Nghiên cứu đặc điểm sinh lý sinh sản và thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai tripneustes gratila (linnaeus, 1758)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

HOÀNG HÀ GIANG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ SINH SẢN VÀ THỬ
NGHIỆM SINH SẢN NHÂN TẠO CẦU GAI
Tripneustes gratila (Linnaeus, 1758)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành: Nuôi trồng thủy sản
Mã số: 60620301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS. LÊ MINH HOÀNG
2. TS. HUỲNH MINH SANG
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

KHOA SAU ĐẠI HỌC

PGS.TS. LẠI VĂN HÙNG
Khánh Hòa – 8/2014


i 
 

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh lý sinh
sản và thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai Tripneustes gratila (Linnaeus, 1758)”
là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công

trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này.
Tác giả luận văn

Hoàng Hà Giang


ii 
 

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý phòng
ban trường Đại học Nha Trang, Viện Nuôi trồng thủy sản, Khoa Sau Đại học, Trung
tâm Thí nghiệm và Thực hành, Tổ bảo vệ đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi được hoàn
thành đề tài. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TS. Lê Minh Hoàng và TS. Huỳnh
Minh Sang đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến sự giúp đỡ này.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn tới cán bộ viên chức tại Thư viện Viện Hải dương học
đã nhiệt tình giúp đỡ tôi những tài liệu cần thiết để thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy, cô giáo trong viện
Nuôi trồng thủy sản – Trường Đại học Nha Trang đã truyền đạt cho tôi những kiến
thức cơ làm cơ sở nền tảng cho tôi thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và tất cả bạn bè đã giúp
đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 25 tháng 6 năm 2014
Người thực hiện

Hoàng Hà Giang

iii 
 

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... vi
TÓM TẮT..................................................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN................................................................................................3
1.1. Đặc điểm sinh học của cầu gai Tripneustes gratilla ................................................3
1.1.1. Hình thái và phân loại............................................................................................3
1.1.2. Đặc điểm sinh sản ..................................................................................................4
1.1.3. Vai trò của cầu gai trong hệ sinh thái ....................................................................5
1.2. Đặc điểm sinh lý sinh sản của cầu gai ......................................................................5
1.2.1. Đặc điểm cấu tạo của tinh trùng ............................................................................5
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực của tinh trùng ................................................7
1.2.3. Đặc điểm cấu tạo trứng..........................................................................................9
1.3. Tình hình nghiên cứu cầu gai .................................................................................10
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................................10
1.3.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam .....................................................................14
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................16
2.1. Thời gian địa điểm và đối tượng nghiên cứu .........................................................16
2.2. Vật liệu nghiên cứu.................................................................................................17
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................17
2.3.1. Đặc điểm sinh lý sinh sản ....................................................................................17
2.3.1.1. Đặc tính lý học của tinh trùng cầu gai ..............................................................17
2.3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng lên hoạt lực tinh trùng .....................................18
2.3.1.3. Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu lên hoạt lực tinh trùng................................19

2.3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion (K+, Ca2+, Na+, Mg2+) lên hoạt lực tinh trùng .....19
2.3.2. Thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai ................................................................19
2.3.2.1. Phương pháp thụ tinh .......................................................................................19
2.3.2.2. Xác định tỉ lệ thụ tinh và tỉ lệ nở ......................................................................20
2.3.2.3. Quan sát quá trình phát triển phôi ....................................................................20


iv 
 

2.4. Phương pháp xử lý số liệu ......................................................................................20
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................21
3.1. Đặc điểm sinh lý sinh sản .......................................................................................21
3.1.1. Đặc tính lý học của tinh trùng cầu gai .................................................................21
3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng lên hoạt lực của tinh trùng .................................21
3.1.3. Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu lên hoạt lực tinh trùng...................................24
3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion (K+, Ca2+, Mg2+, Na+) lên hoạt lực của tinh trùng. 26
3.1.4.1. Ảnh hưởng ion K+ lên hoạt lực tinh trùng. .......................................................26
3.1.4.2. Ảnh hưởng của ion Ca 2+ lên hoạt lực tinh trùng .............................................27
3.1.4.3. Ảnh hưởng của ion Mg 2+ lên hoạt lực tinh trùng ............................................29
3.1.4.4. Ảnh hưởng của ion Na+ lên hoạt lực tinh trùng................................................31
3.2. Thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai Tripneustes gratila ....................................33
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................41
PHỤ LỤC ......................................................................................................................45


v 
 

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nồng độ thẩm thấu và ion trong dịch khoang cơ thể cầu gai khi bổ sung các
ion Mg2+, Ca2+, K+ .........................................................................................................12
Bảng 3.1. Đặc tính lý học của tinh trùng .......................................................................21
Bảng 3.2. Quá trình phát triển phôi của cầu gai Tripneustes gratila ............................33


vi 
 

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình thái ngoài của cầu gai Tripneustes gratilla (Linnaeus, 1758) ...............3
Hình 1.2. Cấu tạo của tinh trùng .....................................................................................6
Hình 1.3. Cấu tạo của trứng cầu gai ................................................................................9
Hình 1.4. Quá trình phát triển phôi ở cầu gai ...............................................................10
Hình 2.1. Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu....................................................................16
Hình 2.2. Cá thể cầu gai trước và sau khi giải phẫu ......................................................18
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng lên hoạt lực tinh trùng ..................................23
Hình 3.2. Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu lên hoạt lực tinh trùng.............................25
Hình 3.3. Ảnh hưởng của ion K+ lên hoạt lực tinh trùng ..............................................27
Hình 3.4. Ảnh hưởng của ion Ca2+ lên hoạt lực tinh trùng ...........................................29
Hình 3.5. Ảnh hưởng của ion Mg2+ lên hoạt lực tinh trùng ..........................................30
Hình 3.6. Ảnh hưởng của ion Na+ lên hoạt lực tinh trùng.............................................32
Hình 3.7. Các giai đoạn phát triển phôi của cầu gai ......................................................36


