Mê-cá di chuyển vào những dòng suối nhỏ lúc bắt đầu mùa lũ Cá rô biển không di

cư theo chiều dọc nhưng có sự di chuyển ngang, từ sông Mê-kông đến các vùng ngập trong mùa lũ và di chuyển ngược trở lại lúc bắt đầu mùa khô Sự di

cư của cá được kích hoạt chủ yếu do sự thay đổi mực nước (Sokheng et al.,

1999)

Cá rô biển là loài cá nước ngọt, có thể sống trong nước lợ, có đặc tính sống đáy, thường bắt gặp ở thủy vực nước chảy chậm hoặc nước tĩnh; chúng sống ở các bụi rậm, nơi có nhiều chà, thực vật thủy sinh; pH từ 7,0-8,5; độ cứng 80-160 ppm, nhiệt độ từ 23-28o

C (Baensch and Riehl, 1991; Kottelat et

al., 1993; Kottelat, 1998; Riede, 2004) Ở Việt Nam, ấu trùng và cá nhỏ được

tìm thấy ở cả sông Tiền và sông Hậu (Nguyen et al., 2002 trích dẫn của Baran

et al., 2007)

2.1.3 Đặc điểm dinh dƣỡng

Theo Nikolsky (1963), có sự tương quan giữa chiều dài ruột và tính ăn của cá Chiều dài tương đối của ruột (relative length of gut, RLG) là tỷ lệ giữa chiều dài ruột và chiều dài cơ thể (Li/Ls) Theo nhận định của Nikolsky (1963), những loài cá có tính ăn động vật sẽ có RLG <1; cá ăn tạp có RLG=1-

3 và ăn thực vật thì RLG>3 RLG của cá rô biển là 1,96 (Wongtirawatana, 1981) Điều này cho thấy, cá rô biển là loài ăn tạp Thành phần thức ăn được tìm thấy trong dạ dày cá rô biển là thực vật ở hình thức các loài tảo dạng sợi, các loài côn trùng và giáp xác, động vật thân mềm (Rainboth, 1996) Trong đó

động vật thân mềm chiếm khoảng 15-26% thức ăn trong dạ dày

(Wongtirawatana, 1981; Duangsawasdi et al.,1990)

Cá rô biển có các tấm răng hầu trên và dưới dùng để nghiền thức ăn thô

và các sinh vật thức ăn có vỏ cứng Hoạt động ăn mồi xảy ra mạnh nhất lúc 6

giờ sáng và thấp nhất lúc 10 giờ đêm (Duangsawasdi et al., 1990)

2.1.4 Đặc điểm sinh trưởng

Sinh trưởng của cá là quá trình gia tăng về kích thước và tích lũy thêm về khối lượng cơ thể trong sự thay đổi đều đặn của cá Quá trình này đặc trưng cho mỗi loài cá (Nikolsky, 1963) Các kết quả nghiên cứu về sinh trưởng của

cá rô biển trên thế giới và ở Việt Nam rất ít Theo Menon (1999), cá rô biển là loài có kích thước tương đối nhỏ Chiều dài tối đa mẫu cá biết được hiện nay

đối với con đực là 20 cm (Baran et al., 2007)

2.1.5 Đặc điểm sinh sản

Cá rô biển là loài thành thục sinh dục trong năm đầu tiên, kích thước cá

thành thục lần đầu là 12,9 cm (Baran et al., 2007) Mùa vụ sinh sản của cá rô

biển ngoài tự nhiên kéo dài từ tháng 3 đến tháng 10 dương lịch, tập trung chủ

yếu từ tháng 4 đến tháng 6 (Dumrongtripob et al., 1997; Sokheng et al., 1999)

Cá rô biển là loài đẻ trứng nổi; trứng có hình cầu, màu vàng Theo Singhapitukiet and Jermjitpong (1980), đường kính trứng cá rô biển dao động

từ 0,6-0,8 mm Tuy nhiên, theo Krachangdara (1994), đường kính trứng cá rô biển đạt từ 0,85-0,95 mm Trứng nở sau khoảng 22 giờ ở nhiệt độ 28-29oC

(Singhapitukiet and Jermjitpong, 1980; Chumnongsittathum et al., 1992)

Ngoài tự nhiên, cá rô biển tạo bọt trước khi đẻ trứng, bãi đẻ là những nơi có nhiều thực vật thủy sinh (Menon, 1999)

Tóm lại, các thông tin về đặc điểm sinh học của cá rô biển trên thế giới

và ở Việt Nam còn nhiều hạn chế, đặc biệt là sinh học sinh sản Các thông số

về mùa vụ sinh sản, hệ số thành thục, các kết quả về sức sinh sản tương đối, tuyệt đối chưa đầy đủ Để có cơ sở đưa cá rô biển vào thuần dưỡng và nuôi vỗ thành thục sinh dục cần có nghiên cứu về đặc điểm sinh học sinh sản của loài này

2.2 Quá trình phát sinh noãn hoàng (Vitellogenesis)

Vitellogenin (Vtg) là phân tử protein thuộc nhóm glycolipoprotein - tiền chất của noãn hoàng - có ở hầu hết các loài động vật đẻ trứng Quá trình phát sinh noãn hoàng trên cá, cần thiết cho quá trình tạo trứng, bao gồm sự tổng hợp Vtg trong gan, sự vận chuyển Vtg trong máu và sự kết nạp chất này từ máu vào noãn bào Vitellogenin của các loài cá khác nhau thì khác nhau và

thành phần chính của noãn hoàng của cá là các protein dẫn xuất của Vtg,

lipovitellin (Lv) và phosvitin (Pv) (Ohkubo et al., 2004, Sawaguchi et al.,

2005 và Sawaguchi et al., 2006) Theo Nguyễn Tường Anh (1999b) có thể

phát hiện Vtg trong máu cá sau hai giờ được tổng hợp Vitellogenin là một lipophosphoprotein – protein được phosphoryl hóa mạnh và giàu calcium – và

là tiền chất của noãn hoàng Tuy nhiên, trong các nghiên cứu về quá trình phát sinh noãn hoàng, kỹ thuật xác định hàm lượng ALP (alkali-labile phosphoprotein) và calcium thường được dùng như một phương pháp gián tiếp

để đánh giá hàm lượng Vtg trong huyết tương (Verslycke et al., 2002; LV et

al., 2007); trong đó hàm lượng ALP là chỉ tiêu tin cậy hơn (Nagler et al., 1987

trích dẫn của Pottinger et al., 2005)

