Nghiên cứu đánh giá chất lượng tinh trùng và ảnh hưởng của một số yếu tố lên hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn psammoperca waigiensis (cuvier valencienes, 1828

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TINH TRÙNG
VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ LÊN HOẠT
LỰC TINH TRÙNG CÁ CHẼM MÕM NHỌN
Psammoperca waigiensis (Cuvier & Valencienes, 1828)

LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chuyên ngành: Nuôi Trồng Thủy Sản
Mã số: 60 62 70

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. LÊ MINH HOÀNG

Nha Trang - 2013


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả của luận văn “Nghiên cứu đánh giá chất lượng tinh
trùng và ảnh hưởng của một số yếu tố lên hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn
Psammoperca waigiensis (Cuvier &Valencienes, 1828)” thuộc đề tài “Nghiên cứu đặc
tính và bảo quản tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier &
Valencienes, 1828)” do Quỹ khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ trường Đại học Nha Trang chủ trì - TS. Lê Minh Hoàng chủ nhiệm, được thực hiện từ
tháng 3 năm 2012 đến tháng 10 năm 2012 là chính xác. Các số liệu, kết quả trình bày
trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình khoa

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

Nguyễn Thị Hồng Nhung


ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Nuôi trồng Thuỷ sản Trường Đại học Nha Trang,
Bộ môn Cơ sở Sinh học Nghề cá đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành quá trình
thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm sinh học nghề cá.
Tôi xin cảm ơn các cán bộ, công nhân tại lồng bè nuôi cá Vũng Ngán – Nha Trang
– Khánh Hòa đã giúp chúng tôi nuôi vỗ thành thục cá.
Tôi xin cảm ơn Quỹ khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) hỗ trợ kinh
phí thuộc đề tài giúp tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Minh Hoàng đã dìu dắt tôi trên con
đường nghiên cứu khoa học, trực tiếp hướng dẫn tận tình, chu đáo trong suốt quá trình
thực hiện đề tài và viết luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp 53CHNT2011 đã luôn giúp đỡ tôi trong thời gian
học tập và thực hiện đề tài.
Xin gửi lời cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên tôi trong suốt quá trình học tập
và thực hiện đề tài.


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM DOAN.............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ ii

MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................vi
DẠNH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1. Đặc điểm sinh học, sinh sản cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis ............ 4
1.1.1. Đặc điểm hình thái: .......................................................................................... 4
1.1.2. Phân bố và tập tính: ......................................................................................... 5
1.1.3. Đặc điểm sinh sản: ........................................................................................... 5
1.2. Đặc điểm tinh trùng cá ........................................................................................... 5
1.2.1. Quá trình tạo tinh trùng cá (hình 1.2) .............................................................. 5
1.2.2. Cấu tạo tinh trùng cá (hình 1.3) ........................................................................ 7
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tinh trùng cá ........................................................... 8
1.2.3.1. Yếu tố lý học ......................................................................................... 8
1.2.3.2. Yếu tố hóa học: vai trò các ion bao gồm: Ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ và ion
Cl- .................................................................................................................... 13
1.2.4. Đặc điểm hoạt lực của tinh trùng.................................................................... 15
1.2.4.1. Tỉ lệ pha loãng ..................................................................................... 16
1.2.4.2. Nhiệt độ ............................................................................................... 18
1.2.4.3. pH........................................................................................................ 18
1.2.4.4. Áp suất thẩm thấu ................................................................................ 19
1.2.4.5. Ảnh hưởng các ion ............................................................................... 20
1.3. Tình hình nghiên cứu đặc tính lý, hóa và hoạt lực tinh trùng cá trên thế giới và Việt
Nam ............................................................................................................................ 24
1.3.1. Trên thế giới .................................................................................................. 24


iv

1.3.2. Việt Nam ....................................................................................................... 25
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 27
2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu: ........................................................................ 27
2.2. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 27
2.3. Bố trí thí nghiệm .................................................................................................. 27
2.3.1. Đặc tính lý học của tinh dịch được thực hiện theo sơ đồ khối sau đây: ........... 27
2.3.2. Xác định các yếu tố tối ưu cho hoạt lực tinh trùng.......................................... 28
2.4. Phân tích số liệu ................................................................................................... 31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 32
3.1. Đặc tính lý học của tinh dịch cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis. ....... 32
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca
waigiensis (Cuvier &Valencienes, 1828). .................................................................... 36
3.2.1. Ảnh hưởng tỉ lệ pha loãng lên phần trăm tinh trùng hoạt động, thời gian và vận
động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier
&Valencienes, 1828). .............................................................................................. 37
3.2.2. Ảnh hưởng pH khác nhau lên phần trăm tinh trùng hoạt động, thời gian và vận
động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier
&Valencienes, 1828). .............................................................................................. 38
3.2.3. Ảnh hưởng nhiệt độ lên phần trăm tinh trùng hoạt động, thời gian và vận động
của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier &Valencienes,
1828) ....................................................................................................................... 40
3.2.4. Ảnh hưởng ASTT (mOsm/kg) lên phần trăm tinh trùng hoạt động, thời gian và
vận động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier
&Valencienes, 1828) ............................................................................................... 41
3.2.5. Ảnh hưởng nồng độ khác nhau của các ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ lên phần trăm
tinh trùng hoạt động, thời gian và vận tốc vận động của tinh trùng cá chẽm mõm
nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier &Valencienes, 1828). ................................ 42
a. Ảnh hưởng của ion Na+................................................................................. 42
b. Ảnh hưởng của ion Kali ................................................................................ 43

