Việc tiếp tục đa dạng hóa các đối tượng nuôi để đưa vào nuôi, tận dụng các mặt nước, chúng ta đã cho sinh sản nhân tạo thành công nhiều đối tượng nước mặn.. Việc cho đẻ thành công đối [r]
Trang 1Sản xuất giống nhân tạo trở thành nhu cầu bức thiết trong nuôi trồng thủy sản Để phát triển mở rộng nuôi các đối tượng có hiệu quả, vấn
đề giống trở thành một mắt xích quan trọng Các thành tựu về sinh sản nhân tạo trên các đối tượng thủy sản ở các nước khác nhau trên thế giới cũng như ở Việt Nam là rất to lớn Từ khi các nhà khoa học nước Nga cho sinh sản nhân tạo thành công trên cá đã mở ra triển vọng tạo nguồn giống nhân tạo phục vụ vào việc nuôi trồng ngày càng mở rộng khắp nơi trên thế giới Ở Hawaii, Mĩ từ năm 1976, các nhà nuôi trồng đã cho sinh sản nhân tạo trên một số đối tượng cá biển Ở một số nước như Nhật Bản, Nga, Mĩ, Canada ứng dụng tính di cư hai chiều, cho sinh sản nhân tạo trên cá hồi, giống được thả lại tự nhiên, sau đó cá lớn quay vào đất liền và tổ chức đánh bắt Hình thức này cũng được áp dụng đối với cá chình là đối tượng
cá quí hiếm, lúc trưởng thành sống ở nước ngọt, khi đẻ di cư ra biển Ở Nga và Iran cũng cho sinh sản trên cá tầm, đưa vào thả tự nhiên và khai thác khi chúng lớn lên Trong khi đó ở Na Uy là nước sản xuất giống cá hồi phục vụ nuôi ở qui mô công nghiệp bằng những lồng ở biển, năm 1995 sản lượng đã đạt 220.000 tấn, giá trị 1 tỉ USD Trung Quốc là nước có nhiều loài cá nước ngọt như: cá trắm đen, trắm cỏ, mè hoa, cá chép,… cho sinh sản nhân tạo thu được một số lượng lớn cá giống, phục vụ nghề nuôi rất phát triển Ở Nhật Bản, các đối tượng tôm he, trai ngọc…được sản xuất giống phục vụ cho việc nuôi Ở khu vực Đông Nam Á, tập trung nghiên cứu nhiều đối tượng cá nước ngọt, cho sinh sản nhân tạo đã đem lại những kết quả khả quan Riêng Thái Lan, sản lượng cá nước ngọt từ nuôi trồng năm 1993 là 161.600 tấn, nuôi 3 loài chính là cá rô, cá trê, cá mè vinh Ở Philippines, cho sinh sản nhân tạo thành công ở nhiều đối tượng nuôi như
cá trắm, cá mè, đặc biệt là cá măng biển được sinh sản nhân tạo đưa vào nuôi và đạt sản lượng lớn
Ở Việt Nam việc cho sinh sản nhân tạo thành công trên cá mè hoa
từ năm 1963, đã mở ra một triển vọng trong việc sinh sản nhân tạo trên cá nước ngọt Tiếp theo những năm 1967-1970, về cơ bản ở nước ta đã sinh sản thành công hầu hết các giống cá nuôi, chủ yếu bao gồm cá địa phương
và cá nhập nội Năm 1996, cả nước ta đã có 375 trại giống, hàng năm sản xuất 4-5 tỉ cá bột bằng phương pháp sử dụng hormone HCG, hypophyce
và ương được 800-900 triệu cá giống Từ năm 1990-1998, ở Nam Bộ đã cho đẻ thành công cá tra, cá ba sa, cá bống tượng, cá trê lai, cá rô phi, tôm càng xanh Ngoài ra chúng ta còn cho sinh sản nhân tạo thành công ở nhiều đối tượng nước ngọt có giá trị khác như ba ba, ếch Hàng năm cả nước ta sản xuất hàng trăm triệu con giống thuộc đối tượng thủy sản nước ngọt đưa vào phục vụ cho nhân dân
Trang 2Việc tiếp tục đa dạng hóa các đối tượng nuôi để đưa vào nuôi, tận dụng các mặt nước, chúng ta đã cho sinh sản nhân tạo thành công nhiều
đối tượng nước mặn Việc cho đẻ thành công đối tượng tôm sú ( Penaeus
monodon) và đưa vào nuôi ở qui mô cả nước, tiếp theo đã thành công