Sự tổng hợp Vtg ở gan cá xương được kiểm soát bởi hormone 17estradiol (E2) (Hình 2.2) và lượng Vtg được tổng hợp tỷ lệ thuận với liều E2được đưa vào cơ thể (Goncharov, 1977 trích dẫn của Nguyễn Tường Anh, 1999b)

-Hình 2.2: Sơ đồ cơ chế hormone điều khiển sự phát sinh noãn hoàng ở cá

(Follett et al., 1968 trích dẫn của Nguyễn Tường Anh và Phạm Quốc Hùng,

2011)

Theo Pacoli et al (1990) hàm lượng Vtg ở cá nheo Mỹ Ictalurus

punctatus trưởng thành cao hơn cá hậu bị trên 12 tháng tuổi Hàm lượng Vtg

trong máu ở cá cái trước khi sinh sản (30,2 mg/mL) cao hơn so với cá đã sinh sản (3,79 mg/mL)

Ở cá Mrigal, theo nghiên cứu của Maitra et al (2007) thì hàm lượng Vtg

trong máu biến động tỷ lệ thuận với hệ số thành thục và đạt giá trị thấp nhất vào giai đoạn sau sinh sản

Ở cá đối Liza subviridis, hàm lượng Vtg trong máu ở cá cái tăng theo giai

đoạn phát triển của buồng trứng (từ giai đoạn I đến IV) và đạt giá trị cao nhất

ở giai đoạn IV; trong khi ở cá đực thì không có sự khác biệt hàm lượng Vtg ở

các giai đoạn phát triển của buồng tinh (Lê Quốc Việt và ctv., 2012)

Theo Lý Văn Khánh (2013), hàm lượng phosphate protein huyết tương ở

cá nâu Scatophagus argus tăng lên rõ rệt ở cá có buồng trứng giai đoạn III và

IV so với cá có buồng trứng giai đoạn I Cá nâu có buồng trứng giai đoạn IV

có hàm lượng Vtg cao nhất (3,12 µg ALP/mg protein) và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với cá có buồng trứng giai đoạn I (1,26 µg ALP/mg protein)

Hàm lượng Vtg trong máu biến đổi theo giai đoạn phát triển của buồng trứng theo nguyên tắc, hàm lượng Vtg tăng khi buồng trứng phát triển Ngoài

ra, hàm lượng Vtg còn biến động theo nhiệt độ và loại thức ăn

King and Pankhurst (2003) nghiên cứu trên cá hồi Salmo salar cho biết,

vào mùa thu thì hàm lượng Vtg trong máu khoảng 35 mg/mL, vào mùa hè

hàm lượng này giảm còn khoảng 10 mg/mL Ở cá chẽm Dicentrarchus labrax

bố mẹ, khi nuôi vỗ bằng 3 nhóm thức ăn là cá tạp; thức ăn công nghiệp có tỷ

lệ lipid chiếm 10%; và thức ăn công nghiệp được bổ sung 22% lipid trong khẩu phần Kết quả nghiên cứu cho thấy, sức sinh sản và hàm lượng Vtg trong máu của cá chẽm khi sử dụng cá tạp cao hơn so với cá cho ăn thức ăn công

nghiệp đã bổ sung 10 và 22% lipid (José et al., 1998)

Hàm lượng Vtg trong huyết tương còn biến đổi theo giới tính Trong huyết tương cá cái, hàm lượng Vtg thường cao; trong khi đó ở cá đực, hàm lượng Vtg thường không có hoặc rất thấp, từ 10 đến 100 lần so với cá cái Hàm lượng Vtg ở cá đực chỉ được tìm thấy khi cá ăn thức ăn có chứa hormone

sinh dục cái (Beresford et al., 2011) Ở cá Lampetra fluviatilis Châu Âu, khi

được tiêm hormone estradiol (E2) vào tháng 3, là thời điểm cá chuẩn bị sinh sản, kết quả khảo sát cho thấy trong suốt mùa vụ sinh sản của cá, hàm lượng Vtg trong huyết tương cá cái luôn được duy trì và tăng cao; trong khi đó hàm

lượng Vtg lại không được tìm thấy ở cá đực (Mewes et al., 2002)

Hàm lượng protein trong gan và cơ cá thay đổi theo tuổi, giới tính của cá

Ở cá lóc Channa puntatus đực, protein cơ tăng theo tuổi cá; trái lại, protein

gan cao nhất trong giai đoạn cá sinh sản và suy giảm sau khi cá sinh sản, sau

đó tiếp tục suy giảm theo tuổi cá Trong khi ở cá cái, hàm lượng protein ở cơ

và gan đều gia tăng theo tuổi cá (Rath and Patnaik, 1981)

Tóm lại, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng protein trong huyết tương, gan và cơ của cá, trong đó các yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu

này nhiều nhất là giới tính, sự phát triển của buồng trứng, tuổi,… Việc theo dõi sự biến đổi các chỉ tiêu này trên cá rô biển trong điều kiện tự nhiên sẽ làm

cơ sở ban đầu trong việc phát triển nuôi vỗ thành thục sinh dục và sinh sản nhân tạo loài cá này

2.3 Vai trò của thức ăn trong nuôi vỗ thành thục sinh dục cá

Trong nuôi vỗ thành thục sinh dục cá thì việc cung cấp nguồn dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng, quyết định đến khả năng sinh sản và chất lượng sản phẩm sinh dục Dinh dưỡng được biết đến như là một yếu tố rất quan trọng trong

sinh sản của cá (Muchlisin et al., 2006) Trong từng giai đoạn phát triển của

buồng trứng hay buồng tinh, cá có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau Theo quy luật phát triển của buồng trứng, trong giai đoạn đầu của quá trình tạo trứng, cá cái cần thức ăn có năng lượng cao, giai đoạn sau cá cần hàm lượng protein cao (Phạm Minh Thành và Nguyễn Văn Kiểm, 2009) Nhìn chung, sức sinh sản và kích

thước trứng sẽ tăng theo kích cỡ cá mẹ (Bromage et al., 1990), nhưng kích thước

trứng và số lượng trứng ở những lần sinh sản khác nhau sẽ khác nhau (Jonsson and Jonsson, 1999) Như vậy, có sự tương quan thuận giữa sức sinh sản và kích

cỡ cá (Marteinsdottir and Steinarsson, 1998)

Nhiều nghiên cứu đã khẳng định cá bố mẹ đòi hỏi nhu cầu dinh dưỡng cao, đặc biệt là nguồn vitamin, khoáng vi lượng trong suốt thời kỳ phát triển buồng

trứng hay buồng tinh (Izquierdo et al., 2000; Phạm Minh Thành và Nguyễn Văn Kiểm, 2009) Nghiên cứu của Chung Lân và ctv (1965) cho biết cá trắm cỏ