v

c. Ảnh hưởng của ion Ca2+................................................................................ 44
d. Ảnh hưởng của ion Mg2+ .............................................................................. 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 47
1. Kết luận................................................................................................................... 47
1.1. Thành phần lý học trong tinh dịch, thành phần hóa học trong dịch tương cá chẽm
mõm nhọn. .............................................................................................................. 47
a. Thành phần lý học: ....................................................................................... 47
b. Thành phần hóa học:..................................................................................... 47
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn .................... 47
a. Tỉ lệ pha loãng: ............................................................................................. 47
b. Ảnh hưởng của pH: ...................................................................................... 47
c. Ảnh hưởng của nhiệt độ: ............................................................................... 47
d. Ảnh hưởng của ASTT: ................................................................................. 47
e. Ảnh hưởng nồng độ các cation: ..................................................................... 47
2. Kiến nghị ................................................................................................................ 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 49


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Mật độ tinh trùng, độ quánh tinh dịch một số các loài đã nghiên cứu. .. 10
Bảng 1.2. Giá trị pH, ASTT trong tinh dịch của một số loài cá. ............................ 11
Bảng 1.3. Nồng độ các cation (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) (mM/l) trong dịch tương của
một số loài cá. ...................................................................................................... 14
Bảng 1.4. Tỉ lệ pha loãng, nhiệt độ tối ưu cho một số loài cá đã nghiên cứu ......... 17
Bảng 1.5. Nồng độ các ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+(mM/l) trong dịch tương tinh trùng

một số loài cá ....................................................................................................... 22
Bảng 3.1. Khối lượng, chiều dài, đặc tính lý học của tinh dịch cá chẽm mõm nhọn
Psammoperca waigiensis (N = 10). ...................................................................... 32
Bảng 3.2. Ion trong dich tương và tổng protein, Áp suất thẩm thấu trong tinh dịch
cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis ( N = 10). ..................................... 35


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Cấu tạo ngoài cá chẽm mõm nhọn ........................................................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ tạo tinh trùng cá ........................................................................... 6
Hình 1.3. Cấu tạo tinh trùng cá .............................................................................. 7
Hình 2.1. Quy trình xác định một số đặc tính lý hóa của tinh dịch cá. .................. 27
Hình 2.2. Quy trình xác định các yếu tố tối ưu cho hoạt lực của tinh trùng ........... 29
Hình 2.3. Các dụng cụ tiến hành thu thập số liệu ................................................. 30
Hình 2.4. Cách tiến hành thí nghiệm quan sát ..................................................... 31
Hình 3.1. Ảnh hưởng tỉ lệ pha loãng lên phần trăm, vận tốc, thời gian vận động của
tinh trùng cá chẽm mõm nhọn. ............................................................................. 37
Hình 3.2. Ảnh hưởng của pH lên vận tốc, phần trăm, thời gian hoạt lực tinh trùng
cá chẽm mõm nhọn. ............................................................................................. 39
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên vận tốc, phần trăm, thời gian hoạt lực tinh
trùng cá chẽm mõm nhọn. .................................................................................... 40
Hình 3.4. Ảnh hưởng ASTT lên vận tốc, phần trăm, thời gian hoạt lực tinh trùng cá
chẽm mõm nhọn................................................................................................... 41
Hình 3.5. Ảnh hưởng nồng độ khác nhau của các ion Na+ lên phần trăm tinh trùng
hoạt động, thời gian và vận tốc vận động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn
Psammoperca waigiensis ..................................................................................... 43
Hình 3.6. Ảnh hưởng nồng độ khác nhau của các ion K+ lên phần trăm tinh trùng
hoạt động, thời gian và vận tốc vận động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn

Psammoperca waigiensis ..................................................................................... 43
Hình 3.7. Ảnh hưởng nồng độ khác nhau của các ion Ca2+ lên phần trăm tinh trùng
hoạt động, thời gian và vận tốc vận động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn
Psammoperca waigiensis ..................................................................................... 44
Hình 3.8. Ảnh hưởng nồng độ khác nhau của các ion Mg2+ lên phần trăm tinh trùng
hoạt động, thời gian và vận tốc vận động của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn
Psammoperca waigiensis ..................................................................................... 45


viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
s: giây
ASTT: áp suất thẩm thấu
µm: Micromet
ppt: part per thousand
mM: milimol
mOsm/kg : Mili osmolality/kg
g/dl : gam/dili lit