vii 
 

TÓM TẮT

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 12/2013 đến tháng 6/2014, trên loài cầu gai
Trippneustes gratila (Linnaeus, 1758). Mục tiêu của nghiên cứu là tìm ra đặc điểm
sinh lý sinh sản của cầu gai, và thử nghiệm sinh sản nhân tạo loài này. Thông qua các
quan sát về ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng, áp suất thẩm thấu, nồng độ các ion để đánh
giá các đặc điểm sinh lý tinh trùng. Quan sát về ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng kiểm tra
5 mức pha loãng 1:1; 1:25; 1:50; 1:100; 1:200 (tinh dịch:nước biển nhân tạo), tỉ lệ pha
loãng tốt nhất được dùng để tiến hành các quan sát về áp suất thẩm thấu, các ion. Quan
sát về ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu kiểm tra 5 mức áp suất 100, 200, 300, 400 và
500 mOsm/kg. Quan sát ảnh hưởng của ion kiểm tra 4 ion K+, Na+, Ca2+ , Mg2+ với các
nồng độ 0,2M; 0,4M; 0,6M và 0,8M. Kết quả cho thấy, tỉ lệ pha loãng tốt nhất cho
tinh trùng cầu gai là 1:50, vận tốc của tinh trùng sau khi pha loãng 3s là
126,33±0,67µm/s và phần trăm hoạt lực là 95,67±0,67%. Áp suất thẩm thấu phù hợp
nhất cho tinh trùng cầu gai là 500 mOsm/kg, tinh trùng có hoạt lực với vận tốc đạt
94,33±2,72µm/s. Nồng độ ion phù hợp nhất cho tinh trùng là K+ 0,4M; Ca2+ 0,8M;
Mg2+ 0,2M; Na+ 0,2M. Trong khi đó thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai, kết quả
cho thấy, tỉ lệ thụ tinh đạt 84,8%. Quá trình phát triển phôi trải qua 11 giai đoạn và sau
65 giờ phôi phát triển thành giai đoạn tiền ấu trùng, tỉ lệ nở đạt 80,7%.
Từ khóa: Cầu gai, Tripneustes gratila, tinh trùng, hoạt lực, phát triển phôi


1 
 

MỞ ĐẦU
Tripneustes gratilla (Linnaeus, 1758) là loài cầu gai nhiệt đới có giá trị kinh tế
với tốc độ tăng trưởng cao [26]; [36]. Từ lâu, ở nhiều nơi trên thế giới người ta đã biết
sử dụng tuyến sinh dục cầu gai để chế biến các món ăn có lợi cho sức khỏe, cầu gai
được chế biến thành các món ăn như ăn sống với chanh, hay các món sashimi, susi.

Tại Nhật Bản, trứng của nó có thể giá bán lẻ với giá 450$/kg [52]. Ngoài giá trị thương
mại, cầu gai còn có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái, cùng với san hô, sao biển gai
chúng tạo nên mắt xích quan trọng trong chu trình thức ăn của rạn san hô [6].
Việc khai thác ồ ạt, đã gây ra sự sụt giảm đáng kể năng suất của cầu gai toàn cầu
[41]. Sự suy giảm trong khai thác ngoài tự nhiên đã cho thấy sự quan tâm ngày càng
tăng trong việc tăng giá trị thương mại của cầu gai thông qua việc nuôi trồng và bảo vệ
nguồn lợi. Trong đó việc tìm ra các các thông số môi trường tối ưu cho tăng trưởng,
sinh sản và thụ tinh ở cầu gai có vai trò quan trọng. Tại các vùng biển nhiệt đới, cầu
gai Tripneustes gratilla có tốc độ tăng trưởng nhanh và giá trị kinh tế cao, do đó có thể
là một loài tiềm năng cho việc phát triển nuôi trồng loài này tại các nước nhiệt đới ven
biển. Và đang được coi là mục tiêu nuôi trồng ở một số nước, như Úc, Philippines
[26]; [35]; [41]; [46], được sản xuất với số lượng nhỏ ở Nhật Bản [12]; [46]. Tuy
nhiên, việc thiếu các dữ liệu liên quan đến điều kiện nuôi tối ưu, các thông số phù hợp
cho tăng trưởng, sinh sản, và phát triển đang hạn chế việc phát triển nuôi đối tượng
này [14].
Đã có nhiều nghiên cứu về đặc điểm sinh lý sinh sản của cầu gai Tripneustes
gratila được thực hiện: nghiên cứu về vòng đời của cầu gai [59] nghiên cứu về thụ tinh
và phát triển phôi [57]; [42]; [38] nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng tới phát triển và
biến thái của ấu trùng [41], hướng dẫn chu kỳ phát triển của tuyến sinh dục và cách
làm tiêu bản [60]; ảnh hưởng của canxi lên hoạt lực của tinh trùng cầu gai [13], sự tiếp
cận của tinh trùng và trứng hình thành giao tử [15], ảnh hưởng của axit hóa đại dương
làm giảm tỉ lệ thụ tinh của cầu gai [30]; ảnh hưởng của các ion kim loại nặng lên hoạt
lực của tinh trùng cầu gai [50]. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu tìm ra đặc điểm
sinh lý sinh sản và thử nghiệm sinh sản nhân tạo loài này rất hạn chế.
Tại vịnh Nha Trang, cầu gai Tripneustes gratila (Linnaeus, 1758) là loài phân bố
phổ biến, và có giá trị kinh tế cao, người ta thường khai thác nhóm cầu gai có đường
kính 65 – 130mm trong đó nhóm 90 – 100 mm chiếm ưu thế. Những năm 1990 trở lại


2 

 

đây, cầu gai Tripneustes gratilla trở thành một sản phẩm quan trọng của nghề cá tại
Việt Nam, và chúng bị khai thác ồ ạt để xuất khẩu sang các nước như Nhật Bản, Đài
Loan … [3]. Theo Ngô Trọng Lư [65] chỉ riêng trong năm 1993 ở Nha Trang đã khai
thác được 500 tấn cầu gai cả vỏ, 30 tấn trứng xuất khẩu. Trứng của cầu gai có hàm
lượng prôtêin cao (20 - 25%), bổ dưỡng, dùng để chế biến món trứng sống Sushi của
người Nhật Bản và trứng sống ăn với mù tạt trong các nhà hàng ở Việt Nam. Nhưng
hiện nay, các nghiên cứu về cầu gai Tripneustes gratila tại Việt Nam còn hạn chế, do
sản lượng khai thác chủ yếu ngoài tự nhiên nên việc nuôi trồng đối tượng này còn
chưa được chú ý.
Xuất phát từ yêu cầu trên “Nghiên cứu đặc điểm sinh lý sinh sản và thử
nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai Tripneustes gratila (Linnaeus, 1758)” được thực
hiện:
Đề tài được thực hiện với các nội dung sau:
- Đặc điểm sinh lý sinh sản
+ Đặc tính lý học của tinh trùng cầu gai
+Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng lên hoạt lực tinh trùng
+Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu lên hoạt lực tinh trùng
+Ảnh hưởng của nồng độ ion (K+, Ca2+, Na+, Mg2+) lên hoạt lực tinh trùng
- Thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu gai Tripneustes gratila
Mục tiêu tổng thể: Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra đặc điểm sinh lý sinh
sản của cầu gaivà thử nghiệm sinh sản nhân tạo loài này.
Mục tiêu cụ thể: Kéo dài thời gian sống và khả năng hoạt lực của tinh trùng cầu
gai khi ra ngoài môi trường nhằm tăng tỉ lệ thụ tinh của tinh trùng phục vụ cho sản
xuất giống nhân tạo loài cầu gai này. Kiểm tra tỉ lệ thụ tinh và tỉ lệ nở trong điều kiện
nhân tạo tại Việt Nam.
Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu có tác dụng chỉ ra những điều kiện tối ưu cho hoạt
lực của tinh trùng cầu gai và sự thành công của việc thử nghiệm sinh sản nhân tạo. Các
kết quả của nghiên cứu sẽ được dùng làm tiền đề cho các nghiên cứu về các loài cầu

gai khác ở Việt Nam.
Do thời gian và vốn kiến thức còn hạn chế nên bài báo cáo này không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Kính mong đón nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn
để báo cáo này được hoàn chỉnh hơn.


