Kỹ Thuật Nuôi, Tin tức

Liệu di truyền có thể cải thiện sức khỏe và tốc độ tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng nuôi ở mức độ nào?

Một loạt các công nghệ mới nổi gần đây và được phát triển được kỳ vọng sẽ làm cho tôm giống phát triển nhanh hơn hoặc có khả năng kháng lại các bệnh cụ thể cao hơn. Tuy nhiên, hiệu suất của các dòng cải tiến trong sản xuất ao nuôi thường không đáp ứng được kỳ vọng.

Chìa khóa để lựa chọn tăng trưởng hiệu quả ở tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là khả năng xác định mức độ biến đổi quan sát được là có tính di truyền © Shutterstock

Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) cho đến nay là loài giáp xác được nuôi rộng rãi nhất trên toàn thế giới, đồng thời cũng là loài được thuần hóa và chọn lọc di truyền cao nhất. Một số công ty tham gia lai tạo loài này đã tung ra các chiến dịch tiếp thị cung cấp các dòng tôm “cải tiến”, thường tập trung vào hai mục tiêu: tốc độ tăng trưởng và/hoặc khả năng kháng bệnh. Một số dòng trên thị trường được quảng cáo là vượt trội ở khía cạnh này hay khía cạnh khác, và một số được thể hiện là có hiệu suất trên trung bình đối với cả tăng trưởng và khả năng kháng bệnh.

Những cái tên gợi nhớ một cách mơ hồ đến các sản phẩm tăng cường năng lượng, như “Bolt”, “KongPower” và “Turbopower” từ Tôm nuôi trong nhà, “Fire Power” và “Dragon Power” từ Nghề nuôi trồng hải sản của Mỹ và “Sức mạnh Kona Bay” của Hendrix Genetics’ đều dễ dàng tìm thấy khi tìm kiếm các dòng tôm năng suất cao trên internet. Nhiều doanh nghiệp nuôi tôm có trại sản xuất giống của riêng họ và đang theo đuổi các mục tiêu chăn nuôi tương tự trên cơ sở nội bộ.

Tổng quan

Tăng trưởng là một mục tiêu rất dễ dàng đối với bất kỳ hoạt động nuôi trồng thủy sản nào, nhưng khi đánh giá điều gì khiến tôm vượt trội về sức đề kháng, chúng ta cần xem xét tôm được nuôi như thế nào. Mặc dù ngày càng có nhiều mối quan tâm đối với hệ thống nuôi RAS trong nhà ở một số quốc gia, nhưng phần lớn tôm nuôi được nuôi trong các ao mở được đổ đầy và thay nước thường xuyên từ các cửa sông, vịnh và sông xung quanh. Đây là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi đánh giá khả năng kháng bệnh trong môi trường sản xuất, bởi vì hầu hết các tác nhân gây bệnh cuối cùng đều xâm nhập vào các hoạt động nông nghiệp mặc dù có các biện pháp an toàn sinh học tốt nhất. Các loài chim, côn trùng thủy sinh, giáp xác chân chèo, hàu, vẹm và nhiều sinh vật khác đều có liên quan đến việc lây lan bệnh tôm từ ao này sang ao khác và từ trang trại này sang trang trại khác.

Một ví dụ gần đây liên quan đến ký sinh trùng nội bào vi bào tử trùng Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) có thể hạn chế nghiêm trọng sự tăng trưởng của tôm, làm tăng chi phí thức ăn và giảm sản lượng. EHP nổi lên ở châu Á và sau đó lan sang châu Mỹ, gây thiệt hại kinh tế nghiêm trọng ở nhiều nước sản xuất tôm. Nghiên cứu gần đây đã chứng minh chắc chắn rằng côn trùng thủy sinh có thể lây nhiễm EHP cho tôm và ngược lại (Dewangan và cộng sự, 2023). Trừ khi việc che các ao sản xuất bằng lưới chắn trở nên tiết kiệm, nếu không việc nhân giống để kháng EHP sẽ tiếp tục là ưu tiên hàng đầu. An toàn sinh học cũng thường xuyên bị tổn hại khi các nhà sản xuất buộc phải sử dụng nước chưa lọc hoặc chỉ được lọc một phần. Nuôi tôm thông thường cần lượng nước lớn nên khó lọc và loại bỏ mầm bệnh hoặc thậm chí nhiều sinh vật mang mầm bệnh thông thường.