1

MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản ngày càng phát triển những công nghệ hiện
đại, đi cùng sự phát triển đó sản xuất giống nhân tạo đã và đang là hướng đi đúng đắn cho
sự phát triển bền vững [25]. Việc sử dụng các giao tử có chất lượng cao từ cá bố mẹ tự
nhiên và nuôi nhốt là rất quan trọng để đảm bảo sản xuất con giống có chất lượng tốt [23].
Trước đây, các ngành công nghiệp nuôi cá chỉ tập trung hướng tới chất lượng của trứng
và ấu trùng chứ không phải tinh trùng, mặc dù chất lượng tinh trùng ảnh hưởng rất lớn

đến kết quả thụ tinh và tạo ra ấu trùng khỏe mạnh [20, 31, 49]. Nhưng gần đây, các nhà
khoa học đã chú ý đến việc nâng cao chất lượng tinh trùng để khả năng thụ tinh đạt kết
quả tốt hơn. Không chỉ các thành phần hiện diện trong tinh dịch như: các ion, pH, áp suất
thẩm thấu mà hoạt lực tinh trùng sau khi kích hoạt cũng được quan tâm [18, 74]. Tinh
trùng của hầu hết các loài cá biển đều không hoạt động trong buồng sẹ và dịch tương [6,
63, 103]. Chúng chỉ vận động khi được phóng thích vào môi trường nước trong sinh sản
tự nhiên hay môi trường thích hợp khi sinh sản nhân tạo. Chính vì vậy để tạo môi trường
thích hợp cho tinh trùng hoạt động là một đòi hỏi cần thiết cho sự thành công thụ tinh
nhân tạo hiện nay. Trong sản xuất giống nhân tạo, việc đánh giá chất lượng tinh dịch (đặc
tính lý hóa học, hoạt lực và khả năng thụ tinh của tinh trùng) là yếu tố quan trọng để có
hiệu quả thụ tinh cao [18, 28, 75].
Trong nhiều loài cá biển được nuôi tại Việt Nam, cá chẽm mõm nhọn đang là đối
tượng được ưa thích [5, 7]. Trên thế giới và ở nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu
về đặc điểm sinh học, sinh sản, sản xuất giống nhân tạo, và các công trình nghiên cứu
khác liên quan đến đối tượng này [3, 6, 94]. Mặc dù những thông tin cơ bản về đặc điểm
sinh sản, mùa vụ, yếu tố môi trường sống của cá chẽm mõm nhọn có đầy đủ trong nhiều
nghiên cứu trước đó song dữ liệu về đánh giá chất lượng tinh trùng và các yếu tố: pH,
nhiệt độ, cation: ion (Na, Ca, Mg, K), áp suất thẩm thấu và tỷ lệ pha loãng (tỷ lệ tinh
trùng/dung môi tinh trùng vận động) ảnh hưởng đến hoạt lực tinh trùng của đối tượng này
vẫn chưa được biết [94]. Với sự thiếu hụt của các kiến thức về các thông số trên, nghiên
cứu này nhằm mục đích kiểm tra đánh giá chất lượng tinh trùng và tác động của sự thay
đổi các thông số nêu trên lên khả năng hoạt lực của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn. Các


2

thông số đánh giá lên khả năng hoạt lực của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn gồm: vận tốc,
phần trăm hoạt lực và thời gian hoạt lực. Hầu hết các thông số này sẽ giúp tạo ra được
môi trường hoạt động tối ưu cho tinh trùng của cá chẽm mõm nhọn. Điều này là rất hữu
ích trong nuôi trồng thủy sản, cho phép sự phát triển tối ưu phương pháp sinh sản nhân

tạo và góp phần cải thiện điều kiện bảo quản ngắn hạn và dài hạn của tinh trùng cho loài
cá này trong tương lai [83, 102].
Việc nghiên cứu đặc tính lý hóa sinh của tinh trùng cá chẽm mõm nhọn giúp chúng ta
biết được quá trình sinh hóa cơ bản xảy ra trong suốt quá trình thụ tinh và hoạt lực của tinh
trùng, thông qua đó đánh giá được khả năng sinh sản của tinh trùng, và tạo ra được môi
trường tốt nhất cho quá trình thụ tinh xảy ra [30, 77]. Tính đến thời điểm thực hiện đề tài
này thì có rất nhiều công trình công bố về đánh giá chất lượng tinh trùng và ảnh hưởng của
các yếu tố đề cập ở trên lên hoạt lực tinh trùng cá biển như: Cá hồi Đại Tây Dương Salmo
salar [29], cá chẽm Lates calcarifer [100], cá bò da Paramonacanthus oblongus, cá đù
vàng Larimichthys polyactis [64]….. nhưng chưa có công trình nào công bố trên thế giới về
cá chẽm mõm nhọn. Đặc biệt hơn là vấn đề nghiên cứu này rất còn hạn chế đối với cá biển
ở nước ta. Nghiên cứu này thực hiện sẽ là cơ sở dữ liệu bổ sung cho thế giới và ở nước ta.
Cũng chính vì những lý do trên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chất lượng tinh trùng và
ảnh hưởng của một số yếu tố lên hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca
waigiensis (Cuvier &Valencienes, 1828)” thuộc đề tài “Nghiên cứu đặc tính và bảo
quản tinh trùng cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis (Cuvier & Valencienes,
1828)” do Quỹ khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ được thực hiện.
Luận văn tiến hành gồm các nội dung:
1. Xác định một số đặc tính lý học của tinh dịch.
2. Xác định một số đặc tính hóa học của tinh dịch.
3. Ảnh hưởng của các yếu tố lên hoạt lực tinh trùng.