3 
 

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Đặc điểm sinh học của cầu gai Tripneustes gratilla
1.1.1. Hình thái và phân loại
Ngành: Echinodermata
Lớp: Echinoidea
Bộ: Temnopleuroida
Họ: Toxopneustidae
Giống: Tripneustes
Loài: Tripneustes gratilla (Linnaeus, 1758)

Hình 1.1. Hình thái ngoài của cầu gai Tripneustes gratilla (Linnaeus, 1758)
Cầu gai Tripneustes gratilla, ở Việt Nam, tên thường gọi là cầu gai sọ dừa hay
nhum sọ, là loài cầu gai lớn nhanh và có giá trị kinh tế [3].
“ Cơ thể đối xứng dạng hình cầu, tảo ra xung quanh với nhiều gai nhỏ nên còn có
thêm tên gọi là nhím biển hay cà nhim. Cực tiếp xúc với giá thể là cực miệng, trên cực
đối miệng có 5 tấm mắt xếp xen kẽ với 5 tấm sinh dục lớn hơn bao quanh hậu môn.
Cầu gai có 1 cơ quan đặc biệt là đèn aritstot do các tấm xương kết thành” [1], màu sắc
của các gai thay đổi từ trắng đến nâu đồng [3]. Đường kính từ 75 – 100 mm, chiều cao
40 – 60 mm [5], cá thể trưởng thành có thể đạt đường kính từ 10 – 15 cm, chúng
thường được tìm thấy ở các vùng nước có độ sâu 2-3 m trở lên [53]. Thức ăn của

4 
 

chúng chủ yếu là các loài tảo, cỏ biển, tảo bẹ, san hô, mảnh vụn chất hữu cơ và sinh
vật nhỏ [1]. Trên thế giới, chúng phân bố chủ yếu tại các vùng biển thuộc Ấn Độ
Dương, Hawaii, Biển Đỏ [54].
Ở Việt Nam, chúng phân bố phổ biến tại các vùng biển Quảng Ninh, Hải Phòng,
Quảng Nam, Đà Nẵng, Phú Yên, Khánh Hòa … [3].
1.1.2. Đặc điểm sinh sản
Trứng từ con cái được phát tán vào nước kết hợp với tinh trùng từ con đực, sự
thụ tinh xảy ra trong môi trường nước. Sau khi thụ tinh, trứng phát triển thành phôi và
trải qua các quá trình phân chia để phát triển thành ấu trùng. Kích thước trung bình của
trứng koảng 100-150 microns, và kích thước trung bình của tinh dịch là khoảng 1 × 5
microns cộng với đuôi. Tuổi sinh sản lần đầu từ 2-5 năm [55].
Mùa vụ sinh sản: Tại Đài Loan, cầu gai Tripneustes gratilla thành thục sinh dục
vào tháng 9 – 11, sinh sản nở rộ vào tháng 12 [64]. Tại Nha Trang, tuyến sinh dục bắt
đầu chín muồi vào tháng 7 – 8 và đạt cực đại vào tháng 10, sinh sản kéo dài từ tháng 8
tới tháng 12 [3].
Các giai đoạn phát triển của tuyến sinh dục
Giai đoạn I: giai đoạn nghỉ
Bao gồm những cá thể non hoặc mới sinh sản xong, tinh sào và noãn sào là một dải
mỏng màu nâu sậm nằm ở mặt phẳng xích đạo của các miền gian, rất khó phân biệt đực
cái trong giai đoạn này. Đối với các cá thể cầu gai mới sinh sản xong, thành của nang
trứng chứa noãn bào hay tinh bào thường nhăn nheo, bên trong chứa các tế bào trứng hoặc
tinh trùng còn sót lại và sẽ được hấp thụ vào cơ thể qua các tế bào thực bào [3].
Giai đoạn II: giai đoạn phục hồi
Tuyến sinh dục kéo dài ra hai cực, tinh sào hay noãn sào chứa các tế bào tinh bào
hay noãn bào căng tròn, vách của chúng bằng phẳng và bắt đầu xuất hiện các tế bào

sinh dục giai đoạn III, nằm ở ngoại vi của noãn hay tinh sào [3].
Giai đoạn III: giai đoạn thành thục
Tuyến sinh dục dày lên và đồng thời dài ra về phía 2 cực, có màu kem hoặc màu
hồng nhạt. Màng bao tuyến sinh dục và vách nang chứa tế bào sinh dục vẫn còn mỏng,
tuyến sinh dục lúc này mềm nhão. Các noãn gia tăng kích thước, có nhân và hạt nhiễm


5 
 

sắc rất rõ, các noãn có kích thước không đều nhau, thường có dạng hình cầu dài. Các
tinh trùng bắt đầu có đuôi và hoạt động [3].
Giai đoạn IV: giai đoạn chín muồi
Tuyến sinh dục đạt kích thước tối đa, mọng, chắc, đụng đến hai cùng cực, mặt
tiếp xúc với vỏ phủ kín các miền gian, bề dày vun cao làm cho tuyến sinh dục giai
đoạn này có dạng hình múi cam, tuyến sinh dục cái có màu kem tươi, tuyến sinh dục
đực có màu vàng kem. Các noãn đạt kích thước tối đa, có dạng hình cầu khá đồng đều,
tinh trùng hoạt động mạnh và thường nằm ở trung tâm của nang chứa tinh [3].
1.1.3. Vai trò của cầu gai trong hệ sinh thái
Cầu gai có vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái rạn san hô, là một mắt xích
quan trọng trong chuỗi thức ăn. Tuy nhiên, khi số lượng tăng, nó có thể phá hủy hệ
sinh thái cỏ biển, làm xói mòn rặng san hô, như đã xảy ra tại vùng biển Caribbean
trong những năm 1980 trong khi mật độ lên tới 80con/m2, cầu gai cũng được cho là đã
gây ra sự xói mòn của các rạn san hô ở các vùng biển phía đông Thái Bình Dương,
Kenya và biển Đỏ. Nhưng nếu số lượng của chúng giảm sút gây thiệt hại cho các loài
ăn thịt chúng cũng như con người và các rạn san hô [55]. Số lượng cầu gai giảm đẩy
nhanh tốc độ phát triển của cỏ biển, làm che phủ các rạn san hô, gây mất cân bằng hệ
sinh thái và hủy hoại đời sống của hệ sinh thái rạn san hô, lợi dụng điều này, năm
2011, các nhà khoa học đã thả 1.000 cá thể cầu gai xuống vịnh Kaneohe Bay để đối
phó với loại rong biển ngoại lai thuộc giống Kappaphycus nhập từ Hawaii đang gây ra