Một số nhà cung cấp mô tả sự phát triển của các dòng tôm cải tiến tương tự như sự phát triển của di truyền gia cầm thương mại. Đây có thể là trường hợp đối với tốc độ tăng trưởng, nhưng một phép loại suy thực tế không kém dựa trên gà có thể là ưu thế của những con sống sót ở sân sau so với những con được nuôi công nghiệp, ít nhất là trong môi trường ngoài trời với ít sự kiểm soát đối với môi trường hoặc mầm bệnh có thể gặp phải.

Công nhân trang trại chuyển con giống tôm thẻ chân trắng sang ao nuôi

Tôm thẻ chân trắng dễ bị nhiễm nhiều loại bệnh nhất trong giai đoạn đầu của chu kỳ tăng trưởng, cả trong trại sản xuất giống và cả trong các ao nuôi mở, nơi mà mặc dù có các biện pháp an toàn sinh học tốt nhất, mầm bệnh cuối cùng vẫn có thể xâm nhập vào các hoạt động nuôi trồng © Greg Lutz

Các chương trình chọn lọc tôm đang được thực hiện như thế nào? Một loạt các phương pháp có giá trị, bao gồm lựa chọn chỉ số, đa đặc điểm và lựa chọn song song. Về cơ bản, Nhiều hoạt động đang áp dụng cái được gọi là lựa chọn song song, trong đó sự sống sót được lựa chọn (với sự hỗ trợ của mầm bệnh), sau đó là sự tập trung vào sự tăng trưởng. Một yếu tố phức tạp khi lựa chọn cả sức đề kháng và tăng trưởng liên quan đến việc kiểm soát mật độ. Tỷ lệ sống thấp trong một bể, lồng hoặc ao đầy tôm, thì mật độ thả sẽ giảm và làm tăng tốc độ tăng trưởng của từng cá thể. Mối quan hệ này đôi khi được giải thích là mối tương quan di truyền nghịch giữa tăng trưởng và khả năng kháng bệnh – ở tôm và nhiều loài thủy sản khác – nhưng nếu dữ liệu tăng trưởng có thể được điều chỉnh theo ảnh hưởng của mật độ thì chương trình chọn lọc có thể cho kết quả hữu ích hơn.

Các thuộc tính di truyền được phát triển và thể hiện trong các điều kiện được kiểm soát thường bị ẩn giấu trong các hoạt động nuôi tôm thực tiễn. Tôm được lai tạo để thể hiện tốc độ tăng trưởng nhanh thường đòi hỏi chất lượng nước tốt hơn, dinh dưỡng tối ưu và nồng độ oxy tăng cường để thể hiện tính ưu việt của chúng, vì vậy các nhà sản xuất thường không so sánh khập khiễng. Bí quyết là phát triển tôm có thể chịu đựng được các điều kiện trang trại hiện có (ngoài tỷ lệ cho ăn thấp hơn) mà vẫn thể hiện tốc độ tăng trưởng nhanh hơn. Một số nghiên cứu được tiến hành tập trung vào việc cải thiện khả năng chịu đựng của môi trường (Fu và Liu, 2022). Sự hiểu biết thấu đáo về sự cân bằng giữa khả năng đồng hóa của ao, tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm, và tỷ suất lợi nhuận tổng thể nên là cơ sở để áp dụng các dòng “cải tiến” về mặt di truyền.

Tôm thẻ chân trắng trưởng thành và con non

Theo Lutz, một số dòng L. vannamei có bán trên thị trường đang được chứng minh là có khả năng chống lại các tác nhân gây stress và mầm bệnh, nhưng trong một số trường hợp, khả năng chống lại một bệnh không nhất thiết phải tạo ra khả năng chống lại các bệnh khác. © Greg Lutz

Đâu là tốt nhất trên cả hai khía cạnh?