3

Mục tiêu luận văn:
Xác định được hàm lượng, thành phần lý hóa học trong tinh dịch cá chẽm mõm
nhọn. Ảnh hưởng của các yếu tố lý hóa học lên hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn.
Xác định môi trường tối ưu cho hoạt lực tinh trùng cá chẽm mõm nhọn.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn:



Ý nghĩa khoa học: Là số liệu tham khảo, cơ sở bước đầu cho các nghiên cứu

tương tự sau này trên các đối tượng khác.


Tạo môi trường tốt cho tinh trùng cá chẽm mõm nhọn thụ tinh nhằm nâng

cao tỉ lệ, hiệu quả thụ tinh trong công tác thụ tinh nhân tạo cá chẽm mõm nhọn.


4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
Phân loại khoa học cá chẽm mõm nhọn [93, 18]
Giới (Kingdom): Animalia
Ngành (Phylum): Chordata
Phân ngành: Vertebrata
Lớp (Class): Osteichthyes
Bộ (Order): Perciformes
Họ (Family): Centropomidae
Giống (Genus): Psammoperca
Loài (Species): Psammoperca waigiensis (Cuvier & Valencienes, 1828)

Hình 1.1. Cấu tạo ngoài cá chẽm mõm nhọn [99]
Tên tiếng Việt: Cá chẽm mõm nhọn
Cá vược mõm nhọn
Cá thầy bói
Cá vược cát [7]

Tên tiếng Anh: Sand bass
Glass eyed perch
Sand perch
Waigeo seaperch [23]

1.1. Đặc điểm sinh học, sinh sản cá chẽm mõm nhọn Psammoperca waigiensis
1.1.1. Đặc điểm hình thái:
Thân hình thoi, dẹt bên. Chiều dài thân bằng 2,7–3,6 lần chiều cao. Đầu to, mõm
nhọn, chiều dài hàm trên kéo dài đến ngang giữa mắt. Hai vây lưng liền nhau, giữa lõm.
Vây đuôi tròn lồi. Thân màu nâu xám, bụng trắng bạc. Chiều dài lớn nhất 47cm, thông
thường 19–25cm [23, 49].


5

1.1.2. Phân bố và tập tính:
Loài cá này phân bố chủ yếu ở Ấn Độ – Tây Thái Bình Dương, Srilanca, Australia,
Indonesia, Malaysia, Philippines, Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Thái Lan [23]. Ở
Việt Nam cá phân bố từ vịnh Bắc Bộ đến vịnh Thái Lan nhưng không nhiều. Chúng sống
trong các hang đá, vùng đáy có cỏ biển, cũng thích nghi nơi đáy là các rạn san hô. Ban
ngày thường ẩn mình trong các bụi rong hoặc hang đá, có khi phân bố cả vùng nước lợ.
Loài cá chẽm mõm nhọn ăn mạnh vào tháng 9 đến tháng 10 [18, 93].
1.1.3. Đặc điểm sinh sản:
Cá chẽm mõm nhọn đẻ nhiều lần trong năm với mùa sinh sản kéo dài từ tháng 3 đến
tháng 10. Có 2 thời điểm sinh sản chính là từ tháng 3 đến tháng 4 và từ tháng 9 đến tháng
10. Cá chẽm mõm nhọn ở vùng biển Khánh Hoà thành thục lần đầu khi đạt 2+, chiều dài
toàn thân trung bình đạt 256,2±6,9 mm. Tuổi tham gia sinh sản lần đầu của cá đực và cái
là như nhau [7]. Theo các nhà ngư loại học, tuổi và cỡ cá thành thục lần đầu ở các vùng
địa lý khác nhau thì không giống nhau. Ở Nhật, trong điều kiện tự nhiên, con cái thành