nạn “smothering seaweed” tại vịnh này [62].
1.2. Đặc điểm sinh lý sinh sản của cầu gai
1.2.1. Đặc điểm cấu tạo của tinh trùng
Tương tự như các loài động vật khác, cấu tạo tinh trùng cầu gai cũng gồm 3
phần: phần đầu, phần cổ và phần đuôi [61] ( Hình 1.2).
Phần đầu: Đầu tinh trùng là phần có khả năng kích thích trứng và chuyển vật
chất di truyền vào trong trứng. Hình thái của đầu tinh trùng khác nhau tùy loài, có thể
là hình đa giác, hình xoắn (ở cá sụn) hay hình ovan [2]. Đầu tinh trùng thường rất to so
với phần cổ và đuôi. Trên cùng của đầu, nằm ngang dưới màng là thể đỉnh. Thể đỉnh
có hình như chiếc mũ trùm xuống phía dưới, trong nó chứa enzyme Hialuronidaza có
tác dụng hòa tan màng tế bào trứng mở đường cho tinh trùng xâm nhập vào khi thụ


6 
 

tinh. Thể đỉnh do bộ máy Golgi tạo thành. Nhân tinh trùng nằm dưới thể đỉnh, rất to và
đông dặc, chứa nguyên liệu di truyền của giao tử đực. Bao quanh nhân và thể đỉnh là
một lớp tế bào chất mỏng [4].
Phần cổ: Phần cổ tinh trùng tương đối ngắn, cách đầu bằng một lớp màng mỏng.
Trong cổ chứa trung tử đầu và trung tử đuôi nằm vuông góc với nhau. Từ trung tử đuôi
phát ra các sợi trục của tinh trùng. Trung tử đầu đóng vai trò quan trọng trong quá
trình phân chia trứng đã được thụ tinh [4].
Phần đuôi: Phần đầu của đuôi tinh trùng là vòng xoắn ty thể. Ty thể là bào quan
mang các enzyme oxy hóa và enzyme oxyphotphorin hóa do vậy nó có liên quan đến
quá trình hoạt động và chuyển hóa năng lượng của tinh trùng. Phần cuối của đuôi gồm
10 đôi sợi trục, 1 đôi phân bố ở giữa và 9 đôi ở ngoại vi. Đuôi đảm bảo cho tinh trùng
hoạt động. Sự di chuyển được thực hiện bằng cách chuyển động co duỗi lượn sóng và
chuyển động đập của đuôi [4].

Hình 1.2. Cấu tạo của tinh trùng [59]
Đặc điểm hoạt lực: Hoạt lực của tinh trùng phụ thuộc vào đặc điểm của loài,
mức độ thành thục của nó và điều kiện môi trường mà nó đang sống. Sự chuyển động
và thời gian hoạt lực của tinh trùng có thể giúp đánh giá được chất lượng tinh trùng.
Để đánh giá mức độ chuyển động của tinh trùng sau khi cho vào nước để hoạt hóa,
dựa vào các mức độ sau [7]:
Mức 5: Tất cả tinh trùng đều chuyển động tiến thẳng.
Mức 4: Đa số tinh trùng chuyển động tiến trong hiển vi thường thấy chỉ có một
số ít tinh trùng dao động.
Mức 3: Số tinh trùng chuyển động ít hơn số tinh trùng dao động, đã có một số
tinh trùng bất hoạt.


7 
 

Mức 2: Rất ít tinh trùng chuyển động tiến, một số ít chuyển động dao động, ba
phần tư số tinh trùng không chuyển động.
Mức 1: Tất cả tinh trùng không chuyển động.
Năng lượng cung cấp cho sự hoạt lực của tinh trùng chủ yếu dựa vào sự phân giải
glucid, năng lượng dự trữ của tinh trùng. Sự hoạt lực là tiêu chuẩn quan trọng nhất để
xác định sức sống của tinh trùng [8].
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực của tinh trùng
Áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu của môi trường ảnh hưởng rất lớn đến sức sống của tinh trùng.
Sự thay đổi áp suất thẩm thấu làm cho tế bào tinh trùng bị trương lên hoặc co rút lại,
dẫn đến sự tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu ở hầu hết các loài cá xương nước ngọt cũng
như nước biển. Do vậy tìm ra áp suất thẩm thấu phù hợp với tinh trùng là một yếu tố
quan trọng để tăng hoạt lực và khả năng thụ tinh của tinh trùng.
Đối với cá biển, áp suất thẩm thấu của tế bào chất tinh trùng tương đương với

dung dịch nước muối NaCl 0,75%, thấp hơn so với áp suất thẩm thấu của nước biển.
Khi vào nước biển tinh trùng của cá biển có khả năng điều hòa áp suất thẩm thấu để tế
bào chất của nó không bị mất nước, nhanh chóng thích nghi với điều kiện môi trường.
Tinh trùng cá biển không có khả năng điều hòa áp suất thẩm thấu khi chúng ở môi
trường có áp suất thẩm thấu nhỏ hơn áp suất thẩm thấu của tế bào chất của chúng,
nghĩa là không chống được sự xâm nhập của nước vào tế bào chất [8].
Tỉ lệ pha loãng
Pha loãng cho phép tất cả các tinh trùng được kích hoạt cùng một lúc và tránh sai
sót trong trường hợp quan sát với mật độ tinh trùng cao. Điều này đặc biệt quan trọng
trong các loài có mật độ tinh trùng cao và tinh trùng chuyển động nhanh chóng. Pha
loãng tinh trùng sẽ làm giảm mật độ của tinh trùng nếu mật độ quá dày sẽ ảnh hưởng
đến khả năng bơi của tinh trùng do nó phải cạnh tranh cao trong một không gian hẹp,
điều này sẽ khiến cho tinh trùng tiêu hao năng lượng lớn và mau chết hơn. Nhưng mật
độ thưa quá cũng làm giảm khả năng thụ tinh tinh của tinh trùng do quãng đường
chúng phải bơi để gặp trứng xa hơn. Do đó tỉ lệ pha loãng tối ưu là một yếu tố quan
trọng để tinh trùng hoạt lực tốt [19].