Ctenopharyngodon idella bố mẹ, ngoài thức ăn thực vật, nếu bổ sung thêm thức

ăn có nhiều đạm, dầu và vitamin E từ nhộng tằm, đậu nành, bánh khô dầu và mầm thóc thì sức sinh sản tương đối của cá tăng lên gấp đôi Khi nuôi vỗ cá dầy

Rutilus rutilus thiếu vitamin B12 hay cobalt thì cá cái có thể sản xuất ra trứng

nhưng không có khả năng thụ tinh và nở (Đỗ Thị Thanh Hương và Nguyễn Văn

Tư, 2010)

Trong nuôi vỗ, nếu để cá bị đói, thiếu thức ăn, hay cung cấp thức ăn có thành phần dinh dưỡng không phù hợp với đặc tính dinh dưỡng của loài sẽ làm cho cá không thành thục, có hệ số thành thục thấp hoặc buồng trứng có thể bị thoái hóa và tiêu biến mặc dù mọi yếu tố khác của môi trường là thuận lợi (Phạm Minh Thành và Nguyễn Văn Kiểm, 2009) Chế độ dinh dưỡng tốt có thể làm cho

cá phát dục, thành thục và sinh sản sớm (Nguyễn Tường Anh, 2005)

Ở giai đoạn sinh sản, nhu cầu protein của động vật thủy sản cao hơn so với giai đoạn sinh trưởng, vì trong giai đoạn này chúng cần sử dụng thức ăn có hàm

lượng protein cao để phát triển buồng trứng hay buồng tinh (Le Thanh Hung et

al., 2000; Trần Thị Thanh Hiền và Nguyễn Anh Tuấn, 2009) Nghiên cứu của

Pathmasothy (1985) và Shim et al (1989) chỉ ra rằng khi tăng mức đạm từ 30

lên 40% trong thức ăn của hầu hết các loài cá nước ngọt thì kích thước và khối lượng buồng trứng cũng tăng cao

Ở mức hàm lượng protein từ 30 đến 40%, thì tốc độ tăng trưởng và khả

năng sinh sản ở hầu hết các loài cá sẽ được cải thiện tốt hơn (Shim et al., 1989; Rasanthi et al., 1997; Al-Hafedh et al., 1999; El-Sayed et al., 2003; Afzal et al., 2004) Khi nuôi vỗ cá trê phi Clarias gariepinus bố mẹ bằng các loại thức ăn có

hàm lượng đạm 30, 35 và 40% thì khối lượng trứng cá đẻ ra tăng theo sự gia tăng hàm lượng đạm trong thức ăn Mặc khác, ở hàm lượng đạm 40% tỷ lệ nở của trứng đạt cao nhất (90,33%) trong khi đó tỷ lệ nở thấp nhất là ở nghiệm thức cho

ăn 30% đạm (84,7%) (Sotolu, 2010) Ở cá rô phi Oreochromis niloticus, khi

nuôi vỗ với các mức hàm lượng protein 25, 30, 35 và 40% ở cùng mức năng

lượng (400 kcal/100 g), kết quả cho thấy cá có sức sinh sản thực tế và sức sinh sản tuyệt đối cao nhất ở mức protein 40% (El-Sayed et al., 2003) Muchlisin et

al (2006) đã thí nghiệm nuôi vỗ cá lăng vàng Hemibagrus nemurus với 3 mức

đạm là 30, 35 và 40% và ở cùng mức năng lượng là 3,95 KJ/g Kết quả cho thấy,

ở mức đạm 35%, cá lăng có tăng trưởng và chất lượng trứng tốt

Trong cùng một loài, nhu cầu đạm của cá cái thường cao hơn cá đực và cá

đực thành thục sinh dục sớm hơn cá cái (Le Thanh Hung et al., 2000) Ở cá da trơn Heterobranchus longifilis bố mẹ khi nuôi bằng thức ăn có các hàm lượng

đạm khác nhau thì ở hàm lượng đạm 35% tốc độ tăng trưởng và thành thục sinh dục của cá đực là tốt nhất; trong khi đó ở cá cái hàm lượng đạm phải là 40%

(Phạm Quốc Hùng và ctv., 2014)

Trong quá trình tạo trứng ở cá cái, noãn bào trải qua 2 thời kỳ (phase) cuối mà sự phát triển của chúng chịu sự kiểm soát của hormone: thời kỳ phát sinh/tích lũy noãn hoàng trong các noãn bào (vitellogenesis) và thời kỳ thành thục (maturation) bao gồm 2 quá trình liên tiếp nhau là thành thục/chín (maturation) và rụng trứng (ovulation)

Cơ chế hormone kiểm soát quá trình phát sinh noãn hoàng theo mô hình

2 kiểu tế bào (two-cell type model) của Nagahama et al (1994), Janz (2000)

và Nagahama and Yamashita (2008) có thể được tổng hợp trong Hình 2.3 Khi có sự thay đổi của một số yếu tố sinh thái như mưa, nhiệt độ, dòng chảy, báo hiệu mùa sinh sản sắp đến sẽ kích thích lên các cơ quan cảm giác ngoại biên; tế bào thần kinh của các cơ quan ngoại cảm này sẽ sản sinh ra những xung động; những xung động đó lập tức được truyền về trung khu thần kinh, kích thích vùng dưới đồi thị giác (hypothalamus) phóng thích hormone giải phóng kích dục tố (Gonadotropin releasing hormone, GnRH) GnRH tác động đến tuyến yên (não thùy) dẫn đến quá trình phóng thích kích dục tố, là hormone kích thích nang trứng (Follicle stimulating hormone, FSH) hay GtH-

I GtH-I tác động đến nang trứng dẫn đến sự tổng hợp hormone sinh dục estradiol, E2) E2 kích thích quá trình tổng hợp tiền chất noãn hoàng (Vitellogenin, Vtg) trong gan Sau khi tổng hợp xong Vtg được đưa vào tuần hoàn máu và được hấp phụ một cách đặc hiệu bởi các noãn bào Ngoài các GnRH người ta cũng đã chứng minh được trong não bộ cá có yếu tố ức chế sự tiết kích dục tố là dopamin (DA) (Yaron and Sivan, 2006)

(17β-Sau khi kết thúc quá trình tích lũy noãn hoàng, các noãn bào sẽ đi vào giai đoạn ‗nghỉ‘ và chờ các yếu tố môi trường thuận lợi để tiếp tục phát triển (đi vào thời kỳ thành thục) (Woynarovich and Horváth, 1980)