phương pháp cắt mắt và cấy tinh làm cho hiệu quả được nâng cao Sau đó nhiều đối tượng nuôi nước lợ, nước mặn khác cũng cho đẻ thành công như
cá chẽm, cá bớp, ốc hương, điệp quạt, trai ngọc, cá ngựa, bào ngư, hải sâm, v.v
Việc hiểu biết về sự phân bố, đặc điểm sinh học, sinh thái của chúng đã cho phép chúng ta tiến hành sinh sản thành công và ương nuôi giai đoạn ấu trùng thành giống với tỉ lệ sống cao và có chất lượng tốt đã
mở rộng thành qui mô cả nước Ví dụ: tôm sú: cả nước có trên 3000 trại cho đẻ từ bắc đến nam, riêng Khánh Hòa đã có đến 1000 trại Qui trình cho đẻ trên từng đối tượng cũng khác nhau Chẳng hạn, đối với cá, người
ta theo dõi trên các giai đoạn phát triển của buồng trứng của cá cái và tinh sào của cá đực, trong giai đoạn này có thể tiêm hormone sinh dục để kích thích Sau khi cho thụ tinh xong, người ta cho vào trong bể ấp, lúc này bắt đầu theo dõi quá trình phân chia và tỉ lệ nở của trứng, quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào kĩ thuật cũng như kinh nghiệm Trứng nở và trải qua một số giai đoạn Cá bột khi đến giai đoạn dinh dưỡng, người ta cho chúng
ăn các loại thức ăn phù hợp với lứa tuổi của cá bột để có tỉ lệ sống cao Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ mặn, pH,…cũng có vai trò quan trọng không kém Đối với giáp xác, con cái bắt trong tự nhiên đã ôm trứng Cho con đực và con cái vào chung một bể có kích thước thích hợp, nếu con cái trứng đã chín muồi, người ta kích thích cho chúng đẻ Sau khi thụ tinh, trứng đưa sang bể ấp, ở đây trứng phân chia Trải qua một số giai đoạn biến thái và đến giai đoạn giống mất khoảng 15 ngày, tùy thuộc vào
từng giai đoạn, người ta cho ăn tảo, Artemia…
Sau đây là mô hình của Thái Lan tôm mẹ được mua từ các nguồn cung cấp giống, sau đó, cho vào bể từ 50-60 con cái và 20-50 con đực
trong bể xi măng đường kính rộng 4 m (cho ăn bằng polychaete-Nercis
spp và mực ống), con cái mang trứng đưa sang những bể 500 lít bằng sợi
thủy tinh, mỗi con cái một bể Những con cái không có trứng được kích cho đẻ bằng phương pháp cắt mắt.Một con đẻ khoảng 800.000-1.200.000
ấu trùng Nước trong các bể được kiểm tra chất lượng hàng ngày, các yếu
sục khí Sau khi thụ tinh, ấu trùng tách khỏi vỏ trứng và lắng xuống Dùng ống hút ấu trùng vào bể ương có thể tích 4m3, giai đoạn đầu zoea – mysis
cho ăn tảo Chaetoceros trong 4 ngày, giai đoạn PI.4-PI.5 (post larvae) cho
ăn Artemia Tôm nuôi từ 15-20 ngày, xuất bể để bán
Trang 3
↑
Mô hình ương Tôm sú
Ngoài việc cho đẻ thành công các đối tượng nuôi kinh tế, các nghiên cứu những phép lai kinh tế để ứng dụng tính ưu thế lai ở thế hệ F1 cũng được áp dụng Năm 1979, Viện Nuôi trồng Thủy sản 1 cho lai kinh
tế giữa cá chép trắng Việt Nam với cá chép lai nhập nội, cả lai ngược lẫn lai xuôi đều cho ưu thế lai, tỉ lệ sống của thế hệ F1 đạt rất cao từ 44-80% (trung bình là 62%), trong khi cá chép trắng tỉ lệ sống trung bình là 50,35% Ưu thế lai lớn nhanh hơn hẳn bố mẹ từ 180-230% Các năm sau, các đối tượng khác cũng được áp dụng lai kinh tế như cá rô Phi loài
Oreochromis mosambicus với loài O niloticus, cá trê loài Clarias garienpirus với loài C fuscus và loài Clarias garienpirus với loài C macrocephlus, cá mè trắng Việt Nam với cá mè trắng Hoa Nam (Trung
Quốc)…