8 
 

Các ion
Trong các nghiên cứu về tinh dịch cá người ta đã chỉ ra các ion có vai trò quan
trọng trong kích hoạt tinh trùng hoạt động đó là K+, Ca2+, Na+, Mg+, Cl-. Tinh trùng
nhạy cảm với ion kim loại hóa trị 2 và 3 hoặc acid, sự có mặt của các ion này làm cho
tinh trùng kết vào nhau. Ở môi trường kiềm hóa tinh trùng hoạt động tích cực hơn
nhưng mau chóng hết năng lượng và chóng chết [4].
Na+ ion được biết là có một vai trò thứ yếu trong việc kích hoạt và điều chỉnh
hoạt lực của tinh trùng cá và động vật không xương sống. Thật vậy, không nhiều tài
liệu có thể được tìm thấy về vấn đề này và chỉ gần đây vai trò của Na+ mới được

chứng minh trong hoạt lực và điều chỉnh tinh trùng của cá trích [16].
Nhiệt độ
Trong phạm vi nhiệt độ thích hợp thì tốc độ hoạt động của tinh trùng tăng khi
nhiệt độ tăng nhưng thời gian sống của tinh trùng sẽ ngắn lại, vì nhiệt độ tăng làm tăng
nhanh quá trình oxy hóa vật chất trong tinh trùng và sự tiêu hao năng lượng tăng lên.
Tuy nhiên nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép của phạm vi thích hợp thì tinh
trùng nhanh chóng mất khả năng hoạt lực và chết. Ở nhiệt độ thấp sự hoạt lực của tinh
trùng bị ức chế và tăng thời gian sống của tinh trùng [8].
Tinh trùng có thể duy trì khả năng thụ tinh của mình khá lâu nếu được giữ ở nhiệt
đô thấp 0 – 4oC. Dựa vào những đặc điểm này người ta đã tiến hành phương pháp bảo
quản tinh trùng ở nhiệt độ thấp để kéo dài tuổi thọ của tinh trùng [7].
Ánh sáng:
Nếu chiếu trực tiếp ánh sáng mặt trời sẽ có tác dụng xấu đối với tuổi thọ của tinh
trùng do hiệu ứng quang hợp của tia tử ngoại và hiệu ứng nhiệt quang của tia hồng
ngoại làm tăng sức hoạt lực của tinh trùng lên nhưng lại rất nhanh chết [8].
Độ pH
Tinh trùng cầu gai không thể bơi trong tuyến sinh dục vì CO2 cao trong tinh dịch
duy trì pH axit (7.2) đối với nước biền, trong khi vận động của những sợi trục không
thể hoạt động trong pH dưới 7.3, hoạt động sinh sản làm tăng pH và kích thích tinh
trùng vận động. Đối với loài sao biển Asterina pectinifera, sự gia tăng phosphoryl hóa


9 
 

nội bào gây ra độ pH cần thiết của các protein axonemal cần thiết để kích hoạt các roi
của tinh trùng loài này [16].
Mùa vụ sinh sản
Mùa vụ sinh sản cũng ảnh hưởng lớn đến hoạt lực của tinh trùng. Càng về cuối
mùa sinh sản mật độ của tinh trùng càng giảm và khả năng hoạt lực cũng kém hơn.

Vào cuối mùa sinh sản tinh trùng sẽ bị lão hóa như thay đổi hình thái học, giảm khả
năng hoạt lực.
1.2.3. Đặc điểm cấu tạo trứng
Không giống như trứng của nhiều loài động vật khác, trứng cầu gai đã hoàn
thành giảm phân và được đẩy ra cực cầu thể cực trong buồng trứng để sản xuất một
giao tử đơn bội [56]. Trứng cầu gai là trứng đồng hoàng, có lượng noãn hoàng tương
đối nhiều và phân bố đồng đều khắp trong tế bào trứng. Trứng chưa thụ tinh là một tế
bào đơn bào, chứa một hạt nhân và tế bào chất. Sự khác biệt trong kích cỡ của trứng so
với một tế bào lưỡng bội bình thường là hoàn toàn do các tế bào chất, chứa đầy
ribosome, mRNA, ti thể, vv, cùng với noãn hoàng, được sử dụng như một nguồn năng
lượng cho phôi. Bên ngoài là môt lớp màng tế bào đặc biệt, màng bán thấm vitelline,
hoặc "lớp vitelline", tiếp xúc trực tiếp với màng tế bào là một lớp hạt có đường kính
khoảng 1mm gọi là "hạt vỏ" [61]. Cấu tạo trứng được mô tả qua hình 1.3

Hình 1.3. Cấu tạo của trứng cầu gai


10 
 

Quá trình phát triển phôi
Trứng cầu gai thuộc loại trứng điều hòa, tức là khi trứng phân cắt từ 2 – 4 phôi
bào, nếu tách riêng mỗi phần có thể phát triển thành một cơ thể toàn vẹn. Trứng phân
cắt hoàn toàn đều, các phôi bào mới hình thành có kích thước bằng nhau, phôi nang có
xoang rỗng ở giữa, thành gồm một lớp tế bào hay nhiều lớp tế bào, các tế bào bên
ngoài có tiêm mao giúp cho phôi vận động trong nước. Phôi vị được hình thành theo
phương thức lõm vào [4].

Hình 1.4. Quá trình phát triển phôi ở cầu gai [63]
1.3. Tình hình nghiên cứu cầu gai

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Sinh lý sinh sản đặc điểm đặc trưng của cơ thể sống, trong đó, việc sử dụng động
vật da gai cho các mô hình nghiên cứu về sự sinh sản được coi là cách tốt nhất để
khám phá các phân tử tham gia vào quá trình thụ tinh cũng như con đường tiến hóa để
dẫn đến sự biệt hóa ở những sinh vật cao hơn [11].


