Ảnh hưởng của ánh sáng đèn led (Light Emitting Diode) đến hormone IGF-I mRNA (Insulin-like Growth Factor messenger RNA) và sinh sản ở cá chép (Cyprinus carpio)

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của đèn LED với các bước sóng là trắng, xanh da trời, xanh lá và đỏ đến nồng độ hormone IGF-I mRNA (Insulin-like Growth Factor messenger RNA) và sinh sản của cá chép. Cá chép có khối lượng trung bình 92 ± 4,3 g được nuôi trong bể kính trong phòng thí nghiệm, bể được che tối kín bằng hộp giấy màu đen có nắp đậy.

Trang 1

13 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 17 - THÁNG 9/2020

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐÈN LED (LIGHT EMITTING DIODE) ĐẾN HORMONE IGF-I mRNA (INSULIN-LIKE GROWTH FACTOR

MESSENGER RNA) VÀ SINH SẢN Ở CÁ CHÉP (Cyprinus carpio)

Nguyễn Thị Đang1* và Katsuhisa Uchida2

TÓM TẮT

Hiện nay công cụ Light Emitting Diode (LED) đang được ứng dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản và đã chứng minh mang lại hiệu quả cao trong tăng năng suất vật nuôi Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của đèn LED với các bước sóng là trắng, xanh da trời, xanh lá và

đỏ đến nồng độ hormone IGF-I mRNA (Insulin-like Growth Factor messenger RNA) và sinh sản của cá chép Cá chép có khối lượng trung bình 92 ± 4,3 g được nuôi trong bể kính trong phòng thí nghiệm, bể được che tối kín bằng hộp giấy màu đen có nắp đậy Cá được nuôi với mật độ 8 con/bể trong thời gian 10 tuần, cho ăn bằng thức ăn viên công nghiệp 34% đạm, khẩu phần ăn là 2%/trọng lượng thân, cho ăn 2 lần/ ngày vào lúc 9:00 và 17:00 Cá chép được nuôi dưới ánh sáng đèn LED ở các bước sóng 446 nm (trắng), 468 nm (xanh da trời), 537 nm (xanh lá) và 630 nm (đỏ) với mật độ chiếu sáng là 5,0 µm/s/m 2 Khoảng cách ánh sáng đến bề mặt nước là 50 cm Thời gian chiếu sáng là

12 giờ/ngày (07 giờ mở đèn và 19 giờ tắt đèn) Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ IGF-I mRNA (insulin-like growth factor messenger RNA) cao hơn ở ánh sáng màu xanh da trời và trắng so với màu đỏ Chỉ số tuyến sinh dục (GSI) của cá chép cái nuôi dưới ánh sáng màu xanh da trời tăng cao

có ý nghĩa so với ánh sáng trắng, xanh lá và đỏ Hình ảnh mô học cũng chỉ ra tỷ lệ phát triển noãn bào ở tế bào trứng cao nhất dưới ánh sáng màu xanh da trời và có tỷ lệ thấp dưới ánh sáng trắng, xanh lá và đỏ Cá chép cái phơi dưới ánh sáng màu xanh da trời có nồng độ estradiol -17β trong máu cao hơn có ý nghĩa khi so sánh với các ánh sáng trắng, xanh lá và đỏ Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ánh sáng LED màu xanh da trời kích thích phát triển của tuyến sinh dục và cải thiện chất

lượng trứng ở cá chép (Cyprinus carpio).

Từ khóa: Light emitting diode (LED), Cyprinus carpio, cá chép.

1 Viện Nghiện cứu Nuôi trồng Thủy sản II

2 Trường đại học Miyazaki, Nhật Bản

*Email: nguyenthidang34@gmail.com

I GIỚI THIỆU

Cá chép (Cyprinus carpio) sống trong môi

trường nước ngọt, là loài nội địa và có từ lâu

đời Cá thường thích sống theo bầy đàn tập trung

những nơi nước cạn như sông, suối và nơi nhiều

rau cỏ rậm rạp Cá có thể chịu đựng trong điều

kiện hàm lượng oxy thấp, nhiệt độ thích hợp

cho cá tăng trưởng tốt từ 23-300C và khoảng pH

tối ưu của cá từ 7,5-8,0 (Heydarnejad, 2012)

Sản lượng cá chép trên thế giới chủ yếu từ nuôi

trồng chiếm (97,3%) đạt 3,4% (4,4 triệu tấn

năm 2016) (Karnai và Naukowe, 2018) Trung Quốc là quốc gia đứng đầu thế giới về sản lượng nuôi cá chép, trong đó Việt Nam cũng là một trong 10 nước có sản lượng cao nuôi cá chép đạt khoảng 400.000 tấn năm 2015 (Weimin, 2017)