Một cách tiếp cận dường như đang thịnh hành ngày nay, được phản ánh trong việc cung cấp các giống tôm cải tiến “cân bằng”, liên quan đến việc phát triển các dòng riêng biệt được chọn lọc theo tốc độ tăng trưởng và sức đề kháng, sau đó lai chúng để thu được một phần ưu thế từ mỗi dòng. Điều này cũng dẫn đến các con lai tạo ra kết quả không nhất quán nếu được nông dân sử dụng làm con giống – có nghĩa là các nhà lai tạo tôm duy trì hoạt động kinh doanh của họ với doanh số bán hàng thường xuyên. Fu và cộng sự (2023) đã cho thấy những lợi ích tiềm năng từ cách tiếp cận như vậy vào đầu năm nay.

Việc lai các dòng riêng biệt cũng có ưu điểm là thiết lập lại giao phối cận huyết tích lũy. Vào giữa những năm 2010, một giả thuyết đã được đề xuất rằng suy thoái cận huyết do sinh sản tôm có quan hệ họ hàng cao từ các dòng thương mại đã góp phần làm bùng phát dịch bệnh ở một số nơi trên thế giới. Tuy nhiên, Castillo-Juarez và cộng sự (2018) đã chứng minh rằng mức độ giao phối cận huyết gia tăng dường như có tác động không đáng kể, nếu có, đối với khả năng kháng bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND). Năm 2015, de los Rios-Perez và cộng sự báo cáo rằng trên một loạt các mức cận huyết (0% đến 60,4%), cứ tăng 10 % trọng lượng thu hoạch cận huyết chỉ giảm 2,19% và tỷ lệ sống không thay đổi.

Một số dòng L. vannamei có sẵn trên thị trường đang được chứng minh là có khả năng chống lại các tác nhân gây stress và mầm bệnh, nhưng trong một số trường hợp, khả năng chống lại một bệnh không nhất thiết tạo ra khả năng chống lại các bệnh khác. Castillo-Juarez và cộng sự (2018) đã đánh giá tác động của AHPND trên dòng “kháng” có nguồn gốc từ một số chủng kháng vi rút gây hội chứng đốm trắng (WSSV) từ Ecuador và dòng “tăng trưởng” được tạo ra thông qua chọn lọc tại một trại sản xuất giống ở Mexico. Khả năng di truyền (đại diện cho phần hiệu suất vượt trội quan sát được dự kiến sẽ được truyền sang thế hệ tiếp theo) cho thời gian sống sót sau cảm nhiễm với Vibrio gây bệnh AHPND thấp, dao động từ 0,09 đến 0,18. Tuy nhiên, tỷ lệ sống quan sát được đối với dòng “kháng thuốc” cao hơn đáng kể so với tỷ lệ sống sót của dòng “tăng trưởng”, cho thấy rằng việc lựa chọn trước để kháng WSSV có thể đã gián tiếp cải thiện khả năng kháng AHPND. Điều này có thể hợp lý vì phản ứng miễn dịch của tôm và các loài decapod khác khá không đặc hiệu.

Ấu trùng tôm

Một số mầm bệnh trên tôm có thể truyền sang ấu trùng trong trại giống © Greg Lutz

Tuy nhiên, Veloso và cộng sự (2011) đã kiểm tra các kiểu biểu hiện gen ở hai chủng L. vannamei [một chủng kháng vi rút hội chứng taura (TSV) và một chủng khác nhạy cảm với nó] sau khi nhiễm vi rút đầu vàng (YHV). Mặc dù phản ứng phiên mã của hai dòng đối với nhiễm YHV khá khác nhau, nhưng mô hình chết là tương tự nhau, cả hai đều có tỷ lệ chết 100% sau ba ngày cảm nhiễm. Trong một nghiên cứu riêng biệt, sau khi kiểm tra tác động của vi rút hoại tử cơ truyền nhiễm (IMNV), TSV và WSSV trong một dòng L. vannamei sạch bệnh đặc hiệu (SPF), Prochaska và cộng sự (2022) đã xác định rằng khả năng kháng từng bệnh trong số ba bệnh có phần di truyền nhưng tính kháng di truyền đối với bất kỳ bệnh nào không phải là yếu tố dự báo mạnh mẽ khả năng kháng các bệnh khác.