thục khi đạt kích thước 217 mm, tuổi 2+; đối với con đực là 206 mm và tuổi 2+ [23]. Cá
chẽm mõm nhọn có hiện tượng thay đổi giới tính hay không đến nay vẫn chưa có kết
luận. Hầu hết các tác giả cho rằng cá chẽm mõm nhọn không có hiện tượng thay đổi giới
tính, nhưng cũng có tác giả cho rằng loài này có hiện tượng thay đổi giới tính [18].
1.2. Đặc điểm tinh trùng cá
1.2.1. Quá trình tạo tinh trùng cá (hình 1.2)
Sự phát triển của tinh trùng được chia làm ba giai đoạn chính: giai đoạn tăng sinh
của tinh nguyên bào gốc, sự phân chia phân bào giảm nhiễm và sự biến đổi của tinh tử
thành tinh trùng.
- Giai đoạn 1: Giai đoạn tăng sinh: Trước khi bắt đầu phát triển tuyến sinh dục, tinh
sào còn non chứa tinh nguyên bào gốc (spermatogonia) tăng sinh bằng cách phân chia
nguyên phân. Trong giai đoạn này, số lượng của các tế bào gốc trong tinh sào tăng lên qua
một số chu kỳ phân bào từ khoảng 5 đến 15 tùy thuộc vào loài. Trong quá trình phân chia,
tế bào con cần duy trì trực tiếp giữa các tế bào chất với nhau. Trong giai đoạn của sự gia
tăng phân bào, các spermatogonia đầu tiên thông qua một giai đoạn có tốc độ phân chia


6

chậm được gọi là spermatogonia A và sau đó thông qua một giai đoạn có tốc độ phân chia
nhanh hơn được gọi là spermatogonia B.

Tinh nguyên bào gốc
Tế bào được làm mới
Tế bào mầm
Tế bào con
A
Tế bào con B

Phân bào

Phân bào
Phân bào

Tinh bào sơ cấp
Tinh bào thứ cấp

Sinh tinh

Phân bào

Tinh tử
Tinh trùng

Biệt hóa
Thành thục

Tinh trùng tưởng thành
Tinh trùng già
Hình 1.2. Sơ đồ tạo tinh trùng cá [32]
- Giai đoạn 2: Giai đoạn phân bào giảm nhiễm: Việc phân bào cuối cùng của
spermatogonia B tạo ra túi tinh bào (spermatocytes) chính tham gia vào quá trình phân
bào giảm nhiễm. Trong suốt giai đoạn 2, spermatocytes tiếp tục sự phân chia phân bào
giảm nhiễm lần đầu, trong đó bao gồm việc sao chép DNA và tái tổ hợp thông tin di
truyền, dẫn đến sự hình thành của spermatocytes thứ cấp. Chúng nhanh chóng đi đến phân
bào giảm nhiễm thứ cấp nhưng không sao chép DNA, dẫn đến sự hình thành của các tế
bào mầm đơn bội gọi là tiền tinh trùng hay tinh tử (spermatids).
- Giai đoạn 3: Sự biến đổi của tinh tử và tinh trùng. Tinh tử bắt đầu quá trình biến
đổi trong đó các tế bào đơn bội spermatids biệt hóa thành tinh trùng roi. Quá trình này
làm tế giảm mạnh về kích thước (>80%).

7

1.2.2. Cấu tạo tinh trùng cá (hình 1.3)
Tinh trùng là một tế bào đặc biệt thích ứng với chức năng vận động và thụ tinh. Tinh
trùng có kích thước vô cùng nhỏ từ 50 – 60 µm, được bao bọc bởi màng tế bào và có các
cơ quan như nhân, ty thể, trung thể. Cấu tạo của tinh trùng gồm 3 phần: phần đầu, phần cổ
và phần đuôi [1, 2, 8]

Phần đầu

Phần cổ

Phần đuôi

Hình 1.3. Cấu tạo tinh trùng cá [28]
- Phần đầu: Đầu tinh trùng là phần có khả năng kích thích trứng và truyền vật liệu di
truyền. Hình thái của đầu tinh trùng khác nhau tùy theo loài. Ở cá sụn (Chondrichthyes)
đầu tinh trùng lớn, hình trụ kéo dài hay hình chỉ thường xoắn lại. Cá xương (Teleostei)
đầu tinh trùng có cấu tạo đơn giản gần như hình tròn. Đầu tinh trùng do thể đỉnh và nhân
tạo thành. Trên cùng của đầu nằm ngay dưới màng là thể đỉnh, thể đỉnh có hình chiếc mũ
trùm xuống, phía dưới có chứa enzyme như hialuronydase, protease… có tác dụng hòa
tan màng tế bào của trứng mở đường cho tinh trùng xâm nhập vào trứng khi thụ tinh. Thể
đỉnh do bộ máy gongi tạo thành. Nhân tế bào tinh trùng nằm dưới thể đỉnh, to và đông
đặc. Trong nhân tế bào có chứa vật liệu di truyền của giao tử đực. Bao quanh nhân và thể
đỉnh là một lớp tế bào chất mỏng [1].