Khi có điều kiện sinh thái thích hợp, noãn bào khôi phục sự phát triển và

đi vào giai đoạn thành thục dưới sự kiểm soát của hormone

Cơ chế hormone kiểm soát quá trình thành thục noãn bào theo mô hình 2

kiểu tế bào (two-cell type model) của Nagahama et al (1994), Janz (2000) và

Nagahama and Yamashita (2008) có thể được tổng hợp trong Hình 2.4

Kích thích môi trường (ánh sáng, nhiệt độ, mưa,…)

Kích thích môi trường (ánh sáng, nhiệt độ, mưa,…)

Hình 2.4: Cơ chế hormone kiểm soát quá trình thành thục ở cá cái Theo Patino and Sullivan (2002), sự thành thục hay chín (maturaion), thường được gọi là sự chín noãn bào cuối cùng (final oocyte maturation, FOM), mà biểu hiện là sự tan màng nhân hay tan túi mầm (germinal vesicle breakdown, GVBD) Ngày nay sự chín noãn bào cuối cùng được hiểu là sự chín nang trứng (ovarian follicle maturation) bao gồm: (1) năng lực chín của noãn bào (oocyte maturational competence) phụ thuộc kích dục tố, (2) sự tổng hợp hormone gây chín (maturation-inducing hormone, MIH; các hormone gây chín có bản chất là steroid nên thường được viết là MIS, mà ở đa số các loài cá

là 17,20P) được kích thích bởi kích dục tố, và (3) sự khôi phục giảm phân (meiotic resumption) phụ thuộc MIH (hay sự chín nhân (nuclear maturation))

và sự chín tế bào chất (cytoplasmic maturation)

Theo sơ đồ trên (Hình 2.4), quá trình chín noãn bào được kiểm soát/điều hòa bởi 3 chất trung gian (mediator) là kích dục tố (GtH-II), hormone hay steroid gây chín (MIH/MIS) và yếu tố thúc đẩy chín (maturation-promoting factor, MPF); trong đó MIS được xem là chất trung gian của quá trình chín trứng được tạo ra bởi KDT của tuyến yên Tác động của MIS là kích thích quá trình tổng hợp MPF, là protein và chuyên biệt cho từng loài cá, trong các noãn bào để gây nên quá trình chín - sự kiện quan trọng nhất - cùng với hiện tượng rụng trứng dẫn đến sự đẻ trứng (Yaron and Sivan, 2006)

2.4.2 Nguyên lý chung về kích thích sinh sản ở cá

Cơ chế hormone điều khiển sự chín noãn bào cá cái thể hiện ở Hình 2.4 cho thấy, thực chất quá trình đẻ trứng của cá là một hoạt động sinh dục mang tính chất phản xạ không điều kiện Nghĩa là, các yếu tố sinh thái thích hợp cho hoạt động sinh sản sẽ kích thích lên các cơ quan cảm giác ngoại biên và dẫn đến quá trình phóng thích hormone giải phóng kích dục tố (GnRH) và cá đẻ

(David and Claiborne, 2006; Babin et al., 2007; Moore, 2008)

Trong điều kiện nuôi nhốt, các yếu tố sinh thái trong ao, bè không đáp ứng những yêu cầu về sinh sản của cá bố mẹ, nên phải tiêm các chất kích thích sinh sản như tuyến não thùy cá, HCG, huyết thanh ngựa chửa, GnRH-A kết hợp các chất kháng dopamin, các steroid (P, 17P, 17,20P, DOC, DOCA ) vào cơ thể để thay thế một phần hormone nội sinh của trục não bộ - tuyến yên – tuyến sinh dục,

và kích thích cá bố mẹ phóng tinh và đẻ trứng như được minh họa ở Hình 2.5 cho

cá cái

Hình 2.5: Sơ đồ Trục não bộ - tuyến yên - nang trứng với những hoạt chất tự nhiên (bên trái) và những chất ngoại sinh (bên phải) có thể gây nên sự chín

noãn bào và sự đẻ trứng ở cá cái (Nguyễn Tường Anh, 2011)

2.4.3 Các chất kích thích sinh sản đƣợc sử dụng phổ biến trong sản xuất nhân tạo cá giống

Theo Rottmann et al (1991a), có thể sử dụng các chất kích thích sinh sản

sau trong sản xuất giống nhân tạo trên cá:

- Chất chiết não thùy dưới dạng não thùy tươi hay được bảo quản ở nhiệt

độ thấp và não thùy khô (được khử nước và giữ trong acetone);

Antiestrogen (Clomiphen, Tamoxiphen) Aromatase Inhibitor (Fadrozole, Letrozole)

GnRH-A (LHRH-A,

sGnRH-A, Buserelin)

Dopamine antagonist (Domperidone, Pimozide)

Ovaprim

NÃO BỘ Hypothalamus

TUYẾN YÊN

GRIF (Dopamine)

(Não thùy cá, HCG,

PMS)

Các steroid (17,20P; 17P; Progesterone

Gonadotropin

- Kích dục tố tinh chế, phổ biến là kích dục tố nhau thai (Human Chorionic Gonadotropin, HCG);

- Hormone giải phóng kích dục tố, chẳng hạn của động vật hữu nhũ (mammalian Luteinizing Hormone-Releasing Hormone, LHRH) hay những chất đồng dạng với hormone giải phóng kích dục tố (LHRH analogue, LHRH-A);

- LHRH-A kết hợp với các chất khóa dopamin (dopamine blockers); và

- Các steroid

Cho đến nay các chất kích thích sinh sản được sử dụng phổ biến trong sản xuất giống nhân tạo trên cá là não thùy thể cá, HCG và GnRH-A

a) Tuyến não thùy cá (Fish pituitary gland, FPG)

Tuyến não thùy cá đã được sử dụng để kích thích nhiều loài cá sinh sản

từ rất sớm, đặc biệt trên nhóm cá chép (Woynarovich and Horváth, 1980;

Jhingran and Pullin, 1985; Delince et al., 1987; Horváth et al., 2015) và trên

cá trê (Marte, 1989; Peteri et al., 1992).Tuyến não thùy cá sản xuất và dự trữ kích dục tố (GtH), có vai trò quan trọng trong sự rụng trứng của cá cái và tiết tinh của cá đực Khi tiêm cho cá, GtH của FPG sẽ tác động trực tiếp lên buồng trứng và buồng tinh cá nhận và làm gia tăng hàm lượng GtH trong máu dẫn