Giai đoạn cải tiến tiếp theo

Hầu hết các tính trạng quan trọng về mặt thương mại trong sản xuất tôm đều được kiểm soát của nhiều gen riêng biệt, chỉ một số ít trong số đó có thể dẫn đến sự vượt trội đáng chú ý. May mắn thay, nguyên tắc chọn lọc bộ gen hiện đại cho phép phân tích đồng thời hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn gen trong bộ gen của một sinh vật (toàn bộ vật liệu di truyền) để phát triển một dữ liệu tổng thể. Điều này giúp có thể đánh giá mối quan hệ giữa hồ sơ di truyền và hiệu suất quan sát được trong các nghiên cứu liên kết trên toàn bộ bộ gen (GWAS). Thật không may, giống như hầu hết các công nghệ mới, việc mua thiết bị và chuyên môn cần thiết để thực hiện phương pháp này có thể khá tốn kém.

Bắt đầu từ giữa những năm 2000, phương pháp giải trình tự năng suất cao đã cho phép các nhà nghiên cứu sử dụng đa hình đơn nucleotide (SNP) làm chất đánh dấu để mô tả các gen quan trọng nhất đối với các đặc điểm cụ thể như tăng trưởng và khả năng kháng bệnh. SNP chỉ đơn giản đề cập đến các vị trí nhiễm sắc thể, được liên kết với các vùng mã hóa gen, thể hiện sự biến đổi trong một khối xây dựng DNA duy nhất. Santos và cộng sự (2018) đã xác định hàng nghìn SNP cụ thể phản ánh sự khác biệt ở từng con tôm thẻ chân trắng với tốc độ tăng trưởng cao hơn và thấp hơn, cũng như ở tôm khỏe mạnh và tôm không khỏe mạnh khi cảm nhiễm với WSSV. Sau đó, một nhóm các nhà nghiên cứu đã sử dụng một bộ gồm hơn 18.000 SNP để chứng minh khả năng ứng dụng của chọn lọc bộ gen đối với tính kháng WSSV ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei (Lillehammer và cộng sự 2020). Sau một thế hệ duy nhất, dòng được chọn của họ có tỷ lệ sống sót là 51%, so với 38% đối với dòng đối chứng ngẫu nhiên. Một con chip thương mại hiện nay cho phép phân tích khoảng 50.000 vị trí SNP trong bộ gen của tôm, nhiều vị trí trong số đó đã được liên kết với các đặc điểm khác nhau.

Mặc dù các phương pháp bộ gen cho phép đánh giá toàn diện về kiểm soát di truyền các tính trạng quan trọng, nhưng cũng tạo cơ hội để nghiên cứu các gen cụ thể. Một nhóm các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc gần đây đã xác định được SNPs trong loại protein kinase C delta và gen Rap-2a của protein liên quan đến ras có liên quan đáng kể đến tốc độ tăng trưởng ở hai quần thể tôm thẻ chân trắng L. vannamei độc lập (Yu và cộng sự 2019). Các nghiên cứu tiếp theo đã xác định tính đa hình của LvMMD2 liên quan đến trọng lượng cơ thể và một đột biến được gọi là MMD_5 giải thích cho hơn 10% sự thay đổi quan sát được về tốc độ tăng trưởng (Wang và cộng sự 2020, Lyu và cộng sự 2021).

Một số nghiên cứu khác đã được công bố gần đây về việc sử dụng các phương pháp bộ gen để giải quyết khả năng kháng bệnh ở tôm, đặc biệt là AHPND, và việc sử dụng phương pháp chọn lọc bộ gen mang lại nhiều cơ hội mới để cải thiện khả năng kháng bệnh ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei. ShuHui và XiLin (2020) phát hiện ra rằng sự đa dạng di truyền của các dấu hiệu kháng stress ở các quần thể hoang dã cao hơn đáng kể so với các đàn tôm được thuần hóa, cho thấy rằng chọn lọc bộ gen có thể kết hợp hiệu quả các nguồn gen đã bị bỏ qua trước đây vào các chương trình chọn lọc tôm.

Theo Giáo sư C Greg Lutz

Nguồn: https://thefishsite.com/articles/how-much-is-genetics-really-improving-the-health-and-growth-rates-of-farmed-vannamei-shrimp

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Bình Minh Capital

Xem thêm:

You cannot copy content of this page