Cá chép là loài cá nước ngọt tương đối quan trọng và nuôi phổ biến ở Việt Nam vì lý do nuôi

cá chép không cần đầu tư nhiều vốn, dễ nuôi trong quy mô nhỏ, đặc biệt những nơi phong phú các loại phụ phẩm về nông nghiệp như vùng núi cao Hơn nữa, thịt cá chép thơm ngon cung cấp

Trang 2

nguồn đạm cao cho con người Nghiên cứu chỉ

ra ánh sáng là yếu tố môi trường quan trọng bao

gồm chất lượng, mật độ cũng như thời gian chiếu

sáng tất cả đều có ảnh hưởng mạnh đến chức

năng sinh lý như tăng trưởng và phát triển tuyến

sinh dục của cá (Boeuf, 1999; Björnsson, 1997;

Imsland và ctv., 2007; Tucker và ctv., 2006)

Cá có khả năng phát hiện mật độ và phổ ánh

sáng thông qua mắt, da và não (Bayarri và ctv.,

2002; Vera và ctv., 2010) Ở cá xương, ánh sáng

có ảnh hưởng đến tuyến yên tại đây kích thích

sản xuất follicle stimulating hormone (FSH) và

luteinizing hormone (LH) có ảnh hưởng tuyến

sinh dục phát triển (Davie và ctv., 2007) Ngày

nay, công cụ đèn LEDs được áp dụng cho nhiều

lĩnh vực cây trồng, động vật và thủy sản Trong

nuôi trồng thủy sản một bước sóng ánh sáng rõ

ràng sẽ ảnh hưởng đến tăng trưởng, miễn dịch

và sinh sản của cá trong môi trường thí nghiệm

và vùng nuôi (Shin và ctv., 2013; Takahashi và

ctv., 2016; Zheng và ctv., 2016) Hơn nữa, đèn

LEDs còn có nhiều lợi thế để sử dụng trong trang

trại nuôi thủy sản như là giá thấp, độ nóng vừa

phải và độ bền cao (Migaud và ctv., 2007) Một

vài nghiên cứu chỉ ra kết quả thú vị khi sử dụng

đèn LED trong nuôi trồng thủy sản như đạt tăng

trưởng cao ở cá chẽm khi nuôi dưới ánh sáng

màu xanh da trời có bước sóng 435-500 nm

(Villamizar và ctv., 2009a) Trên cá bơn, cá rô phi

và cá chép koi giảm stress, cải thiện miễn dịch

và tốc độ tăng trưởng dưới ánh sáng LED màu

xanh lá (Bairwa và ctv., 2017b; Shin và ctv.,

2011; Volpato và ctv., 2011) Nghiên cứu cũng

cho thấy ánh sáng LED màu xanh lá cải thiện

sự phát triển tuyến sinh dục trên cá chép koi và

cá ba đuôi (gold fish) (Bairwa và ctv., 2017b;

Choi và ctv., 2015; Shin và ctv., 2013) Nghiên

cứu của chúng tôi được thực hiện để đánh giá

ảnh hưởng của bước sóng ánh sáng khác nhau

đèn LEDs với màu xanh da trời, màu xanh lá,

màu đỏ và màu trắng đến tốc độ tăng trưởng và

sinh sản ở cá chép (Cyprinus carpio)

II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu thí nghiệm

Cá chép (Cyprinus carpio) được cung cấp

từ Trung tâm giống, trường đại học Miyazaki, Nhật Bản Cá chép giống có khối lượng trung bình ban đầu là 92 ± 4,3 g và chiều dài là 19

±0,6 cm Cá được nuôi dưỡng trong bể xi măng ngoài trời cho ổn định sức khỏe trước khi thực hiện thí nghiệm

Nguồn nước

Cá được nuôi bằng nguồn nước máy sử dụng cho sinh hoạt Nước được sục khí 1 ngày trước khi cấp vào bể nuôi cá để hạn chế khí độc

2.2 Thiết kế thí nghiệm

Cá được nuôi thuần dưỡng 10 ngày cho quen môi trường trước khi bắt đầu thí nghiệm

Bể kính được đặt trong thùng xốp màu đen để hạn chế ảnh hưởng của ánh sáng bên ngoài Thí nghiệm thực hiện trong thời gian 10 tuần trong

bể kính có dung tích 60 lít có gắn hệ thống lọc nước xả tràn Mật độ thả nuôi là 8 con/ bể, cá được cho ăn 2 lần trong ngày (sáng 9:00, chiều 17:00) bằng thức ăn viên công nghiệp độ đạm 34% với khẩu phần thức ăn là 2 % trọng lượng thân Nhóm cá thí nghiệm được thiết kế gắn đèn LED với màu sắc và bước sóng khác nhau như màu xanh lá (468 nm), màu xanh da trời (537 nm), màu đỏ (630 nm) và màu trắng (446 nm) Đèn LED được lắp đặt với khoảng cách 50 cm đến mặt nước và mật độ ánh sáng được đo bằng máy đo cầm tay Sekonic spectromaster model C-7000 Chu kỳ chiếu sáng của thí nghiệm là