Ngoài các loại cá nuôi, người ta cũng chú trọng đến các loài cá cảnh nuôi trong các aquarium Theo bộ Thủy sản (1996), ở nước ta có đến
83 loài cá cảnh đã được nuôi 33 loài cá khác có màu sắc đẹp chưa được đưa vào nuôi và 35 loài nhập nội có nguồn gốc khác nhau từ châu Mĩ, châu Phi, Ấn Độ, Malaysia và Đông Nam Á Tổng số loài cá nước ngọt dùng làm cá cảnh lên đến 151 loài Nhiều loài trong số đó đã cho sinh sản thành công Nhiều địa phương như thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh có nhiều gia đình nuôi và kinh doanh cá cảnh Trong mấy năm gần đây, nhiều loài cá biển cũng được đưa vào nuôi trong các aquarium phục
vụ khách du lịch, nhất là các rạn San hô có màu đẹp (có đến trên 1000 loài) Nhiều loài trong đó bước đầu cho sinh sản nhân tạo, như các loài của giống cá khoang cổ là loài sống cộng sinh với hải quì
Việc bước đầu ứng dụng các thành tựu công nghệ sinh học hiện đại vào lĩnh vực sinh sản nhân tạo có một số kết quả Việc ứng dụng kĩ thuật
di truyền bước đầu được thử nghiệm trên cá hồi (Salmon) bằng phương pháp chuyển gene sinh trưởng người cho ta thấy cá nuôi sau 4 tháng có sức tăng trưởng nhanh hơn cá đối chứng Ở Việt Nam Nguyễn Văn Cường
và cộng sự (1999) nghiên cứu phương pháp chuyển gene hormone sinh trưởng người trên cá vàng và cá chạch cũng cho kết quả tốt, mở ra triển vọng ứng dụng cho tạo giống thủy sản trong tương lai
Bể lọc
nước Bể đẻ Bể ương
Bể xử lí nước thải
Trang 4Về việc nghiên cứu công nghệ sinh học trong nuôi trồng các loài rong tảo
Sau khi sử dụng các dịch huyền phù loài tảo lục đơn bào Chlorella, Emerson R., Lewis C.M., 1941; Dulton H.J., Manning W.M., 1941 đã phát hiện thấy có một số vi tảo có thể tăng sinh khối của mình trong môi trường với số lượng 1-2 triệu tế bào/ml chất lỏng, sau vài giờ mật độ huyền phù đạt tới 50-100 triệu tế bào/ml huyền phù, sinh khối này chứa tới 50% protein thô Đầu thập kỉ 40 của thế kỉ trước nhiều thực nghiệm nuôi cấy vi tảo ở qui mô lớn đã được triển khai ở Đức
Năm 1953, các nhà nghiên cứu Đức ở trạm Kohlensffbiologische Froschungstation (vùng Essen CHLB Đức) đã nghiên cứu khả năng dùng CO2 phụ phẩm của nhà máy vùng Rubirdder nuôi trồng tảo Chlorella và
một loài tảo lục đơn bào khác là Scenedesmus acutus Đầu năm 1970,
chính phủ Đức mở rộng việc hỗ trợ nuôi trồng tảo ở nhiều nước đang phát triển như Ấn Độ, Péru, Thái Lan,…
Đầu thập kỉ 60 của thế kỉ XX, việc nuôi trồng tảo Spirulina, một
loài tảo cố định N2 đã lôi cuốn sự quan tâm của các nhà khoa học với công trình nghiên cứu tiên phong của Clement G và cộng sự Năm 1975, Oswald W J và các cộng sự ở trường Đại học California đã công bố các
kết quả nuôi trồng tảo qui mô lớn vừa để thu nhận sinh khối vừa để xử lí
nước thải Sau này có nhiều nước như Mexico, Nhật Bản, Thái Lan, Pháp, Slovaki, và cả ở Việt Nam cũng đã tiến hành nghiên cứu và nuôi trồng tảo
Spirulins maxima và S platensis
Các nghiên cứu về tảo lam cố định đạm như Anabaena sianensis,
Calothrix spp., Hapalosiphon spp.,đã được tiến hành ở Ấn Độ, Myanmar,
Trung Quốc, Philippines, Thái Lan, Việt Nam và đã đưa vào ứng dụng trong sản xuất
Các nhà khoa học Israel ở phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Tảo đã đặt ra một chương trình nghiên cứu nhằm phân lập các loài tảo lam sống tự do hay cộng sinh trong ruộng lúa, nghiên cứu điều kiện sinh trưởng tối ưu của chúng