đến cá đẻ (Rottmann et al., 1991a) Tuyến não thùy được thương mại hóa

thường là của cá chép (common carp) và cá hồi (salmon) Khi sử dụng, tuyến não thùy khô (được bảo quản trong acetone) được nghiền nhỏ và pha với nước muối sinh lý (NaCl 5‰); vị trí tiêm là xoang bụng hay cơ lưng Liều lượng thường được tính bằng mg não thùy/kg cá

Việc sử dụng FPG có thuận lợi là có hiệu quả kích thích sinh sản trên nhiều loài cá Những khó khăn trong sử dụng FPG kích thích cá sinh sản có thể bao gồm khó chuẩn hóa về liều lượng do phụ thuộc vào tuổi, giới tính và tình trạng thành thục của cá cho cũng như cách thu và bảo quản FPG, giá thành cao và khả năng cung cấp FPG không ổn định, hy sinh và làm giảm giá trị thương phẩm cá cho não thùy (Marte, 1989)

b) Kích dục tố nhau thai người (Human chorionic gonadotropin, HCG)

Kích dục tố nhau thai người do màng đệm thai (chorion) tiết ra có chức

năng duy trì thể vàng ở người mang thai (corpus luteum of pregnancy) Thể

vàng ở người mang thai được HCG kích thích sinh tổng hợp Progesterone - hormone có tầm quan trọng đặc biệt với chức năng duy trì cấu trúc và sự hoạt động của dạ con, làm tuyến sữa lớn lên và phát triển, và một chức năng khác

là ức chế tuyến yên tiết ra kích dục tố, làm gián đoạn chu kỳ kinh nguyệt của người phụ nữ mang thai (Nguyễn Tường Anh, 1999b)

HCG tương tự với các kích dục tố của cá nên khi được sử dụng sẽ tác động lên nang trứng của cá cái, làm cho nang trứng sản xuất ra yếu tố gây chín (maturation inducing factor, chẳng hạn hormone steroid 21C) và yếu tố gây rụng trứng (ovulation inducing factor, chẳng hạn hormone Prostaglandin và enzyme protease) giúp noãn bào thoát ra ngoài Trứng cá chín và rụng bình thường theo ống dẫn trứng ra môi trường nước, gặp tinh trùng và được thụ tinh

ở đó HCG là chất kích thích sinh sản được sử dụng rộng rãi, có hiệu quả tốt với nhiều loài cá Thuận lợi của việc sử dụng HCG để kích thích cá sinh sản so với não thùy là có thể chuẩn hóa về liều lượng và giá thành thấp hơn (Marte, 1989) Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng cần phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp, dưới 25oC (Nguyễn Tường Anh, 2005) Liều lượng thường dùng là 1.000 đến 6.000 IU (đơn vị quốc tế) cho 1 kg cá cái tùy theo loài Theo Marte (1989), tổng liều HCG gây rụng trứng hiệu quả trên nhóm dễ kích thích sinh sản như nhóm cá chép Trung Quốc là 2.000 IU/kg cá cái nhưng đối với cá khó

kích thích sinh sản như cá trê vàng (Clarias macrocephalus) là 3.000-4.500

IU/kg cá cái Thời gian hiệu ứng cũng thay đổi theo loài cá Theo Marte

(1989), những cá khó kích thích sinh sản như cá tra Pangasianodon

hypophthalmus sẽ rụng trứng sau 10-12 giờ khi được tiêm HCG và những cá

dễ kích thích sinh sản như nhóm cá chép Trung Quốc (mè trắng, mè hoa và trắm cỏ) sẽ rụng trứng sau 6-8 giờ khi tiêm FPG hay HCG

c) Chất đồng dạng của hormone giải phóng kích dục tố (Gonadotropin Releasing Hormone Analogue, GnRH-A)

GnRH-A là những chất tổng hợp tương tự hormone giải phóng kích dục

tố của hypothalamus Do các loài động vật có xương sống khác nhau có GnRH khác nhau nên các GnRH-A cũng khác nhau Hiện nay trong nghề cá người ta thường dùng 3 loại GnRH-A: mGnRH-A và Buserelin là 2 chất đồng dạng GnRH của động vật có vú và sGnRH-A là chất đồng dạng GnRH của cá hồi Đối với cá, trong 3 loại GnRH-A trên thì mạnh nhất là sGnRH-A vì chúng có

ái lực thụ thể cao nhất (Nguyễn Tường Anh, 2011) Ovaprim (biệt dược cho cá

đẻ của Canada) là hỗn hợp của 2 hoạt chất gồm 20 μg sGnRH-A và 10 mg Domperidone (DOM) trong 1 mL propylen glycol Hiện nay, LRH-A (mGnRH-A) do Trung Quốc sản xuất được sử dụng phổ biến do có ưu điểm là giá rẻ, sử dụng có hiệu quả với nhiều loài cá, tính đặc hiệu cho loài chỉ thể

hiện ở mức hoạt tính (Lin et al., 1988) Ngoài ra, việc sử dụng GnRH-A tổng

hợp có thể loại bỏ việc lan truyền các bệnh truyền nhiễm so với FPG và HCG (Podhorec and Kouril, 2009) Một ưu điểm khác của việc sử dụng GnRH-A là

giảm stress và những ảnh hưởng phụ gây chết cá bố mẹ sau sinh sản của nhiều

loài cá nuôi nước ngọt (Peng et al., 1994) Tuy nhiên, khi sử dụng GnRH-A

cho cá đẻ thì thời gian tái phát dục của cá bố mẹ dài hơn, tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ

nở thường thấp hơn so với các loại chất kích thích sinh sản khác (Nguyễn Tường Anh, 2005) Trong phần lớn báo cáo khoa học về kích thích cá sinh sản trong thập kỷ 1980s, liều GnRH-A thay đổi từ 50 đến 100 µg/kg cá cái Hiện nay, các liều được khuyến cáo của GnRH-A cho nuôi trồng thủy sản là từ 10-

50 µg/kg cá cái tùy theo loài cá, chất đồng dạng và kiểu xử lý (Yousefian and Mousavi, 2011) Theo Marte (1989), tổng liều LRH-A gây rụng trứng hiệu quả trên nhóm dễ kích thích sinh sản như nhóm cá chép Trung Quốc là 50-75 µg/kg cá cái Thời gian hiệu ứng của những cá khó kích thích sinh sản như

Pangasianodon hypophthalmus sẽ rụng trứng sau 10-12 giờ khi được tiêm

LRH-A và những cá dễ kích thích sinh sản như nhóm cá chép Trung Quốc (mè trắng, mè hoa và trắm cỏ) sẽ rụng trứng sau 8-12 giờ khi tiêm LRH-A kết hợp chất kháng dopamin