8

- Phần cổ: Tương đối ngắn, nằm giữa đầu và đuôi. Trong cổ chứa trung tử đầu và
trung tử đuôi. 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 các giai đoạn của trứng được thụ tinh [8]
- Phần đuôi: Đuôi tinh trùng là cơ quan vận động dài và mảnh tùy theo loài. Phần
đầu của đuôi tinh trùng là vòng xoắn ty thể, ty thể là bào quan mang các enzyme oxy hóa
và photphoryl hóa, liên quan đến quá trình chuyển hóa năng lượng của ty thể. Phần còn
lại của đuôi là sợi chỉ trục và lớp màng mỏng bao ngoài. Trong chỉ trục còn có màng lượn
sóng làm cho đuôi tinh trùng có khả năng vận động [1, 8]
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tinh trùng cá
1.2.3.1. Yếu tố lý học
Tinh dịch là sản phẩm tiết của tinh sào và ống dẫn tinh trùng, sự xáo trộn thành phần
của nó sẽ dẫn đến thay đổi chất lượng tinh trùng [28, 32]. Vai trò chính của các thành
phần trong tinh dịch là tạo ra môi trường tối ưu cho hoạt lực tinh trùng [87]. Các thông số
lý học của tinh dịch được xác định bao gồm: Mật độ tinh trùng, độ quánh, pH, áp suất
thẩm thấu, tổng hàm lượng protein [42, 44]. Việc nghiên cứu các thành phần, hàm lượng,
sự thay đổi của các thông số trên là rất cần thiết và hữu ích để cung cấp những thông tin
về chất lượng tinh trùng cá cũng như cho biết quá trình già hóa, thay đổi hay nhiễm bẩn
cũng như bất kỳ yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng tinh trùng [26]. Tuy nhiên, thành
phần và nồng độ của các thông số trên khác nhau tùy mỗi loài, thậm chí trên cùng một
loài tại những thời điểm sinh sản khác nhau, vì vậy không dễ dàng để giải thích kết quả
thu được [40, 83].
Thành phần tinh dịch đã được nghiên cứu từ nhiều thập kỷ qua điển hình là nhím
biển và sau đó là hàng loạt báo cáo trên cá nước ngọt như nhóm cá hồi Salmonids [56,
51], nhóm cá chép cyprinid [74, 103], loài cá da trơn châu Âu Clarias macrocephalus
[28] và các loài khác như: cá tuyết Đại Tây Dương Gadus morhua [30], Perca fluviatilis
[16], cá hồi vân Oncorhynchus mykiss [81], cá bò Thamnaconus modestus [65], Mugil
cephalus [30].
Mật độ tinh trùng là một yếu tố đánh giá chất lượng tinh trùng cá, song mật độ tinh
trùng có sự khác nhau giữa các con đực trong cùng loài, giữa mùa sinh sản, giữa các mùa

9

trong năm và giữa các loài khác nhau [57, 82]. Cá Carassius auratus là một ví dụ cho sự
thay đổi mật độ tinh trùng theo bốn mùa trong năm. Mật độ tinh trùng (tb/ml/con đực) vào
mùa hè (57,30±10,41tb/ml) và mùa đông (65,09±80,40 tb/ml) cao hơn mùa xuân
(48,0±7,08 tb/ml) và mùa thu ( 40,42±16,54×109 tb/ml) [104]. Độ quánh (spermatocrit)
tinh dịch là một trong yếu tố ảnh hưởng tới mật độ tinh trùng loài cá đó. Nhiều nghiên
cứu chỉ ra rằng có một sự tương quan giữa mật độ tinh trùng và độ quánh tinh dịch cá như
trên cá hồi salmo salar, cá chép Cyprinus carpio và cá bơn Đại Tây Dương Hippoglossus
hippoglossus [53, 77]. Độ quánh của tinh dịch loài được xem như thước đo cho mật độ
tinh trùng loài cá đó [48]. Độ quánh cũng thay đổi tùy loài, đặc biệt độ quánh liên quan
đến chất lượng nguồn cá đực. Độ quánh cao chứng tỏ tinh dịch con cá đó cho mật độ cao
hơn với những con cá khi vuốt tinh sẽ loãng hơn [53]. Mặt khác, tinh dịch thường có màu
trắng đục, khi tinh dịch cá vuốt ra có nhiễm phân hay nước tiểu màu sắc sẽ tối hơn và khi
đó xác định độ quánh sẽ không chính xác. Vì vậy, không nên sử dụng tinh dịch có màu
quá tối so với bình thường để phân tích vì khi đó các thành phần trong tinh dịch đã bị
nhiễm bẩn hay chuyển hóa.
Hàm lượng protein trong tinh dịch thấp chỉ (1–3 g/l) [36]. Ciereszko,1996 cho rằng
mối liên hệ giữa đặc tính sinh lý của tinh trùng là do sự tác động qua lại giữa hàm lượng
protein trong tinh dịch và mật độ tinh trùng nhưng vai trò đặc biệt của protein trong tinh
dịch vẫn chưa được hiểu rõ [61].


10

Bảng 1.1. Mật độ tinh trùng, độ quánh tinh dịch một số các loài đã nghiên cứu.