11 
 

Các loài động vật thủy sản, từ da gai đến cá xương đều có chung đặc tính là thụ
tinh trong nước. Tinh trùng của các nhóm này, có đặc tính sinh lý đặc biệt liên quan
đến cơ chế thụ tinh và các dạng trứng khác nhau cho phép tinh trùng có điều kiện sinh
lý học đặc biệt để thụ tinh tốt nhất [16].
Một trong những câu hỏi lớn của quá trình thụ tinh là làm sao để tinh trùng thụ
tinh cho trứng của cùng một loài mà không bị nhầm lẫn với loài khác? Trong quá trình
thụ tinh của sao biển, tinh trùng được kích hoạt để đi qua các phản ứng acrosome, một
quá trình quan trọng trong thụ tinh. Sáu loài sao biển đã được sử dụng trong nghiên
cứu này: Asterias amurensis, Asterias rubens , Asterias forbesi, Aphelasterias
japonica, Distolasterias Nipon, và Asterina pectinifera. Xét nghiệm phản ứng
acrosome chỉ ra rằng phản ứng acrosome có thể được gây ra trên các loài trong phân
họ Asteriinae. Các xét nghiệm thụ tinh chéo chỉ ra rằng sao biển có thụ tinh đặc hiệu.
Đó là do phản ứng acrosome, một trong những bước cuối cùng trong quá trình thụ
tinh, trước khi tinh trùng xâm nhập vào trứng [40].
Phản ứng acrosome đã được phát hiện đầu tiên trong cầu gai, sao biển và các
động vật biển khác do JC Dan, đầu những năm 1950. Đối với cầu gai, phản ứng
acrosome liên quan đến sự đi vào của các dòng Na+ và Ca2+, và sự đi ra của các dòng
H+ và K+ qua các kênh trao đổi ion [11]. Tuy nhiên, để trải qua phản ứng acrosme, tinh
trùng phải vận động để gặp và thụ tinh cho trứng, một đặc tính sinh lý đặc biệt của tinh
trùng. Nếu coi khoảng cách mà tinh trùng cầu gai phải vượt qua để thụ tinh cho trứng là

1cm thì tinh trùng phải bơi một quãng đường gấp 50 lần chiều dài của chúng để đến được
với trứng . Vận động được coi là “dấu ấn sinh học” đặc trưng nhất sử dụng cho nghiên
cứu chất lượng tinh trùng, một đặc điểm của sinh lý tinh trùng, và các phân tích về sinh lý
có thể không chỉ ra được tình trạng thật sự của tinh trùng nhưng trong một số trường hợp
nó đưa ra các giải pháp phù hợp nhất để tinh trùng thụ tinh với trứng [16].
Từ lâu, đã có nhiều nghiên cứu tiến hành nhắm xác định các yếu tố tác động đến
vận động của tinh trùng cầu gai. Một nghiên cứu về ảnh hưởng của nồng độ pH lên
vận động của tinh trùng loài cầu gai Strongylocentrotus purpuratus. Kết quả cho thấy,
khi pH tinh trùng giảm khi nồng độ K+ trong tế bào được nâng cao hơn giá trị sinh lý
của tinh trùng là 10 mM, hoặc khi thiếu Na+ trong nước biển gây ra suy hô hấp và ức
chế vận động của tinh trùng [43].


12 
 

Trong nghiên cứu về sự axit hóa đại dương làm giảm khả năng thụ tinh của cầu
gai Heliocidaris erythrogramma , Havenhand và ctv [30] đã sử dụng mức pH 8,1 đối
chứng và pH 7,7 đại diện cho nước biển bị axit hóa. Kết quả cho thấy, tại mực pH 7,7
tốc độ tinh trùng giảm 11,7% và vận động giảm 16,3%, tỉ lệ thụ tinh thành công
24,9%, tỉ lệ phôi phát triển thành ấu trùng thấp hơn 25,9%.
Do đặc điểm cấu tạo cơ thể dạng cầu, bên trong là xoang chứa dịch cơ thể có
nồng độ thẩm thấu, nồng độ ion và thành phần ion tương tự như môi trường nước biển.
Sự thay đổi về độ mặn hay thành phần các ion trong nước biển sẽ dẫn đến sự thay đổi
đáng kể trong dịch khoang của cơ thể cầu gai. Trong nghiên cứu của mình, Carolina và
ctv [17] đã chỉ ra nồng độ các ion trong dịch khoang cơ thể loài cầu gai Echinometra
lucunter khi thay đổi độ mặn trong nước biển từ 25 ppt, lên 35 ppt và45 ppt gây ra sự
thay đổi nồng độ các ion K+, Ca2+ và Mg2+ trong nước biển cũng như dịch khoang cơ
thể của loài này (bảng 1.1).
Bảng 1.1. Nồng độ thẩm thấu và ion trong dịch khoang cơ thể cầu gai khi bổ sung

các ion Mg2+, Ca2+, K+
Thông số đánh giá

Cation bổ sung
Mg2+

Ca2+

K+

Nồng độ thẩm thấu và ion
Osmolality
(mOsm/kg
H2O)

CF (nước biển)

Na+(mM)

CF (nước biển)

CF gradient

CF gradient
-

Cl (mM)

CF (nước biển)
CF gradient

Mg2+(mM)

CF (nước biển)
CF gradient

2+

Ca (mM)

CF (nước biển)
CF gradient

K+(mM)

CF (nước biển)
CF gradient

808 ± 7 (785)

801 ± 13 (753)

839 ± 5 (801)

28*

21

59*

345 ± 5 (335)

345 ± 6 (330)

356 ± 16 (333)

-10

-10

1

398 ± 25 (408)

376 ± 5 (392)

409 ± 7 (401)

28

6

39*

47.8 ± 1.2 (53.3)

39.4 ± 2.3 (39.8)

45.3 ± 1.3 (38.9)

1.4

-7*

-1.1

9.4 ± 0.1 (6.9)

9.3 ± 0.2 (7.0)

10.6 ± 0.3 (9.6)

2.6*

3.8*

2.5*

10.7 ± 0.3 (7.2)

9.5 ± 0.5 (7.3)

10.5 ± 0.3 (10.2)

3*

1.8*

2.8*

Ghi chú: dấu sao ở các giá trị trên hàng và cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa;
CF: dịch khoang cơ thể