Về tảo lớn, nhiều nước trên thế giới hiện nay đang nuôi trồng và sản xuất qui mô lớn để dùng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và thực
phẩm như rong mơ (Sargassum), các loài agarophyte, rong sụn (Kappaphycus alvarezii Doly) Các nhà khoa học đã nghiên cứu sâu về
đặc điểm sinh lí sinh hóa để xác định thời vụ nuôi trồng và phương pháp chế biến thích hợp với các vùng sinh thái khác nhau trong thủy vực Có những nghiên cứu sâu để nhân giống bằng bào tử hoặc tạo những loài mới
như tách protoplast để dung hợp, tách tế bào từ Gracilaria nhằm tìm ra những loài agarophyte vừa có năng suất cao vừa có phẩm chất tốt
Trang 58.3 Công nghệ sinh học trong kĩ thuật nuôi trồng thủy sản
Để nâng cao sản lượng trong nuôi trồng thủy sản, tùy theo từng đối tượng có qui trình và hình thức nuôi thích hợp Nhìn chung có 4 hình thức nuôi cơ bản sau:
Việc ứng dụng sự hiểu biết vào các hình thức nuôi trên là quan trọng nhằm đem lại hiệu quả cao, chi phí thấp, tận dụng được điều kiện tự nhiên và xã hội của từng quốc gia và từng địa phương Tùy thuộc vào hoàn cảnh của địa phương và trình độ của người nuôi mà có các mô hình nuôi khác nhau.Ví dụ: ở Khánh Hòa hầu hết ứng dụng hình thức thâm canh và mô hình nuôi tôm khép kín, còn ở miền Nam thì dùng nhiều hình thức Nuôi trồng thủy sản còn kết hợp với chăn nuôi, làm nông nghiệp, lâm nghiệp, hình thành các mô hình VAC, VACR, v.v Các mô hình này đem lại hiệu quả khá tốt Ngoài ra có các mô hình khác như nuôi kết hợp lúa-cá, lúa-tôm hoặc tôm-muối,… Gần đây hình thức nuôi tôm trên triều bằng cách xây dựng các ao nuôi trên các bãi ngang, nuôi tôm trên cát,… cũng đem lại hiệu quả như ở Ninh Thuận, Quảng Ngãi, Thừa Thiên-Huế, Quảng Trị, Hà Tĩnh,… Việc tận dụng các hồ ao sông suối nước ngọt, các
hồ treo nước đầu nguồn để thả cá hoặc nuôi bằng bè đã đem lại hiệu quả lớn Ở các thủy vực nước lợ và mặn cũng được triển khai để nuôi trồng như tôm sú, tôm hùm, vẹm xanh, ốc hương, ngọc trai, rau câu thắt, rau câu cước, rong sụn… Các đối tượng này nuôi riêng lẽ có và nuôi kết hợp có
để sử dụng triệt để mặt nước và để xử lí chất thải trong môi trường nuôi
8.4 Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất thức ăn nuôi trồng thủy sản
Sản xuất thức ăn là giải quyết khâu quan trọng trong nuôi trồng thủy sản ở qui mô công nghiệp, phục vụ trong sinh sản giống nhân tạo Người ta đã tìm ra nguồn thức ăn từ giai đoạn bào xác (cyst) của tảo,
Artemia, Rotifer … nhằm chủ động được nguồn thức ăn chủ động cho
từng giai đoạn phát triển ấu trùng vừa tiết kiệm được thức ăn lại đem lại hiệu quả cao Ngoài ra, các giai đoạn ấu thể naupli của nhiều loài thực vật
và động vật phù du cũng được sản xuất làm thức ăn cho ấu thể tôm, cá, …
Trong sản xuất thức ăn nhân tạo, người ta sản xuất Chaetoceros spp làm
thức ăn cho Tôm sú ở giai đoạn mysis đến post larvac 4 ngày tuổi (PL 4)
năng sản xuất sinh khối các loại tảo, Rotifer như ở Viện Hải Dương học
Trang 6Ứng dụng enzyme trong y học Trong một tương lai gần, enzyme
sẽ được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành y tế để làm đầu dò cho các thiết
bị y tế và để chữa bệnh
