- NHỮNG THÀNH TỰU TRONG NGHIÊN CỨU CHUYỂN GIỚI TÍNH TÔM CÀNG XANH (Macrobrachium rosenbergii DE MAN, 1879). - rosenbergii, tôm càng xanh Keywords:. - Bài viết này tổng hợp những kết quả nghiên cứu về cơ chế xác định giới tính, cơ sở khoa học, phương pháp và thành tựu trong việc chuyển giới tính tôm càng xanh trên thế giới. - Tôm càng xanh có cơ chế xác định giới tính là ZW, trong đó con đực đồng hợp (ZZ) và con cái dị hợp (ZW) ở cặp nhiễm sắc thể giới tính. - Sự biệt hóa giới tính của tôm càng xanh được điều khiển bởi hormon có bản chất protein của tuyến androgen. - Tuy nhiên, phương pháp chuyển giới tính tôm càng thành bằng hormon nhân tạo như 17 α-methyltestosterol thì không thành công.. - Những thành tựu trong nghiên cứu chuyển giới tính tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii De Man, 1879). - Tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii de Man, 1879) là loài có kích thước lớn nhất trong giống Macrobrachium và là đối tượng nuôi quan trọng ở nhiều nước trên thế giới (New and Nair, 2012). - tôm đực nhỏ (FAO, 2016). - Vì vậy, để nâng cao năng suất tôm nuôi, nhiều nghiên cứu đã chú ý đến vấn đề chuyển giới tính tôm càng xanh theo hướng sản xuất ra tôm toàn đực. - Bài tổng quan này nhằm cung cấp cơ sở khoa học của các phương pháp chuyển giới tính và những thành tựu trên thế giới cũng như ở Việt Nam về lĩnh vực này.. - 2.1 Cơ chế xác định giới tính và sự biệt hóa giới tính của tôm càng xanh. - Thông tin về cơ chế xác định giới tính và cơ chế biệt hóa giới tính của các loài thủy sản là những cơ sở khoa học quan trọng để từ đó con người có thể tác động làm thay đổi kiểu hình giới tính của đối tượng theo hướng có lợi cho người sản xuất.. - 2.1.1 Cơ chế xác định giới tính của tôm càng xanh. - Cơ chế xác định giới tính của tôm càng xanh được nghiên cứu đầu tiên của Malecha et al.. - Nhóm nghiên cứu này cho phối giữa tôm cái thường với tôm đực giả (con cái được chuyển giới tính thành con đực bằng cách cấy tuyến đực (tuyến androgen) từ tôm đực trưởng thành vào con cái ở giai đoạn tôm bột 30 ngày tuổi hay PL 30 ) cho kết quả ở thế hệ đàn con F 1 có tỉ lệ đực:cái là 1:3,2 (tương đương với tỉ lệ 1:3 khi 2 cá thể bố mẹ đều dị hợp). - Qua kết quả đạt được nhóm tác giả đưa ra giả thuyết rằng cơ chế xác định giới tính của tôm càng xanh là cơ chế ZW, trong đó, cặp nhiễm sắc thể giới tính ở con cái là dị hợp ZW và con đực là đồng hợp ZZ.. - 2.1.2 Cơ chế xác định giới tính của tôm càng xanh và vai trò của tuyến androgen. - Mặc dù giới tính của tôm càng xanh do nhiễm sắc thể giới tính qui định nhưng tôm biệt hóa giới tính (sự khác biệt giữa con đực và cái) là do sự điều khiển của hormon tiết ra từ tuyến đực (tuyến androgen). - Tuyến đực ở tôm càng xanh và một số loài giáp xác khác nằm cạnh phần cuối của ống dẫn tinh và gắn với ống dẫn tinh (Hình 1). - khiển sự biệt hóa giới tính ở tôm cành xanh đã được chứng minh trong một số nghiên cứu (Nagamine et al., 1980a, 1980b. - Malecha et al., 1992). - Trong nghiên cứu của Malecha et al. - Khi con cái có kích cỡ nhỏ hơn, chiều dài giáp đầu ngực từ 6,5- 7,2 mm (tương đương giai đoạn PL 30 ) thì cấy tuyến đực