13 
 

Nghiên cứu về nồng độ các ion trong dịch khoang cơ thể có vai trò quan trọng
trong việc tìm ra các nồng độ các ion ảnh hưởng đến hoạt lực của tinh trùng cầu gai.
Tuy nhiên, không có nhiều nghiên cứu chỉ ra tác động của các ion lên vận động của
tinh trùng cầu gai. Tinh trùng cầu gai vận động mạnh khi pha loãng trong nước biển
nhưng thời gian vận động thì có hạn, quá trình trao đổi chất cũng như khả năng thụ
tinh của tinh trùng giảm dần theo thời gian [48]. Nguyên nhân được cho là do hàm
lượng nhỏ các ion kim loại nặng trong nước biển tác động lên các enzyme hô hấp của
tinh trùng [44]; [45]. Rothschild và Tuft [44] báo cáo rằng số lượng nhỏ (4 x l0-5 M)
của CuCl2 hoặc ZnCl2 thêm vào mật độ tinh trùng (> 4 x 108 tinh trùng / ml) của loài
cầu gai Echinus esculentus làm tăng mức độ tiêu thụ 02, nhưng không có làm giảm hô
hấp của tinh trùng ở mật độ ít hơn (<4 x 108 tinh trùng / ml) và không tác động lên vận
động của tinh trùng. Mohri phát hiện ra rằng CuCl2 hoặc ZnCl2 ở nồng độ thấp (10-5
M) tăng sự hấp thu của O2 ở tinh trùng Hemicentrotus puicherrimus, nhưng ở một
nồng độ cao hơn (10-4 M) thì gây ra ức chế [50].
Nghiên cứu quá trình phát triển phôi của cầu gai đã được sử dụng trong hơn một
thế kỷ, đặc biệt phát triển mạnh mẽ vào thế kỷ XIX trong các trạm nghiên cứu biển tại
Ý, Pháp, Hoa Kỳ nhằm nghiên cứu các vấn đề trung tâm của sinh học phát triển, và
giúp hình thành nhiều ý tưởng trong sinh học phát triển [56]. Sang thế kỷ XX, việc sử
dụng các hóa chất thí nghiệm trên phôi cầu gai đã mở đường cho những ý tưởng về
phân loại các hóa chất morphogenetic trong phôi thai [31, 32] và cung cấp nhiều thông
tin cho việc nghiên cứu các axit nucleic [22]. Nghiên cứu về vai trò quan trọng của
phôi cầu gai trong sinh học phát triển được thực hiển bởi Wilt [49], Davidson [23];
[24] và Livingston và Wilt [39], phương pháp thụ tinh, nuôi cấy [34]; [33] và Leahy

[37] và phương pháp thực nghiệm phôi [29]; [32].
Philip James và Sten Siikavuopio đã mô tả các chu kỳ phát triển của tuyến sinh
dục cầu gai Strongylocentrotus droebachiensis theo đó, tế bào sinh dục chín muồi vào
tháng 9 - 12 và sinh sản nở rộ bắt đầu vào tháng 2 - 3 năm sau và giảm dần đến tháng 4
thì kết thúc mùa sinh sản, Sự thay đổi trong chu kỳ sinh sản giữa các quần thể cầu gai
phụ thuộc vào sự biến động của lượng thức ăn và nhiệt độ nước [60].
Sự suy giảm sản lượng cầu gai ngoài tự nhiên, đã cho thấy một tiềm năng sản
xuất thương mại cầu gai Tripneustes gratilla tại Úc do khả năng sinh trưởng nhanh và


14 
 

giá trị cao trong thị trường, Tripeustes gratilla tăng trưởng nhanh ở mức nhiệt độ 26 28oC và cho năng xuất tuyến sinh dục cao, các thông số về oxy và ni tơ chất thải
không hạn chế sự phát triển của tuyến sinh dục, tuy nhiên pH thấp, và sự hấp thụ
cacbonat và sản xuất carbon dioxit ở cầu gai có thể là nguyên nhân làm giảm năng
xuất tuyến sinh dục [14].
Người ta chỉ nhận ra giá trị của cầu gai khi sản lượng của chúng giảm sút ngoài
tự nhiên, bên cạnh đó là nhu cầu thị trường ngày càng tăng cao. Năm 1995, sản lượng
cầu gai trên toàn thế giới ước tính khoảng 119.647 tấn, tại Tokyo, thị trường tiêu thụ
cầu gai lớn nhất thế giới, giá bán dao động từ 58 - 160USD/kg tuyến sinh dục cầu gai,
các thị trường lớn tiếp theo là Pháp, Hàn Quốc [58].
Philippines là một trong những nước phát triển mạnh nghề nuôi thương phẩm cầu
gai. Cầu gai được nuôi trong lồng khung PVC, bọc lưới xung quanh, đặt cách mặt
nước 0,5m khi thủy triều thấp, lồng được đặt trên đáy bằng cách buộc 4 góc vào các
cọc tre, cầu gai được đặt trong thùng xốp và vận chuyển đến các lồng lúc trời mát, mật
độ thả khoảng 500 cá thể/lồng. Thức ăn được sử dụng là rong bẹ Sargassum, khi cầu
gai đạt kích cỡ vỗ béo, giảm mật độ xuống còn 200 cá thể/lồng, thu hoạch khi đạt
đường kính 7 – 8 cm. Một cách khác là thu hoạch khi tuyến sinh dục đạt kích cỡ tối đa
(các tế bào căng tròn, và chín muồi sinh dục) bằng cách kiểm tra nếu có từ 10 – 20 cá

thể đạt thì thu hoạch [58].
Trong một nghiên cứu khác, cầu gai giống có đường kính từ 30 – 45 mm được
thu ngoài tự nhiên và nuôi trong các lồng có kích thước (1,2m x 2,4m x 0,6m) với mật
độ từ 250 – 500 cá thể trên lồng. Vị trí đặt lồng là những vùng nước sạch, không ô
nhiễm, không gần nguồn nước ngọt hoặc cửa sông, độ sâu thích hợp từ 1 – 1,5 m,
nguồn thức ăn dồi dào, lồng được đặt cách đáy biển 0,3m và cách mặt nước 0,5m.
Thức ăn sử dụng là rong bẹ tươi, thường xuyên vệ sinh lồng để loại bỏ thức ăn dư thừa
và chất thải. Sau 2 – 3 tháng nuôi giảm mật độ nuôi, thu hoạch sau khoảng 6 - 8 tháng
khi cơ thể cầu gai đạt đường kính 7 – 8 cm [51].
1.3.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Tại Việt Nam, các nghiên cứu về cầu gai còn rất hạn chế, chủ yếu là các nghiên
cứu về phân loại danh mục động vật da gai. Trong đó, có nghiên cứu của Đào Tấn Hổ
[5]nghiên cứu danh mục động vật da gai Enchinodermata tại biển Việt Nam, đã nêu hệ