12 giờ sáng và 12 giờ tối (đèn được mở lúc 7 giờ sáng và tắt lúc 19 giờ) Yếu tố môi trường được theo dõi trong suốt thời gian thí nghiệm, nhiệt độ đo hàng ngày, pH và oxy đo hàng tuần Nước được thay 50% mỗi ngày trong 10 tuần thí nghiệm

Phương pháp thu mẫu và phân tích Mẫu được thu tại thời điểm bắt đầu và kết thúc thí nghiệm, trước khi thu mẫu cá được

Trang 3

gây mê trong dung dịch 2-phenoxyethanol (0,5

ml/L, Sigma, St Louis, MO) Cá được cân khối

lượng, đo chiều dài, sau đó mổ cá cho thu buồng

trứng ở cá cái

Chỉ số Gonadosomatic index (GSI) = [trọng

lượng buồng trứng (g)]/[trọng lượng cá (g)] x

100

Nồng độ hormone IGF-I (insulin-like

growth factor-I) được xác định bằng phương

pháp real time PCR Phản ứng được tiến hành

với tổng dung dịch là 10µl trong đó chứa đựng

2,5 ng of cDNA với 0,5µl cho mỗi 2µM cặp mồi

xuôi và mồi nghịch với nhiệt độ từ 60οC đến

95οC

Kỹ thuật cắt mô buồng trứng: Buồng trứng

được cố định trong 10% formaldehyde Mẫu

mô được làm khô bằng cồn có nồng độ từ 70

đến 100% Xylene được sử dụng cho làm sạch

mô Sau đó mô được nhúng trong paraffin 64οC

Tiêu bản cắt 5 µm sau đó đem nhuộm bằng

haematoxyline, eosin và được kiểm tra bằng

kính hiển vi quang phổ với độ phóng đại x10

(Nikon, Japan)

Noãn bào được quan sát các giai đoạn phát

triển theo tác giả (Wallace và Selman, 1981),

gồm 5 giai đoạn

Giai đoạn 1 (GĐ1): noãn bào có nhân lớn

và hình cầu không đều

Giai đoạn 2 (GĐ 2): xuất hiện túi noãn

hoàng chiếm hai hoặc ba phần trong ngoại vi tế

bào chất

Giai đoạn 3 (GĐ3): noãn bào chứa đầy túi

noãn hoàng Xuất hiện các lớp nang và tế bào

khác nhau

Giai đoạn 4 (GĐ4): xuất hiện các noãn

hoàng ở trung tâm của noãn bào

Giai đoạn 5 (GĐ5): tế bào tích tụ các noãn hoàng và các túi noãn hoàng ở ngoại vi của tế bào chất

Để xác định mật độ phát triển khác nhau của buồng trứng, 6 tiêu bản mô học được chọn ngẫu nhiên từ buồng trứng cho mỗi cá cái và 10 hình ảnh được chụp từ kính hiển vi quang học cho mỗi tiêu bản

Thu mẫu máu cá: Mẫu máu cá được lấy

từ tĩnh mạch đuôi sử dụng xi lanh 2,5ml Máu được ly tâm ở nhiệt độ 4οC, 12000 rpm trong thời gian 10 phút thu huyết tương trên bề mặt

và được bảo quản trong tủ đông âm 20οC đến khi phân tích Tiếp theo hỗn hợp gồm100μl mẫu này và 500μl ethylene ether (tỷ lệ là 1:5) Dung dịch được lắc mạnh trong 5 phút, sau đó ủ tại nhiệt độ phòng cho 1 phút và đặt trên khối đá khô trong 1 giờ trước khi thu phần dịch nổi trên

bề mặt

Nồng độ hormone estradiol-17β được xác định bằng phương pháp ELISA theo hướng dẫn của nhà sản xuất, công ty Cayman (Ann Arbor,

MI, USA)

III KẾT QUẢ 3.1 Biểu hiện của gene IGF-I mRNA

Mức độ biểu hiện của IGF-I mRNA của cá chép nuôi dưới ánh sáng đèn LED trong thời gian

10 tuần được trình bày ở Hình 1 Cá chép được nuôi dưới mật độ chiếu sáng là 5,0 µm/s/m2 Kết quả chỉ ra, nồng độ của IGF-I mRNA của cá dưới các phổ ánh sáng LED màu xanh da trời và trắng được cho thấy cao hơn so với nghiệm thức màu

đỏ, mức độ khác nhau này có ý nghĩa thống kê (P

< 0,05) Các nghiệm thức còn lại không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê

Trang 4

Hình 1: IGF-I-mRNA của cá chép nuôi dưới các phổ ánh sáng đèn LED khác nhau trong thời gian