vào con cái dẫn đến sự chuyển đổi giới tính hoàn toàn, tạo ra con đực giả có khả năng sinh sản.. - kết quả có 84% (n=25) tôm cái “giả” thành thục. - Kết quả ghi nhận được cho thấy tuyến đực còn tham gia điều khiển sự sinh trưởng của tôm càng xanh đực. - Hai thí nghiệm trên cho thấy kích cỡ (hay ngày tuổi) tôm đực khi cắt tuyến đực lớn hơn so với cỡ tôm cái khi cấy tuyến đực để thay đổi giới tính. - Nói cách khác là thời điểm biệt hóa giới tính ở tôm đực chậm hơn so với tôm cái. - Các nhà khoa học cho rằng, ở tôm càng xanh cũng như các loài giáp xác khác thuộc lớp chân khớp, con đực và con cái khi chưa biệt hóa giới tính đều mang gen quyết định kiểu hình con cái (Malecha et al., 1992. - Martin et al., 1999). - Ohs et al., 2006b).. - tôm càng xanh nhỏ, tôm càng lửa và tôm càng xanh. - ngược lại, các chỉ tiêu trên nhỏ nhất ở tôm càng nhỏ. - Hình 1: Tuyến đực (androgen - AG) nằm cạnh ống dẫn tinh (SD) ở tôm càng xanh (Okumura. - Hoạt động sinh tinh xảy ra mạnh ở tôm càng xanh nhỏ và tôm càng lửa, trong khi ở tôm càng xanh buồng tinh đã chứa đầy những tinh trùng thành thục. - Như vậy, ở tôm càng xanh cũng như các loài giáp xác khác, chức năng sản sinh tinh trùng và chức năng. - Vai trò của tuyến đực đối với sự biệt hóa giới tính ở một số loài giáp xác đã được biết từ lâu (từ những năm 1950, trích bởi Ventura et al., 2011), nhưng phải qua nhiều năm nghiên cứu và tranh luận các nhà nghiên cứu mới đi đến thống nhất về bản chất của hormon của tuyến này. - Ventura et al b). - Cấu trúc peptide của hormon tuyến đực ở tôm càng xanh và các loài giáp xác khác giống với cấu trúc của nhóm insulin nên được gọi “insulin-like androgenic gland” (IAG) và ở tôm càng xanh, được ký hiệu là Mr-IAG (M. - Tìm ra trình tự của gen IAG có ý nghĩa quan trọng trong việc tác động lên tuyến đực với mục đích chuyển đổi giới tính tôm càng xanh.. - Càng xanh . - GSI = 100 x túi và ống tinh/khối lượng cơ thể 2.1.3 Chỉ thị DNA phân biệt giới tính ở tôm càng xanh. - Tôm càng xanh có thể phân biệt được giới tính dựa vào những đặc điểm như đối với tôm đực có nhánh phụ đực (ở chân bụng thứ hai) và gờ (hay nhú lồi sinh dục đực) ở gốc chân ngực thứ 5. - Ventura et al. - Sử dụng kỹ thuật AFLP (Amplified fragment length polymorphism) và giải trình tự, nhóm nghiên cứu đã tìm ra vùng gen liên quan đến giới tính. - Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong nghề nuôi tôm càng xanh, nhờ đó, có thể xác định giới tính của từng cá thể tôm ở giai đoạn sớm như ở giai đoạn ấu trùng (Ventura et al., 2012).. - 2.2 Chuyển giới tính tôm càng xanh theo hướng toàn đực. - Chuyển đổi giới tính tôm càng xanh được nghĩ đến từ lâu, xuất phát từ sự khác biệt giữa tôm đực và tôm cái về tốc độ tăng trưởng và kích cỡ tối đa.. - Những năm 1980, một số nghiên cứu đã chứng minh nuôi tôm càng xanh toàn đực cho năng suất cao và thời gian ngắn hơn so với nuôi tôm toàn cái hoặc nuôi chung đực và cái ( Sagi et al., 1986;. - Siddiqui et al., 1997). - quả kinh tế của 3 mô hình nuôi tôm càng xanh toàn đực (qui mô 4.000 m 2 /ao) cao hơn mô hình nuôi toàn cái và nuôi chung tương ứng là 60,2% và 63,1% (Nair et al., 2006). - Các phương