Hiện nay, một số enzyme như glucosoxydase, hexokinase, cholesteroloxydase, esterase, urease, alcohol dehydrogenase, v.v đã được
sử dụng khá rộng rãi trong ngành y tế Điển hình nhất là việc sử dụng glucosoxydase cố định trên bề mặt điện cực platinum trong thiết bị phân tích hàm lượng glucose trong máu Bàn chất hoạt động của điện cực như sau:
Enzyme glucosoxydase được gắn trên màng điện cực, khi điện cực tiếp xúc với dịch mẫu chứa glucose thì nó sẽ xúc tác phản ứng:
Glucose + O2 → Gluconic acid + H2O2
Do đó, nếu trong mẫu càng nhiều glucose thì càng nhiều oxygene
tự do được ghi nhận trên điện cực platinum Qua đó, người ta sẽ xác định được hàm lượng glucose của mẫu phân tích (thí dụ như trong máu chẳng hạn) (hình IV.6)
Glucose O 2 H 2 O 2 Gluconic acid
glucosoxydase điện cực
Điện cực platinum
(cathode)
Hình III.6 Điện cực gắn enzyme glucosoxydase
Trong y học, enzyme còn được sử dụng để loại bỏ những cục thịt
mỡ dư thừa gây nguy hiểm cho một số bộ phận cơ thể người Thí dụ, người ta dùng enzyme streptokinase và urokinase để làm tan máu đông làm nghẽn mạch máu Hoặc, enzyme còn sử dụng để chữa trị bệnh liên quan đến sự thiếu hụt một số enzyme trong người Đầu năm 1993, một bác
sĩ người Italia cũng đã tiến hành phẫu thuật gene cho một cháu trai 4 tuổi
ở đảo Sicile (Italia) bị bệnh di truyền bẩm sinh thiếu enzyme adenosine desaminase chỉ vì lầm lẫn một gene trong khoảng 40.000 gene, đã làm cho
hệ miễn dịch của người cực kì rối loạn Chính enzyme này đã phá hủy một trong các sản phẩm trung gian sản sinh ra trong quá trình trao đổi chất Vô hại đối với tế bào khác nhưng lại rất độc đối với lyphocyte T (tế bào bạch huyết T) Không có nó hệ thống miễn dịch dần dần bị hỏng (giống như
Trang 7Tế bào hồng cầu lưỡi liềm Tế bào hồng cầu bình thường
Tách DNA và cắt Tách DNA bằng nuclease m-RNA của globulin
Đoạn DNA chứa gene Sao chép ngược
mã hóa hemoglobin +P *
Lai các đoạn DNA với nhau
Phát hiện đoạn DNA đặc hiệu của globulin bằng phương pháp đồng vị
đánh dấu
bệnh AIDS) Trước đây, bệnh này vô phương cứu chữa Gần đây, người bác sĩ đó đã tiến hành lấy máu của tủy xương của cháu – nơi sinh ra lymphocyte T, đưa virus vô hại có mang gene của enzyme nói trên vào mẫu tủy đó, rồi lại đưa ngược trở lại vào cơ thể cháu bé Liệu pháp lặp lại
3 lần, mức enzyme trong mẫu đã tăng Cháu bé đã thấy khác hẳn lên Công nghệ gene đó tiến hành không phải lần đầu tiên Ở Mĩ đã có một cháu bé gái đang sống bình thường sau khi ghép gene từ ngày 14 tháng 9 năm 1990 Ba nhà bác học người Mĩ Frech Andreson, Michael Blaese và Ken Calver ở viện Sức khỏe Quốc gia đã tiến hành chuyển gene enzyme adenosine desaminase cho một cháu bé gái 4 tuổi mắc bệnh suy giảm miễn dịch phối hợp nói trên (SCID) phải sống trong một căn buồng vô trùng Tháng 5/1993, nhân một cuộc họp báo, ông Ken Calver - người lãnh đạo nhóm chuyển gene này đã nói: “Tạm thời chúng tôi hài lòng với kết quả thu được Một cháu bé đã hầu như hoàn toàn tránh được nhiễm trùng, nồng độ enzyme đạt gần mức bình thường Hệ miễn dịch của cháu khỏe lên Cháu có thể chạy chơi ngoài phố, đi đến lớp học, thậm chí chơi thể thao như các cháu khác”
4 Sử dụng phương pháp di truyền phân tử và kĩ thuật
4.1 Chẩn đoán bệnh di truyền ở thai nhi
Hình III.7 Phương pháp cắt phân đoạn đa hình DNA