10 tuần, trung bình ± SE (n=8) *: Khác nhau có ý nghĩa thống kê (P<0,05)

ly tâm ở nhiệt độ 4 C, 12000 rpm trong thời gian 10 phút thu huyết tương trên bề mặt và được bảo

quản trong tủ đông âm 20οC đến khi phân tích Tiếp theo hỗn hợp gồm100μl mẫu này và 500μl

ethylene ether (tỷ lệ là 1:5) Dung dịch được lắc mạnh trong 5 phút, sau đó ủ tại nhiệt độ phòng

cho 1 phút và đặt trên khối đá khô trong 1 giờ trước khi thu phần dịch nổi trên bề mặt

Nồng độ hormone estradiol-17β được xác định bằng phương pháp ELISA theo hướng dẫn

của nhà sản xuất, công ty Cayman (Ann Arbor, MI, USA)

III KẾT QUẢ

3.1 Biểu hiện của gene IGF-I mRNA

Mức độ biểu hiện của IGF-I mRNA của cá chép nuôi dưới ánh sáng đèn LED trong thời

gian 10 tuần được trình bày ở hình 1 Cá chép được nuôi dưới mật độ chiếu sáng là 5,0 µm/s/m2

Kết quả chỉ ra, nồng độ của IGF-I mRNA của cá dưới các phổ ánh sáng LED màu xanh da trời và

trắng được cho thấy cao hơn so với nghiệm thức màu đỏ, mức độ khác nhau này có ý nghĩa thống

kê (P < 0,05) Các nghiệm thức còn lại không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê

Hình 1: IGF-I-mRNA của cá chép nuôi dưới các phổ ánh sáng đèn LED khác nhau trong thời

gian 10 tuần, trung bình ± SE (n=8) *: Khác nhau có ý nghĩa thống kê (P<0,05)

3.2 Phát triển tuyến sinh dục ở cá chép cái

*

0 1 2 3 4 5 6

IGF-1 mRNA

3.2 Phát triển tuyến sinh dục ở cá chép cái

3.2.1 Chỉ số GSI (Gonadal-somatic index)

của cá chép cái

Chỉ số GSI (Gonadal-somatic index) của cá

chép cái sau thời gian 10 tuần của thí nghiệm

được trình bày ở Hình 2 Kết quả cho thấy, cá cái được nuôi dưới ánh sáng màu xanh da trời

có GSI cao hơn và có ý nghĩa thống kê (P<

0,05) so với các ánh sáng còn lại là xanh lá, đỏ

và trắng

Hình 2: GSI của cá chép nuôi dưới các phổ ánh sáng đèn LED khác nhau trong thời gian 10 tuần,

trung bình ± SE (n=4) *: Khác nhau có ý nghĩa thống kê (P<0,05)

3.2.1 Chỉ số GSI (Gonadal-somatic index) của cá chép cái

Chỉ số GSI (Gonadal-somatic index) của cá chép cái sau thời gian 10 tuần của thí nghiệm được trình bày ở Hình 2 Kết quả cho thấy, cá cái được nuôi dưới ánh sáng màu xanh da trời có GSI cao hơn và có ý nghĩa thống kê (P< 0,05) so với các ánh sáng còn lại là xanh lá, đỏ và trắng

Hình 2: GSI của cá chép nuôi dưới các phổ ánh sáng đèn LED khác nhau trong thời gian 10

tuần, trung bình ± SE (n=4) *: Khác nhau có ý nghĩa thống kê (P<0,05)

3.2.2 Hình ảnh mô học buồng trứng của cá chép cái

Kết quả theo dõi tiêu bản mô học các giai đoạn phát triển noãn bào của buồng trứng ở cá cái được thể hiện trong Hình 3 Quan sát cho thấy, nhóm cá dưới ánh sáng màu xanh da trời xuất hiện

số đông noãn hoàng phát triển ở trung tâm của noãn bào (GĐ4) so với các nhóm cá còn lại (chủ yếu phát triển ở giai GĐ3, GĐ2 hay GĐ1)

*

0 2 4 6 8 10 12

Trang 5

3.2.2 Hình ảnh mô học buồng trứng của

cá chép cái

Kết quả theo dõi tiêu bản mô học các giai

đoạn phát triển noãn bào của buồng trứng ở cá

cái được thể hiện trong Hình 3 Quan sát cho

thấy, nhóm cá dưới ánh sáng màu xanh da trời xuất hiện số đông noãn hoàng phát triển ở trung tâm của noãn bào (GĐ4) so với các nhóm cá còn lại (chủ yếu phát triển ở giai GĐ3, GĐ2 hay GĐ1)

Hình 3: Hình ảnh mô học của tế bào trứng cá chép nuôi dưới điều kiện ánh sáng đèn LED trong thời gian 10 tuần; a: màu xanh lá; b: xanh da trời; c: đỏ và d: trắng (n=30) GĐ1: noãn bào

có nhân lớn và hình cầu không đều; GĐ2: xuất hiện túi noãn hoàng chiếm hai hoặc ba phần trong ngoại vi tế bào chất; GĐ3: noãn bào chứa đầy túi noãn hoàng, xuất hiện các lớp nang và tế bào khác nhau; GĐ4: xuất hiện các noãn hoàng ở trung tâm của noãn bào