15 
 

thống phân loại, một số đặc điểm về kích thước và phân bố của cầu gai tại các vùng
biển nước ta.
Trong nghiên cứu về hệ sinh thái rạn san hô biển Việt Nam do Võ Sĩ Tuấn [9] đã
trình bày về vai trò của động vật da gai trong hệ sinh thái trong đó có cầu gai và tầm
trọng của hệ sinh thái rạn hô với đời sống con người.
Thái Trần Bái [1] trong cuốn sách Động vật học không xương sống đã miêu tả về
hệ thống phân loại, đặc điểm hình thái lớp cầu gai, đặc điểm sinh sản và phát triển,
cũng như giá trị thực tiễn của da gai.
Những nghiên cứu về đặc điểm sinh lý sinh sản của cầu gai tại Việt Nam còn rất
hạn chế. Phạm Thị Dự [3] đã công bố nghiên cứu sơ bộ về sự phát triển tuyến sinh dục
của cầu gai (Tripneustes gratilla) tại Vịnh Nha Trang bằng phương pháp thu thập mẫu
và nhuộm màu làm tiêu bản sau đó quan sát và đo dưới kính hiển vi. Kết quả cho thấy

tuyến sinh dục của cầu gai trải qua 4 giai đoạn phát triển: giai đoạn nghỉ, giai đoạn
phục hồi và giai đoạn thành thục.
Nghiên cứu cũng chỉ ra mùa vụ sinh sản của cầu gai tại vịnh Nha Trang, trong đó
tuyến sinh dục phát triển lớn nhất vào tháng 10 và tháng 11, mùa sinh sản kéo dài từ
tháng 8 - 12, và đường kính tuyến sinh dục phụ thuộc vào nhiệt độ cũng như kích cỡ.
Mùa lạnh tuyến sinh dục nhỏ hơn mùa nóng và kích thước tuyến sinh dục của nhóm
75mm chỉ bằng ½ kích thước của nhóm lớn hơn.
Nguyễn Hữu Khánh [6] nghiên cứu các đặc trưng sinh học của lớp sao biển và
cầu gai trong các rạn san hô ở Vịnh Vân Phong – Bến Gỏi, tỉnh Khánh Hòa đã chỉ ra
mật độ trung bình của cầu gai Tripneustes gratilla tại đây là 0,09 cá thể/m2 và kích
thước trung bình là 8,90cm. Và chỉ có 3/10 vị trí khảo sát có phát hiện đối tượng này,
nhưng số lượng rất ít.
Cầu gai Tripneustes gratilla là loài có giá trị kinh tế, tuy nhiên vai trò của nó
chưa được chú trọng, và số lượng đang ngày càng giảm sút đòi hỏi có nhiều hơn các
nghiên cứu về loài cầu gai này để phục vụ cho việc nuôi trồng và bảo vệ nguồn lợi.


16 
 

Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Thời gian địa điểm và đối tượng nghiên cứu
Địa điểm: Phòng thí nghiệm – Bộ môn Sinh học nghề cá – Viện Nuôi trồng thủy
sản – Trường Đại học Nha Trang.
Thời gian: Từ ngày 06/12/2013 đến ngày 1/5/2014
Đối tượng nghiên cứu: Cầu gai Tripneustes gratilla (Linnaeus, 1758) được thu
mua ở các chợ sau đó được lưu giữ tại phòng thí nghiệm.

Nghiên cứu đặc điểm sinh lý sinh sản và thử nghiệm sinh sản nhân tạo cầu
gai Tripneustes gratila (Linnaeus, 1758) 

Sinh lý sinh sản (tập trung vào sinh lý
tinh trùng)

Thử nghiệm sinh sản nhân tạo

Đánh giá
chất
lượng
tinh dịch
(màu sắc,
mật độ,
hoạt lực)

Xác định:

Ảnh hưởng của các
yếu tố môi trường
lên hoạt lực tinh
trùng (tỉ lệ pha
loãng, ion, áp suất
thẩm thấu)

Tỉ lệ thụ tinh
Tỉ lệ nở

Quá trình
phát triển
phôi

Kết luận và đề xuất ý kiến

Tỉ lệ
pha
loãng:
1:1;
1:25;
1:50;
1:100;
1:200

Ion K+,
Ca2+,
Na+,
Mg2+
tại các
nồng
độ (0,2;
0,4; 06,
0,8M)

Áp suất
thẩm
thấu:
100, 200,
300, 400,
500
mOsm/kg

Hình 2.1. Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu

17 
 

2.2. Vật liệu nghiên cứu
Cầu gai bố mẹ được chọn là những con có kích cỡ từ 7 – 10 cm, còn sống và các
gai còn nguyên vẹn.
Chuẩn bị dụng cụ: Bể giữ cầu gai, sục khí, nước biển, cân, thước đo, cốc thủy
tinh, enpendoff tube, thùng xốp, kim tiêm. Các hóa chất: NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2,
nước cất. Lam, lamen, kính hiển vi, camera, pipet, buồng đếm hồng cầu, đồng hồ bấm
giờ.
Phương pháp thu mẫu: Tiến hành thu mẫu 3 lần, cầu gai bố mẹ được thu mua
lúc 5 – 6 giờ sáng, sau đó được đặt trong bể sục khí để giữ cầu gai sống. Đặt cầu gai
lên các đĩa nhỏ, dùng khăn thấm nước cho khô và sạch nhớt hay các chất bám bên
ngoài bề mặt cầu gai, để tránh ảnh hưởng tới chất lượng tinh trùng và trứng. Chuẩn bị
dung dịch KCl 0,5M để kích thích sinh sản. Dùng kim tiêm rút 5ml dung dịch KCl
0,5M tiêm vào hai bên đối xứng quanh miệng cầu gai bố mẹ, sau đó lật ngược lại trên
mặt đĩa và đợi khoảng từ 5 – 10 phút. Trứng và tinh trùng được phát tán ra bên ngoài
thông qua lỗ hậu môn, dùng pipet lấy tinh dịch cho vào enpendoff tube, bỏ một hoặc
hai giọt đầu tiên để tránh lẫn tạp chất và giữ trong thùng xốp đựng đá bào. Yêu cầu
chất lượng tinh: tinh trùng có màu trắng sữa hoặc vàng nhạt không bị lẫn tạp chất
(nước biển, nhớt, rong …)
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Đặc điểm sinh lý sinh sản
2.3.1.1. Đặc tính lý học của tinh trùng cầu gai
Dùng thước dây để đo đường kính của cá thể sau khi giải phẫu.
Màu sắc của tinh dịch được quan sát bằng mắt thường.
Kiểm tra hoạt lực của tinh trùng bằng cách dùng pipet loại 10µl lấy 1µ tinh dịch
cho lên lam kính, sau đó nhỏ một giọt nước cất lên và nhanh chóng trộn đều và quan
sát dưới kính hiển vi độ phóng đại 400 lần.
Mật độ của tinh trùng được đếm bằng buồng đếm hồng cầu Haematocymeter.

Tinh dịch được pha loãng với nước cất trong enpendoff tube theo tỉ lệ 1:1000 (tinh
dịch:dung dịch), sau đó lắc đều và nhỏ 1 giọt vào buồng đếm đậy lamen lên và đưa
vào quan sát dưới kính hiển vi độ phóng đại 400 lần để đếm. Cách đếm: đếm 4 ô ở 4