2.4.4 Các hormone steroid 21C gây chín noãn bào cá và ứng dụng

a) Khái niệm về steroid

Steroid là những hợp chất hữu cơ phức tạp mà trong phân tử chứa các nguyên tố C tạo thành 4 mạch vòng, ba mạch có 6 đỉnh và một mạch có 5

đỉnh Chữ steroid bắt nguồn từ chữ stereos (solid) của Hy Lạp có nghĩa là

―rắn‖ hay ―cứng‖ Có thể lý do của sự đặt tên như thế do các chất steroid thường không tan trong nước, nóng chảy và phân hủy ở nhiệt độ cao (Nguyễn

Tường Anh và ctv., 2011)

Trong cơ thể động vật, tồn tại dưới dạng steroid là cholesterol (modified steroid), vitamin nhóm D, các acid mật, các hormone sinh dục, các hormone của tuyến vỏ thượng thận, hormone ecdysone gây biến thái và lột xác ở côn trùng và giáp xác

b) Các hormone steroid 21C gây chín noãn bào cá

Những nghiên cứu trên cá trong những năm gần đây cho thấy các hormone steroid sinh dục của nhóm động vật này giữ vai trò quan trọng trong

cơ chế hormone tham gia vào quá trình biệt hóa giới tính, điều hoà sự phát triển buồng trứng, đặc biệt là sự tạo noãn hoàng, sự thành thục, tập tính sinh sản (Nguyễn Tường Anh, 1999b) Trong đó, các hormone có 21 cacbon trong khung phân tử (21C) có khả năng gây chín noãn bào (Maturation Inducing Hormone, MIH hay Maturation Inducing Steroid, MIS): đó là các hormone của sự mang thai và hormone của tuyến vỏ thượng thận

c) Nghiên cứu sử dụng hormone steroid 21C gây chín noãn bào trên cá

Trên thế giới, việc nghiên cứu sử dụng hormone steroid 21C để gây chín noãn bào và rụng trứng trên cá được tiến hành từ rất sớm Cho đến nay, các hormone steroid 21Cđược chứng minh có khả năng gây chín noãn bào và rụng trứng cá là progesterone (P), 17α hydroxyprogesterone (17P), 17α,20β dihydroxyprogesterone (17,20P), dẫn xuất của hormone tuyến vỏ thượng thân

như deoxycorticosterone acetate (DOCA) (Nguyễn Tường Anh và ctv., 2011) Progesterone là hormone kích thích cá chạch Misgurnus fossilis và cá tầm Acipenser stellatus chín và rụng trứng (Kirshenblat, 1961; Goncharov,

1969 trích dẫn của Nguyễn Tường Anh, 1999b) Dettlaff and Davydova (1979) đã phát hiện ra tác dụng gây chín của P trên noãn bào cá tầm và bề mặt noãn bào bắt đầu nhạy cảm với progesterone trước khi nang trứng nhạy cảm với kích dục tố, và tính nhạy cảm này được duy trì cả khi nang trứng bắt đầu thoái hóa, mất khả năng phản ứng với kích dục tố tuyến yên

Ngoài ra, còn một số nghiên cứu sử dụng P để kích thích sự tan biến túi

mầm in vitro của cá thơm Plecoglosus altivelis, cá hồi Oncorhynchus rhodurus,

cá hồi Salmo gairdneri và cá vàng Carassius auratus (Nagahama et al., 1983),

cá chốt Mystus vittatus (Upadhyaya and Haider, 1986), cá rô hu Labeo rohita,

cá mrigal Cirrhinus mrigala và cá Catla catla (Haider and Inbaraj, 1989); cá chép Cyprinus carpio (Xakun and Gureeva-Preobrazhenskaya, 1975); cá

Fundulus heteroclitus (Wallace and Selman, 1980); cá Heteropneustes fossilis

(Goswami and Sundararaj, 1974) Trong số các hormone steroid có khả năng gây chín noãn bào cá ở qui mô sản xuất, P đã được ứng dụng có hiệu quả trên

cá chép (Popov and Budarin, 1976 trích dẫn của Lê Văn Dân và Nguyễn Tường Anh, 2008)

Như vậy, progesterone đã được chứng minh là có hiệu quả ở nhiều loài

cá, mặc dù tác dụng kích thích của nó có thể là một kết quả của sự chuyển hóa thành chất kích thích mạnh hơn, hơn là sự kích thích trực tiếp (Nagahama, 1997)

17,20P là steroid gây chín trứng ở nhiều loài cá và trong nhiều trường hợp

là steroid mạnh nhất đối với noãn bào nhiều loài cá thuộc các bộ khác nhau (Scott and Canario, 1987; Haider and Inbaraj, 1989) Haider (1990) một lần nữa khẳng

định ở cá chốt Mystus vittatus, 17,20P là steroid gây ra sự tan biến túi mầm hiệu quả nhất Hơn thế nữa, những nghiên cứu in vitro và in vivo trên cá trê vàng

Clarias macrocephalus đã chứng minh rõ ràng rằng 17,20P được tạo ra ở cá cái

khi được tiêm kích dục tố (Suzuki et al., 1987; 1989) Đối với cá hồi

Oncorhynchus rhodurus (Nagahama and Adachi, 1985); cá trê vàng Clarias

macrocephalus (Suzuki et al., 1987) và cá trê trắng Clarias batrachus (Haider

and Rao, 1991) thì 17,20P là hormone tự nhiên chủ yếu gây chín noãn bào 17,20P không phải chỉ có chức năng duy nhất là gây chín, mà nó còn là

pheromon sinh sản ở một số loài cá như ở cá vàng Carrasius auratus (Dulka

et al., 1987; Sorensen et al., 1995; Zheng et al., 1997), cá hồi Salmon gairdneri (Liley et al., 1986), cá Rutilus rutilus (Lower et al., 1999) 17,20P

kích thích phản ứng tập tính sinh sản của con đực và kích thích sự phóng thích

LH ở giai đoạn thành thục và gia tăng sự sản sinh tinh dịch trong quá trình sinh sản Ở cá vàng cái sự phóng thích 17,20P đã làm gia tăng sự rụng trứng ở

những con cá cái khác trong cùng nhóm (Dulka et al., 1987; Sorensen et al.,

1995) Thực nghiệm về sự điều khiển của kích dục tố đối với việc tiết 17,20P

cho thấy ở cá chép Cyprinus carpio, sau khi được tiêm chất chiết não thùy thể

hoặc các kích dục tố, thì hàm lượng 17,20P trong huyết tương tăng lên nhanh

chóng (Yaron et al., 2003; Yaron and Sivan, 2006)