Tỷ lệ phần trăm các giai đoạn phát triển của buồng trứng được thể hiện ở Hình 4 Nhóm

cá được nuôi dưới ánh sáng màu xanh da trời sau 10 tuần có buồng trứng phát triển ở giai đoạn 4 đạt 23%, cao hơn màu xanh lá (19%), màu đỏ (6%), màu trắng (10%) Ở thời điểm đầu thí nghiệm, 100% số cá có buồng trứng phát triển ở giai đoạn 1

GĐ1

GĐ2

GĐ3

GĐ4

Hình 3: Hình ảnh mô học của tế bào trứng cá chép nuôi dưới điều kiện ánh sáng đèn LED

trong thời gian 10 tuần; a: màu xanh lá; b: xanh da trời; c: đỏ và d: trắng (n=30) GĐ1: noãn

bào có nhân lớn và hình cầu không đều; GĐ2: xuất hiện túi noãn hoàng chiếm hai hoặc ba

phần trong ngoại vi tế bào chất; GĐ3: noãn bào chứa đầy túi noãn hoàng, xuất hiện các lớp

nang và tế bào khác nhau; GĐ4: xuất hiện các noãn hoàng ở trung tâm của noãn bào

Tỷ lệ phần trăm các giai đoạn phát triển của

buồng trứng được thể hiện ở Hình 4 Nhóm cá

được nuôi dưới ánh sáng màu xanh da trời sau

10 tuần có buồng trứng phát triển ở giai đoạn 4

đạt 23%, cao hơn màu xanh lá (19%), màu đỏ (6%), màu trắng (10%) Ở thời điểm đầu thí nghiệm, 100% số cá có buồng trứng phát triển

ở giai đoạn 1

Trang 6

Hình 4: Tỷ lệ phần trăm các giai đoạn phát triển của buồng trứng cá chép nuôi dưới điều kiện ánh

sáng đèn LED màu xanh da trời, xanh lá, đỏ và trắng trong thời gian 10 tuần (n=60)

3.3 Sự thay đổi nồng độ hormone

estradiol-17β (E2) trong huyết tương ở cá chép cái

Kết quả thí nghiệm cho thấy, cá chép cái

nuôi dưới điều kiện ánh sáng đèn LED màu

xanh da trời có hàm lượng estradiol-17β (E2) trong huyết tương cao hơn so với các nhóm còn lại Sự khác biệt này là có ý nghĩa về mặt thống

kê (P<0,05) và được chỉ ra ở Hình 5

Hình 4: Tỷ lệ phần trăm các giai đoạn phát triển của buồng trứng cá chép nuôi dưới điều kiện

ánh sáng đèn LED màu xanh da trời, xanh lá, đỏ và trắng trong thời gian 10 tuần (n=60)

3.3 Sự thay đổi nồng độ hormone estradiol-17β (E2) trong huyết tương ở cá chép cái

Kết quả thí nghiệm cho thấy, cá chép cái nuôi dưới điều kiện ánh sáng đèn LED màu xanh

da trời có hàm lượng estradiol-17β (E2) trong huyết tương cao hơn so với các nhóm còn lại Sự

khác biệt này là có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05) và được chỉ ra ở Hình 5

*

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Hình 4: Tỷ lệ phần trăm các giai đoạn phát triển của buồng trứng cá chép nuôi dưới điều kiện

ánh sáng đèn LED màu xanh da trời, xanh lá, đỏ và trắng trong thời gian 10 tuần (n=60)

3.3 Sự thay đổi nồng độ hormone estradiol-17β (E2) trong huyết tương ở cá chép cái

Kết quả thí nghiệm cho thấy, cá chép cái nuôi dưới điều kiện ánh sáng đèn LED màu xanh

da trời có hàm lượng estradiol-17β (E2) trong huyết tương cao hơn so với các nhóm còn lại Sự khác biệt này là có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05) và được chỉ ra ở Hình 5

*

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Hình 5: Nồng độ estradiol-17β (E2) ở cá chép cái sau 10 tuần nuôi dưới điều kiện ánh sáng đèn

LED màu xanh da trời, xanh lá, đỏ và trắng, trung bình ± SE (n=4) *: Sự khác biệt có ý nghĩa

thống kê (P<0,05)