Loài

Mật độ

Độ quánh (%)

Tham khảo

Acanthopagrus schlegelii

23,0x109

97,4

[34]

Mugil cephalus

11,1x109

96,7

[45]

Tetraodon pustulatus

11,3 x109

64,8

[26]

Melanogrammus aeglefinus

13,15x109

-

[42]

Pseudopleuronectes yokohamae

36,0x109

91,8

[83]

Paralichthys olivaceus

16,0x109

60,2

[102]

Platichthys stellatus

6,0x108

72,0

[77]

Thamnaconus modestus

2,6x107

73,3

[65]

Lates calcarifer

40,0 x109

-

Scophthalmus maximus

38,3x109

40,4

[62]

Coregonus lavaretus

7,9x109

26,5

[76]

Perca flavescens

41,5x109

64,9

[52, 74]

Salmo trutta

22,3x109

48,4

[54]

Salvelinus fontinalis

9432,5x109

25,7

[102]

Oncorhynchus tshawytscha

4,9x107

-

[43]

Salmo salar

9,5x109

23,4

[9])

Oncorhynchus masou

-

28,0

[91, 102]

[19]


11

Đối với cá nước mặn, áp suất thẩm thấu của tế bào chất tinh trùng gần bằng với
dung dịch nước muối NaCl 0,75%, tức là thấp hơn so với áp suất thẩm thấu của nước
biển. Khi vào nước mặn, tinh trùng cá biển có khả năng điều hòa áp suất thẩm thấu để
đảm bảo cho tế bào chất không bị mất nước, nhanh chóng thích nghi với môi trường, duy
trì hoạt động và khả năng thụ tinh của tinh trùng trong điều kiện môi trường có áp suất

thẩm thấu cao hơn. Để thực hiện được quá trình điều chỉnh nói trên tinh trùng phải tiêu
hao một phần năng lượng dự trữ dẫn đến làm giảm tuổi thọ của tinh trùng. Tinh trùng cá
biển không có khả năng điều hòa áp suất thẩm thấu khi chúng ở trong môi trường có áp
suất thẩm thấu thấp hơn so với áp suất thẩm thấu của tế bào chất. Tức không có khả năng
chống lại sự xâm nhập của nước vào tế bào chất. Do đó, khi tinh trùng cá biển vào nước
ngọt thì tế bào chất của chúng hút nước, phần đuôi co lại biến thành hình tròn tựa viên bi,
những tinh trùng dạng này tuy vẫn sống song không thể vận động được và không có khả
năng thụ tinh. Như tinh trùng cá đối khi vào nước ngọt bị biến dạng như trên mà vẫn có
thể sống được khoảng 30 phút. Nếu đưa chúng trở lại vào nước biển bình thường thì nước
từ trong tinh trùng lại có thể thấm ra ngoài, đuôi kéo dài ra như cũ, tinh trùng lại dần dần
khôi phục sự vận động có hiệu quả [4, 8].
Bảng 1.2. Giá trị pH, ASTT trong tinh dịch của một số loài cá.
pH

ASTT

Tham khảo

8,3

382,0

[34]

Mugil cephalus

7,8

370,0

[79]

Tetraodon pustulatus

-

266,0

[69]

Morone saxatilis

-

600,0

[42]

Sparus auratus

-

365,0

[67]

Solea senegalensis

-

300,0

[77]

Gadus morhua

-

400–417

[16]

Loài
Acanthopagrus schlegelii


12

Paralichthys olivaceus

7,9

334,3

[56]

Platichthys stellatus

7,7

337,0

[97]

Rhamdia quelen

8,7

274,8

[26]

Salmo trutta

7,6

-

[12]

Thamnaconus modestus

7,7

322,8

[65]

Larimichthys polyactis

7,7

342,5

[64]

Platichthys flesus

6,9

-

[70]

Perca fluviatilis

-

298,1

[16]

Salmo trutta

8,0

272,0

[54]

Lota lota

8,5

290,1

[62]

Cyprinus catla

7,3

269,0

[97]

Ctenopharyngodon idella

8,1

289,0

[97]

Salmo trutta caspius

7,9

188,9

[49]

Colossoma macropomum

8,0

260,0

[73]

Gadus morhua

8,3

366,3

[30]

Salmo trutta

7,5

-

[28]

Acipenser persicus

-

82,6

[57]

Oncorhynchus masou

7,7

287,0

[48]

Oncorhynchus tshawytsch

8,2

284,0

[41]

Đối với hầu hết các loài cá pH tinh dịch là một trong những yếu tố chính kích hoạt
tinh trùng vận động như nghiên cứu trên nhóm cá hồi pH tinh dịch thường 7,5 đến 8,5 và
đó cũng là pH tốt nhất cho hoạt lực tinh trùng loài cá này [13]. Độ pH bên trong tế bào
của tinh trùng thấp hơn khoảng 1 đơn vị so với pH bên ngoài môi trường [13].