pháp chuyển giới tính tôm càng xanh đực được chia làm 2 nhóm chính là nhóm dùng hormon bên ngoài và nhóm tác động lên tuyến đực để tạo tôm cái giả.. - 2.2.1 Phương pháp dùng hormon để chuyển giới tính tôm càng xanh đực. - Hormon nhân tạo dùng trong chuyển giới tính đực đối với nhiều loài cá là 17α-methyltestosterol (17MT). - Hormon này cũng được thử nghiệm trên tôm càng xanh bằng phương pháp cho ăn.. - đạm, không chứa hormon và nuôi đến 120 ngày, cho đến khi tôm có thể phân biệt giới tính dựa nhánh phụ đực. - Kết quả cho thấy ảnh hưởng của 17MT đến chuyển đổi giới tính không rõ ràng, tỉ lệ đực và cái cao ở nghiệm thức 30 và 100 mg/L nhưng lại rất thấp ở 50 mg/L và không thay đổi so với đối chứng ở nghiệm thức 5 và 15 mg/L. - Trong một nghiên cứu khác, Ohs et al. - Kết quả cho thấy liều lượng và thời gian cho ăn hormon 17MT không làm thay đổi tỉ lệ giới tính và không ảnh hưởng đến tăng trưởng cũng như tỉ lệ sống của tôm (Bảng 3). - Tác giả cho rằng, tỉ lệ tôm đực ở những nghiệm thức cho ăn hormon không tăng (so với đối chứng) có thể do thời gian cho ăn hormon đã sau giai đoạn tôm bắt đầu biệt hóa giới tính và do nồng độ hormon chưa đủ cao.. - Bảng 2: Tỉ lệ giới tính và tỉ lệ sống của tôm được cho ăn Artemia giàu hóa 17MT với liều lượng khác nhau (Baghel et al., 2004) Nồng độ. - Tỉ lệ. - Tuy nhiên, kết quả của 2 nghiên cứu đều cho thấy phương pháp dùng hormon 17MT đều không đạt kết quả chuyển đổi giới tính toàn đực, như đã thành công trên một số loài cá. - Nguyên nhân không thành công khi dùng 17MT trên tôm càng xanh có thể do bản chất hormon tự nhiên của tôm (AG, protein) và hormon nhân tạo (steroid) đưa vào khác nhau. - 2.2.2 Chuyển giới tính tôm càng xanh đực bằng các phương pháp tác động lên tuyến đực. - Cơ sở của các phương pháp này là dựa vào cơ chế xác định giới tính và cơ chế biệt hóa giới tính của tôm càng xanh. - Theo cơ chế xác định giới tính của tôm càng xanh (cơ chế ZW), để có đàn tôm con toàn đực ZZ thì con đực và con cái sinh sản với nhau phải có cùng kiểu gen giới tính ZZ. - Theo cơ chế biệt hóa giới tính của tôm càng xanh có thể tạo tôm cái giả “ZZ”. - bằng một số phương pháp tác động lên tuyến đực.. - Phương pháp vi phẫu. - Phương pháp vi phẫu là kỹ thuật cắt tuyến đực của tôm đực ở giai đoạn trước khi tôm biệt hóa giới tính. - Ở Thái Lan, Rungsin et al. - đực, 2 cặp có tỉ lệ đực cặp khác có tỉ lệ đực:cái 1:1, chứng tỏ 2 con cái này đã bị xác định sai giới tính từ ban đầu. - Nghiên cứu này cũng cho biết sức sinh sản của tôm cái giả tương đương với tôm cái bình thường.. - 25.000 cá thể), tỉ lệ chuyển giới tính là trong đó 100% con cái thành thục và đạt tỉ lệ tham gia sinh. - Ngoài ra, khó khăn lớn trong phương pháp vi phẫu là khó xác định giới tính ở giai đoạn sớm nên làm giảm tỉ lệ thành công trong tạo con cái giả (Aflalo et al., 2006. - Rungsin et al., 2006). - Khó khăn này có thể được khắc phục bằng cách dùng chỉ thị DNA nhận diện con cái (Ventura et al., 2011a) hoặc dùng qui trình 2 bước gồm bước 1 là tạo tôm cái giả (với số lượng ít) và cho sinh sản với tôm đực và bước 2 là vi phẫu đàn con (được giả Chuyển giới tính con đực thành con cái