Trang 7

IV THẢO LUẬN

Nghiên cứu được thực hiện để khảo sát ảnh

hưởng của đèn LED với các phổ ánh sáng khác

nhau (trắng, xanh da trời, xanh lá và đỏ) lên tốc

độ tăng trưởng và sinh sản ở cá chép Sau thời

gian 10 tuần nuôi, kết quả cho thấy nồng độ

IGF-I trong gan của cá chép ở nghiệm thức ánh

sáng màu xanh da trời và ánh sáng trắng đều cao

hơn ánh sáng màu đỏ và có ý nghĩa thống kê (P<

0,05) Các ánh sáng còn lại khác nhau không

có ý nghĩa thống kê Kết quả của nghiên cứu

này trùng hợp với kết quả của một số nghiên

cứu trước là ánh sáng màu xanh da trời làm tăng

nồng độ hormone tăng trưởng so với ánh sáng

màu đỏ Theo nhận định của (Shin và ctv., 2012)

đèn LED màu xanh da trời và xanh lá làm tăng

nồng độ hormone tăng trưởng và melatonin, vì

vậy giúp làm tăng tốc độ tăng trưởng của cá hề

đuôi vàng (Yellowtail clownfish) Một nghiên

cứu tương tự trên ấu trùng cá chẽm châu Âu

cũng cho thấy nồng độ hormone IGF-I cao hơn

dưới điều kiện ánh sáng màu xanh da trời so

với ánh sáng đỏ và trắng (Villamizar và ctv.,

2009) Trong nghiên cứu của chúng tôi kết quả

bước đầu cho thấy nồng độ hormone IGF-I (loại

hormone có liên quan đến tăng trưởng) của cá

chép phơi dưới ánh sáng LED màu xanh da trời

và màu trắng đều cao hơn có ý nghĩa thống kê

so với màu đỏ

Kết quả tìm hiểu ảnh hưởng của đèn LED

đến sinh sản của cá chép Nghiên cứu đã kiểm

tra chỉ số GSI, mẫu mô học và đo nồng độ

hormone estradiol-17β (E2) của cá chép cái Kết

quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy, nhóm cá

chép cái nuôi dưới ánh sáng màu xanh da trời có

chỉ số GSI cao hơn các nhóm cá còn lại Nghiên

cứu trước cho thấy, chỉ số GSI là yếu tố quan

trọng để đánh giá phát triển tuyến sinh dục ở

cá, chỉ số này cao thể hiện tuyến sinh dục phát

triển ở mức tốt (Bairwa và ctv., 2017a) Quan

sát mô học buồng trứng của nhóm cá chép chỉ

ra dưới ánh sáng màu xanh da trời có noãn bào

phát triển ở giai đoạn cao hơn so với ở ánh sáng màu xanh lá, đỏ và trắng Nồng độ estradiol-17β (E2) của cá chép cái trong điều kiện ánh sáng màu xanh da trời tăng có ý nghĩa thống

kê (P < 0,05) so với nhóm cá còn lại Điều này khẳng định tuyến sinh dục của cá chép cái nuôi

ở điều kiện ánh sáng màu xanh da trời phát triển tốt hơn so với ở điều kiện ánh sáng xanh lá, đỏ

và trắng Estradiol-17β là dạng của hormone estrogen có hoạt lực mạnh nhất, chủ yếu được sản xuất từ buồng trứng và có liên quan đến chu kỳ sinh sản ở giống cái Kết quả của nghiên cứu này phù hợp với kết quả của một vài nghiên cứu trước là ánh sáng có bước sóng ngắn (màu xanh da trời và xanh lá) kích thích sinh sản sự phát triển tuyến sinh dục ở cá (Bairwa và ctv., 2017a; Choi và ctv., 2015; Shin và ctv., 2013) Tuy nhiên chưa có nhiều thông tin về cơ chế mà ánh sáng có bước sóng ngắn có khả năng kích thích phát triển buồng trứng Theo nghiên cứu của (Shin và ctv., 2013) ánh sáng có bước sóng ngắn có thể chứa một sắc tố duy nhất với độ nhạy quang phổ rộng, có thể liên quan đến sự tải nạp chất kích thích thần kinh ngoại sinh ở cá Hơn nữa ánh sáng có bước sóng ngắn như ánh sáng LED màu xanh da trời có thể truyền trong mực nước sâu tạo ra mật độ ánh sáng trong nước nhiều hơn, một nghiên cứu cho thấy mật độ ánh sáng là yếu tố ảnh hưởng đến sinh lý của cá (Myrberg và Fuiman, 2002) Ngược lại đối với ánh sáng LED màu đỏ là loại ánh sáng có bước sóng dài chỉ thâm nhập ở độ sâu thấp hơn nên

có thể ít ảnh hưởng đến sự phát triển tuyến sinh dục của cá Từ những nhận định trên cho thấy việc nuôi cá chép dưới ánh sáng LED màu xanh

da trời kích thích sự phát triển tuyến sinh dục của cá chép cái

V KẾT LUẬN

Thí nghiệm cho thấy, cá chép nuôi dưới điều kiện ánh sáng có bước sóng ngắn đèn LED màu xanh da trời, xanh lá, đỏ và trắng trong thời gian 10 tuần, thời gian chiếu sáng là 12 giờ/