17,20P là steroid gây chín mạnh đối với noãn bào nhiều loài cá nhưng nó không phải là steroid mạnh duy nhất, mô hình hai kiểu tế bào cũng không phải

là mô hình chung của tất cả các loài cá Điều này được thể hiện trên cá

Fundulus heteroclitus, không có sự sản sinh ra estradiol 17β (E2) và lớp vỏ không tham gia vào sự tổng hợp steroid; chức năng này chỉ do lớp hạt đảm

nhận mặc dù sản phẩm cuối cùng ở nang trứng cũng là 17,20P (Petrino et al.,

1989) 17,20P là loại steroid gây chín trứng ở hầu hết các loài cá, nhưng hầu như

không thấy hoặc rất thấp trong huyết tương ở cá bơn cái Pleuronectes americanus

trong tất cả các giai đoạn của sự chín hoàn toàn noãn bào (mức nhỏ hơn 0,1

ng/mL huyết tương) (Truscott et al., 1991)

Theo Jalabert et al (1977), sau liều sơ bộ 0,6 mg não thùy thể/kg cá cái,

17,20P ở liều 2 mg/kg cá cái đã gây ra sự chín và rụng trứng của cá chép cái ở nhiệt độ thấp 130C Điều này cũng có cơ sở để nghĩ rằng 17,20P tác dụng trên các

loài cá cũng giống như progesterone tác dụng trên cá tầm (Acipenser stelatus), có

phổ noãn bào cảm ứng rộng hơn phổ noãn bào tác dụng của kích dục tố (Goncharov, 1969 trích dẫn của Nguyễn Tường Anh, 1999b)

Theo Nagahama et al (1994), sự cực hóa của noãn bào cá vàng đã xảy ra trong môi trường in vitro có 17,20P Trong môi trường nuôi cấy noãn bào cá chình Nhật Bản Anguilla japonica với 17P và 17,20P ở các nồng độ 10-100

ng/mL, ở giai đoạn nhân di chuyển với đường kính 700-800 µm, đã gây ra sự

tan biến túi mầm (Kagawa et al., 1995) 17,20P với liều 2 µg/kg cá cái gây ra sự chín và rụng trứng cá chình Nhật Bản (Kagawa et al., 1995) và cá chình Châu

Âu Anguilla anguilla (Pederson, 2003)

Theo Wang and Lin (1999), 17,20P ảnh hưởng lên sự chín và rụng trứng

của cá chình Nhật Bản thành thục trong điều kiện nhân tạo Nghiên cứu in vitro

đã chứng minh được rằng 17,20P được tạo ra trong nang buồng trứng của cá chình Nhật Bản trong suốt quá trình noãn bào chín và quá trình rụng trứng, 17,20P đóng vai trò như một hormone gây chín hoàn toàn Các nồng độ 5, 10 và

50 ng/mL môi trường của 17,20P đã kích thích 49,4, 84,3 và 90,6% noãn bào tan biến túi mầm

Nghiên cứu của Haider and Rao (1994), cho thấy tác dụng của kích dục tố

cá hồi Oncorhynchus tshawytscha (SG-G100) và 3 loại steroid 17,20P, DOC và

P ở dạng đơn lẻ hoặc ở dạng kết hợp của steroid với SG-G100 lên sự rụng trứng

và nở của cá trê trắng Clarias batrachus, không có steroid nào ở 3 mức liều

lượng khác nhau (1, 1,5 và 2 µg/g khối lượng cơ thể) có thể gây ra sự rụng trứng khi được tiêm riêng lẻ SG-G100 ở mức liều lượng 10 µg/g khối lượng cơ thể là không có hiệu quả nhưng ở mức 15 µg/g khối lượng cơ thể thì sẽ gây ra

sự rụng trứng Tất cả 3 loại steroid trên ở liều lượng thấp nhất (1 µg/g khối lượng cơ thể) khi được tiêm phối hợp với SG-G100 (10 µg/g khối lượng cơ thể) thì có hiệu quả đáng kể trong việc gây ra sự rụng trứng Tỷ lệ nở khi dùng 17,20P phối hợp với SG-G100 là sự phối hợp hiệu quả nhất so với các xử lý khác

17P có tác dụng gây chín noãn bào tốt trên cá trê phi thông qua sự chuyển

hóa thành 17,20P Richter et al (1985) kết luận rằng khi tiêm 17P ở liều 3 và 5 mg/kg cá cái trên cá trê phi Clarias gariepinus, thì nồng độ hormone 17,20P

trong huyết tương tăng mạnh ở thời điểm 4 và 8 giờ sau khi tiêm (88,0±0,80 ng/mL); sau đó giảm dần đến 24 giờ sau khi tiêm, chỉ còn 27,6±1,24 ng/mL Theo nhóm nghiên cứu này, khi dùng 17P trong hai liều tiêm có thể không cần

liều sơ bộ bằng não thùy Theo Kagawa et al (1995), những noãn bào của cá chình Nhật Bản Anguilla japonica, ở giai đoạn nhân di chuyển với đường kính

700-800 µm, khi được nuôi cấy với 17P ở các nồng độ 10-100 ng/mL gây ra sự tan biến túi mầm Khi nghiên cứu sự trao đổi P, 17P và 17,20P trong buồng trứng

cá chép Cyprinus carpio, Kime (1990) đã nhận xét là 17,20P chỉ được tạo ra bởi noãn bào in vitro từ cá được khởi động bằng một liều não thùy cá chép

Từ những mô hình 2 kiểu tế bào về cơ chế hormone kiểm soát quá trình

thành thục và đẻ của cá của Nagahama et al (1994), Janz (2000) và Nagahama

and Yamashita (2008) cũng như dẫn liệu của các tác giả khác cho thấy giữa P, 17P và 17,20P có mối quan hệ chuyển hóa lẫn nhau; trong đó P là tiền chất của 17P và 17P là tiền chất của 17,20P - chất gây chín noãn bào và rụng trứng trên cá cái Vì vậy, hoàn toàn có triển vọng khi sử dụng các loại hormone này trong sinh sản nhân tạo các loài cá khác nhau, trong đó có cá rô biển

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng hormone steroid trong sinh sản

nhân tạo cá ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 trên cá trê vàng Clarias

macrocephalus Các đối tượng được nghiên cứu sử dụng hormone steroid trong

sinh sản nhân tạo tập trung vào bộ cá chép (chép, trắm cỏ, trôi Ấn Độ, mè vinh,

he vàng) và bộ cá nheo (tra, hú, trê vàng, lăng vàng) (Phạm Quốc Hùng và ctv.,

2014)