giả. - Gen IAG điều khiển hoạt động của tuyến AG để tiết ra hormon Mr- IAG, từ đó quyết định đến sự phát triển của đặc điểm sinh dục sơ cấp và thứ cấp ở tôm càng xanh đực. - Những nghiên cứu áp dụng phương pháp RNAi trên tôm càng xanh. - Phương pháp RNAi được thực hiện ban đầu trên tôm càng xanh bởi Ventura et al. - Nghiên cứu tiếp theo của Ventura et al. - Nhóm nghiên cứu cho biết, tiêm ds-RNA 2 lần/tuần với liều lượng từ 1- 5 µg ds-RNA/g tôm, bắt đầu từ giai đoạn PL 20 cho kết quả chuyển đổi giới tính hoàn toàn từ tôm đực thành tôm cái giả (Ventura et al., 2012). - Kiểm tra giới tính của ấu trùng zoea (bằng chỉ thị DNA đặc trưng theo giới tính) đàn con của tôm cái giả với tôm đực bình thường cho kết quả 100% tôm đực, chứng tỏ sự thành công của phương pháp RNAi trong chuyển giới tính tôm càng xanh (Ventura et al., 2012).. - Phương pháp RNAi mở ra triển vọng có thể phát triển đàn tôm càng xanh toàn đực phục vụ nghề nuôi ở qui mô lớn. - Tôm cái giả có khối lượng và sức sinh sản khác biệt không có ý nghĩa so với tôm cái bình thường, tương tự như kết quả nghiên cứu trước đó (Rungsin et al., 2006).. - Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thuỷ sản 2 đã bước đầu thành công trong việc tạo tôm cái giả bằng phương pháp RNAi. - Kết quả cho thấy tiêm với chu kỳ 1 lần /tuần và trong 3 tháng cho tỉ lệ chuyển giới tính cao (~90. - Nếu ngưng tiêm ds-RNA sớm trước khi tôm thành thục thì việc chuyển giới tính tôm cái giả sẽ không hoàn toàn, tôm có thể trở lại thành tôm đực hoặc có những biểu hiện bất thường (Bùi Thị Liên Hà, 2014).. - So với công nghệ vi phẫu, công nghệ RNAi cho hiệu quả chuyển giới tính cao hơn với thời gian xử lý tạo tôm cái giả thấp hơn, tỉ lệ tôm cái giả sinh sản thành công và công suất xử lý tạo tôm cái giả cao gấp đôi so với áp dụng công nghệ vi phẫu (Bùi Thị Liên Hà, 2014). - Ngoài những phương pháp chuyển giới tính toàn đực, các nhà nghiên cứu còn dùng phương pháp loại bỏ càng của những cá thể càng xanh.. - Tôm đực có mối quan hệ thứ bậc trong quần đàn, khi tôm càng xanh xuất hiện, những con tôm đực khác bị ức chế lột xác. - Cơ chế xác định giới tính của tôm càng xanh là cơ chế ZW và sự biệt hóa kiểu hình giới tính của con đực do hormon tuyến đực mang bản chất protein quyết định. - Phương pháp dùng hormon nhân tạo để chuyển giới tính tôm càng xanh trực tiếp từ con cái thành con đực đã không thành công.. - Bước quan trọng quyết định sự thành công trong chuyển giới tính tôm càng xanh là tạo ra tôm cái giả. - Có thể tạo tôm cái giả bằng cách cắt bỏ tuyến đực hoặc bằng phương pháp RNAi. - Hai phương pháp này đã và đang được áp dụng thành công trong nuôi thương phẩm, trong đó phương pháp RNAi có triển vọng hơn trong sản xuất đàn tôm càng xanh toàn đực phục vụ nghề nuôi ở qui mô lớn.. - “Nghiên cứu các giải pháp công nghệ điều khiển giới tính tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii. - Mô hình sản xuất đại trà tôm giống càng xanh toàn đực tại Việt Nam. - Nguyên lý và kỹ thuật sản xuất giống tôm càng xanh - NXB NN TP HCM, 127 trang.. - Nâng cao chất lượng tôm càng xanh cái giả và tỷ lệ biến thái ấu trùng tôm càng xanh toàn đực