Trang 8

ngày với mật độ chiếu sáng là 5,0 µm/s/m2 Kết

quả chỉ ra nồng độ IGF-I mRNA trong gan của

cá chép cao hơn dưới ánh sáng LED màu xanh

da trời và màu trắng so với màu đỏ

Cá chép cái được phơi dưới ánh sáng LED

màu xanh da trời có ảnh hưởng đến sự phát triển

của tuyến sinh dục cụ thể khối lượng tuyến sinh

dục của cá chép cái tăng có ý nghĩa trong thời

gian nuôi (chỉ số GSI tăng cao ở nghiệm thức

màu xanh da trời so với màu xanh lá, đỏ và

trắng) Quan sát mẫu mô học của buồng trứng

thấy rõ tỷ lệ phần trăm noãn bào của tế bào trứng

phát triển cao hơn dưới ánh sáng màu xanh da

trời Nồng độ hormone estradiol-17β trong máu

của cá cũng cao hơn ở nghiệm thức LED màu

xanh da trời so với các màu còn lại (trắng, xanh

lá và đỏ)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bairwa, M K., Saharan, N., Rawat, K D., Tiwari,

V K., & Prasad, K P., 2017a Effect of LED

light spectra on reproductive performance of Koi

carp (Cyprinus carpio) Indian Journal of Animal

Research, 51(6), 1012-1018

Bairwa, M K., Saharan, N., Rawat, K D., Tiwari, V

K., & Prasad, K P., 2017b Effect of Light Spectra

on Growth Performance and Immune Response

of Koi Carp, Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758)

Fishery Technology, 54(2), 100-106

Bayarri, M., Madrid, J., & Sánchez‐Vázquez, F.,

2002 Influence of light intensity, spectrum

and orientation on sea bass plasma and ocular

melatonin Journal of pineal research, 32(1),

34-40

Björnsson, B T., 1997 The biology of salmon

growth hormone: from daylight to dominance

Fish physiology and biochemistry, 17(1-6), 9-24

Boeuf, G., & Le Bail, P.-Y., 1999 Does light have an

influence on fish growth? Aquaculture, 177(1-4),

129-152

Choi, C Y., Shin, H S., Kim, N N., Yang, S.-G., Kim,

B.-S., & Yu, Y M., 2015 Time-related effects

of various LED light spectra on reproductive

hormones in the brain of the goldfish Carassius

auratus Biological rhythm research, 46(5),

671-682

Davie, A., de Quero, C M., Bromage, N.,

Treasurer, J., & Migaud, H., 2007 Inhibition

of sexual maturation in tank reared haddock (Melanogrammus aeglefinus) through the use of constant light photoperiods Aquaculture, 270(1-4), 379-389

Heydarnejad, M S., 2012 Survival and growth

of common carp (Cyprinus carpio L.) exposed

to different water pH levels Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences, 36(3), 245-249 Imsland, A., Foss, A., Koedijk, R., Folkvord, A., Stefansson, S., & Jonassen, T (2007) Persistent growth effects of temperature and photoperiod

in Atlantic cod Gadus morhua Journal of Fish Biology, 71(5), 1371-1382

Karnai, L., & naukowe StowaRzySzenia ekonomiStów, I S R., 2018 Outlooks and perspectives of the common carp production Roczniki Naukowe SERiA, 20(1)

Migaud, H., Cowan, M., Taylor, J., & Ferguson, H W., 2007 The effect of spectral composition and light intensity on melatonin, stress and retinal damage in post-smolt Atlantic salmon, Salmo salar Aquaculture, 270(1-4), 390-404

Myrberg, A., & Fuiman, L A., 2002 The sensory world of coral reef fishes Coral reef fishes: dynamics and diversity in a complex ecosystem Academic, San Diego, 123-148

Navarro, R D., de Sousa, S C., Bizarro, Y W S.,

da Silva, R F., & Navarro, F K S P., 2015 Effects of photoperiod on somatic growth and gonadal development in male nile tilapia Acta Scientiarum Technology, 37(4), 381-385 Ruchin, A., 2002 Growth and feeding intensity

of young carp Cyprinus carpio under different constant and variable monochromatic illuminations J Ichthyol, 42, 191-199

Shin, H S., Kim, N N., Choi, Y J., Habibi, H R., Kim, J W., & Choi, C Y., 2013 Light-emitting diode spectral sensitivity relationship with reproductive parameters and ovarian maturation

in yellowtail damselfish, Chrysiptera parasema

Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 127, 108-113

Shin, H S., Lee, J., & Choi, C Y., 2011 Effects

of LED light spectra on oxidative stress and the protective role of melatonin in relation to

the daily rhythm of the yellowtail clownfish,

Amphiprion clarkii Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology, 160(2), 221-228