Trong các thí nghiệm in vivo, các hormone steroid, mà đặc biệt là 17,20P,

có hiệu quả gây rụng trứng cho nhiều loài cá nuôi ở nước ta (Nguyễn Tường

Anh, 1999a; Nguyễn Tường Anh và ctv., 2005) 17,20P còn có khả năng kích thích cá chép Cyprinus carpio sinh sản sau liều sơ bộ bằng LHRH-A (Nguyễn Dương Dũng và Nguyễn Tường Anh, 2003; Nguyễn Thị Yến Linh và ctv., 2006); kích thích cá mè vinh Barbonymus gonionotus và cá he vàng

Barbonymus altus sinh sản bằng 17,20P (Nguyễn Tường Anh và Phan Văn

Kỳ, 2004); kích thích cá tra Pangasianodon hypophthalmus và cá hú

Pangasius conchophilus sinh sản bằng 17,20P trong liều tiêm quyết định

(Nguyễn Tường Anh và ctv., 2005); kích thích sinh sản cá chép sinh sản bằng DOM và 17,20P (Nguyễn Thị Yến Linh và ctv., 2006)

17,20P được chứng minh có hiệu quả kích thích cao nhất ở liều 4 mg/kg

cá cái kết hợp với LHRH-A+DOM hoặc DOM trên cá trắm cỏ

Ctenopharyngodon idella; kích thích cá chép sinh sản chỉ với một liều duy

nhất bằng 17,20P hoặc P (Lê Văn Dân và Nguyễn Tường Anh, 2008; Lê Văn

Dân và ctv., 2009b), kích thích cá lăng vàng Hemibagrus nemurus bằng

17,20P và DOM (Bùi Thanh Tuấn và Nguyễn Tường Anh, 2011)

Nguyễn Tường Anh (2003) chỉ ra rằng có thể kích thích cá trê vàng

Clarias marcrocephalus chín và rụng trứng bằng một liều tiêm duy nhất

(không tiêm liều sơ bộ) khi sử dụng tổ hợp 17,20P và 17P với kích dục tố Các kích dục tố được sử dụng chung với 17,20P để kích thích cá trê vàng sinh sản

có thể là não thùy cá hoặc HCG Khi dùng hỗn hợp 17,20P (2,5 mg/kg cá cái) với não thùy cá trôi có thể đạt tỷ lệ cá rụng trứng đến 93,3%; khi dùng 17,20P cùng liều trên với HCG (1.000-1.500 IU) có thể đạt tỷ lệ cá rụng trứng 66,7-75%

Nguyễn Dương Dũng và Nguyễn Tường Anh (2003) kích thích cá chép

Cyprinus carpio sinh sản bằng 17,20P với liều 5 mg/kg cá cái sau tiêm sơ bộ

bằng LHRH-A với liều 5-6 µg/kg cá cái đã gây chín và rụng trứng không dưới 90% Thời gian hiệu ứng ở nhiệt độ 25-26oC, dao động trong khoảng từ 5 giờ

30 phút đến 7 giờ 50 phút Những chỉ tiêu về sản xuất giống là bình thường và tương đương các chỉ tiêu khi sử dụng hoàn toàn LHRH-A

Nguyễn Tường Anh và Phan Văn Kỳ (2004) sử dụng 17,20P trong liều

quyết định cho cá mè vinh Barbonymus gonionotus (1 mg/kg cá cái) và cá he vàng Barbonymus altus (2,5 mg/kg cá cái) sau liều sơ bộ bằng não thùy (0,5

mg/kg cá cái) đã gây rụng trứng và đẻ 86,7% ở cá mè vinh và 84,4% ở cá he vàng Một liều tiêm duy nhất với tổng lượng và chủng loại chất kích thích tương đương số chất đã dùng trong liều sơ bộ và liều quyết định trong phép tiêm hai lần cho kết quả tương đương trong trường hợp dùng hai lần tiêm

Nguyễn Tường Anh và ctv (2005) nghiên cứu tác dụng của 17,20P lên sự chín và rụng trứng của cá tra Pangasianodon hypophthalmus và cá hú

Pangasius conchophilus Cá tra cái thành thục đã có phản ứng tốt sau liều sơ bộ

600-800 IU HCG và liều quyết định gồm 4-5 mg 17,20P phối hợp với 500 IU HCG (hoặc 0,6 mg não thùy cá chép) cho mỗi kg cá cái Cá hú thành thục có phản ứng tốt sau liều sơ bộ 1.500 IU HCG và liều quyết định 5 mg 17,20P cho mỗi kg cá cái Tỷ lệ thụ tinh, tỷ lệ nở trong cả hai trường hợp đạt yêu cầu sản xuất Như vậy, việc dùng 17,20P trong liều quyết định cho phép giảm ít nhất hai lần tiêm sơ bộ như trong phương pháp sinh sản nhân tạo họ cá tra thông thường Progesterone (P) được mô tả là tiền chất của nhiều loại hormone steroid khác Ở cá xương, P được tạo ra từ các tế bào của nang trứng và đóng vai trò

không thể thiếu trong quá trình thành thục, chín và rụng trứng (Nagahama et al,

1994) Trong số các hormone steroid có khả năng gây chín noãn bào cá ở qui

mô sản xuất, P đã được ứng dụng có hiệu quả trên cá mè trắng

Hypophthalmichthys molitrix, cá mè vinh Barbonymus gonionotus (Nguyễn

Tường Anh, 1999a)

Các kết quả nghiên cứu in vitro và in vivo trong và ngoài nước về vai trò

của các hormone steroid lên quá trình thành thục và đẻ trên các loài cá khác nhau cho thấy tác động gây chín và rụng trứng của các hormone này trên cá Dựa trên những đặc tính của hormone steroid 21C là những chất không phải protein hay peptid nên có thể chịu đựng được nhiệt độ rất cao (100oC), không

bị phân huỷ bởi vi khuẩn và nấm, tan trong dung môi hữu cơ nên việc bảo quản đơn giản hơn hormone là protein (phải bảo quản ở nhiệt độ thấp), hormone sau khi pha dư có thể sử dụng cho vụ cá sinh sản sau mà không bị mất hoạt tính), thời gian và khả năng tái thành thục của cá nhanh hơn so với sử dụng GnRH-A (Nguyễn Tường Anh, 1999a; 1999b và 2005)

Tuy nhiên, việc ứng dụng các hormone steroid trong điều kiện sản xuất còn hạn chế Để có thể dùng hormone steroid kích thích sinh sản cá một cách phổ biến, cần phải nghiên cứu một cách cơ bản và đầy đủ về hiệu quả sinh học

và hiệu quả kinh tế trên từng đối tượng cụ thể