Shin, H S., Lee, J., & Choi, C Y., 2012 Effects of

Trang 9

LED light spectra on the growth of the yellowtail

clownfish Amphiprion clarkii Fisheries science,

78(3), 549-556

Takahashi, A., Kasagi, S., Murakami, N., Furufuji,

S., Kikuchi, S., Mizusawa, K., & Andoh, T.,

2016 Chronic effects of light irradiated from

LED on the growth performance and endocrine

properties of barfin flounder Verasper moseri

General and comparative endocrinology, 232,

101-108

Tucker, B J., Booth, M A., Allan, G L., Booth, D.,

& Fielder, D S., 2006 Effects of photoperiod

and feeding frequency on performance of newly

weaned Australian snapper Pagrus auratus

Aquaculture, 258(1-4), 514-520

Vera, L., Davie, A., Taylor, J., & Migaud, H.,

2010 Differential light intensity and spectral

sensitivities of Atlantic salmon, European sea

bass and Atlantic cod pineal glands ex vivo

General and comparative endocrinology, 165(1),

25-33

Villamizar, N., García-Alcazar, A., &

Sánchez-Vázquez, F., 2009 Effect of light spectrum

and photoperiod on the growth, development

and survival of European sea bass

(Dicentrarchuslabrax) larvae Aquaculture, 292(1-2), 80-86

Villamizar, N., García-Alcazar, A., & Sánchez-Vázquez, F J., 2009 Effect of light spectrum and photoperiod on the growth Dña Natalia Villamizar Villamizar, 292, 67

Volpato, G L., & Barreto, R., 2001 Environmental blue light prevents stress in the fish Nile tilapia Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 34(8), 1041-1045

Wallace, R A., & Selman, K., 1981 Cellular and dynamic aspects of oocyte growth in teleosts American Zoologist, 21(2), 325-343

Weimin, M., 2017 Aquaculture production and trade trends: carp, tilapia and shrimp Paper presented at the FMM/RAS/298: Strengthening Capacities, Policies and National Action Plans on Prudent and Responsible Use of Antimicrobials

in Fisheries Final Workshop in Cooperation with AVA Singapore and INFOFISH.

Zheng, J.-L., Yuan, S.-S., Li, W.-Y., & Wu, C.-W.,

2016 Positive and negative innate immune responses in zebrafish under light emitting diodes conditions Fish & shellfish immunology,

56, 382-387.

Trang 10

EFFECT OF LIGHT EMITING DIODE (LED) WAVELENGTH ON HORMONE IGF-I mRNA (INSULIN-LIKE GROWTH FACTOR

MESSENGER RNA) AND REPRODUCTION IN

COMMON CARP (Cyprinus carpio)

Nguyen Thi Dang1* and Katsuhisa Uchida 2

ABSTRACT

Light Emitting Diode (LED) light sources are being used to improve the efficiency of aquaculture production In this study, we investigated effects of various LED wavelength (white, blue, green

and red) on concentration of IGF-I mRNA hormone and reproduction of common carp (Cyprinus

carpio) with average individual weight of 92 ± 4.3g Fishes were reared in flow-through water tanks,

covered by black box in the laboratory for 10 weeks and stocked at a density of 8 fish per tank The fish were fed with a commercial feed diet (containing 34.0% crude protein) and twice daily (09:00

h and 17:00 h) with 2 % of body weight per day The experimental groups were exposed to white (446 nm), blue (peak at 468 nm), green (537 nm) and red (630 nm) light The LED lights were positioned 50 cm above the water surface and the irradiance at the water surface was maintained

at approximately 5.0 µm/s/m 2 The photoperiod was a 12h light-dark cycle, with 7:00 light-on and 19:00 light-off The results showed that hepatic IGF-I mRNA hormone levels under the blue and white light were significantly greater than that under red light condition Moreover, gonado-somatic index (GSI) of female was significantly higher in the blue LED treated group than that in other experimental groups Histological observation of ovary tissue indicated that the proportion

of early vitellogenic stage oocyte was highest in the blue treated group while the percentage of pre-vitellogenic stage oocyte was still high in the white and red LED treated groups Estradiol -17β concentration in female blood also was significantly higher under the blue LED condition compared to those in the others groups These results suggest that the blue light promotes gonadal development and the improvement of egg quality in common carp.

Keywords: Light Emitting Diode (LED), Cyprinus carpio, common carp

Người phản biện: TS Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh

Ngày nhận bài: 04/7/2020 Ngày thông qua phản biện: 28/7/2020

Ngày duyệt đăng: 25/8/2020

Người phản biện: PGS TS Đỗ Thị Thanh Hương

Ngày nhận bài: 04/7/2019 Ngày thông qua phản biện: 25/7/2020

Ngày duyệt đăng: 25/8/2020

1 Research Institute for Aquaculture No.2

2 Phygiology Lab, Miyazaki university, Japan.

*Email: nguyethidang34@gmail.com

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	524,94 KB