13

1.2.3.2. Yếu tố hóa học: vai trò các ion bao gồm: Ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ và ion ClThành phần dịch tương tinh trùng cá đã được nghiên cứu từ nhiều thập kỷ qua và
các tác giả đều đưa ra kết quả năm ion chiếm ưu thế trong tinh dịch: natri (Na+), kali

(K+), clorua Cl-, canxi (Ca2+) và magiê (Mg2+). Trong đó ion Na+, Cl- chiếm chủ yếu sau
đó là K+, 2 ion thứ yếu là Ca2+ và Mg2+ [17, 21, 41]. Việc xác định nồng độ của chúng sẽ
thay đổi từ loài này sang loài khác, nhưng có một khoảng thích hợp cho mỗi ion để cung
cấp những điều kiện tốt nhất cho tinh trùng [9, 26].
Nghiên cứu trên cá Caspian Roach (Rutilus rutilus caspicus), tác giả đánh giá một
cách đầy đủ nhất sự thay đổi về thành phần lý hóa trong các tháng di cư sinh sản của loài
cá này. Sự thay đổi về các tỷ lệ Na+/K+, Na+/Ca+2, Na+/Mg2+, K+/Ca+, K+/Mg+2 và
Ca+2/Mg2+ ảnh hưởng đến mật độ tinh trùng, thời gian di chuyển của tinh trùng, số lượng
tinh trùng theo từng tháng cũng được tác giả nghiên cứu. Các nghiên cứu trước cũng đưa
ra nhận đinh rằng tỉ lệ ion Na+/K+ trong họ cá chép cao trong nhóm cá sụn và nhóm cá
xương [57, 70, 87].
Tùy thuộc vào nồng độ của chúng, hầu hết các ion này tham gia trong việc kích hoạt
tinh trùng cá hoạt động bằng cách góp thành phần vào ion nội bào hoặc bằng cách tăng
giảm nồng độ để điều hòa áp suất thẩm thấu [62, 80]. Sự tương quan giữa các thành phần,
nồng độ các cation và hoạt lực tinh trùng đã được điều tra trên nhiều loài khác nhau.
Lahnsteiner và cộng tác viên cho rằng có sự tương quan giữa khả năng di chuyển của tinh
trùng và thành phần dịch tương trong tinh dịch cá Alburnus alburnus và gợi ý rằng mối
tương quan này có thể cho biết các thành phần ảnh hưởng tới khả năng di chuyển của tinh
trùng. Các tác giả kết luận rằng hàm lượng ion Na+ và K+ có mối quan hệ tích cực đôi khi
là tiêu cực tương ứng với tỷ lệ phần trăm (%) tinh trùng vận động [43, 62]. Trong khi đó
Hwang và Idler đã công nhận sự tương quan giữa tỉ lệ Na+/K+ với khả năng sinh sản tinh
trùng trong cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) mà không đưa ra một kết luận nào về sự
liên quan đến vận động của tinh trùng cá [53]. Tuy nhiên, đa số các nghiên cứu của nhiều
tác giả trên những đối tượng khác nhau về cả cá biển, cá nước ngọt hay các loài cá di cư
nhận xét, không chỉ có nồng độ các ion nêu trên ảnh hưởng tới sự vận động của tinh trùng
cá mà tỉ lệ giữa các ion cũng có tác động lớn đến hoạt lực tinh trùng cả về mặt tích cực


14

(tức là làm tăng hoạt lực tinh trùng) lẫn tiêu cực (tức là làm giảm, đôi khi kìm hãm hoạt
lực tinh trùng) [25, 91].
Bảng 1.3. Nồng độ các cation (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) (mM/l) trong dịch tương của một
số loài cá.
Loài

Na+

K+

Ca2+

Mg2+

Tham khảo

Acanthopagrus schlegelii

169,5

49

-

-

[34]

Mugil cephalus

103,3

58,3

2,7

13,5

[95]

Tetraodon pustulatus

130,7

12,3

2,9

3,2

[44]

Paralichthys olivaceus

111,5

20,8

7,2

54,0

[81]

Platichthys stellatus

155,0

5,4

23,9

25,1

[78]

Rhamdia quelen

153,7

10,7

4,2

0,9

[97]

Salmo trutta

79,0

46,8

3,5

3,5

[57]

Thamnaconus modestus

164,0

9,8

14,9

7,2

[65]

Larimichthys polyactis

148,0

>140

11,7

4,5

[64]

Perca fluviatilis

131,0

10,7

2,4

-

[42]

Salmo trutta Caspius

159,2

33,8

1,7

1,0

[25]

Salmo trutta

127,3

24,8

1,7

1,2

[83]

Lota lota

139,9

11,6

0,2

-

[21]

Cyprinus carpio carpio

67,1

15,1

7,9

2,6

[97]

Cyprinus catla

106,0

25,0

-

-

[97]

Salmo trutta caspius

130,8

28,4

1,3

1,1

[49]

Salmo trutta

121,0

8,2

7,2

3,2

[28]

Acipenser persicus

62,4

6,9

0,8

0,5

[17]

Oncorhynchus tshawytsch

144,0

18,0

83,2

14,8

[102]


15

Bảng 1.3 cho thấy hàm lượng ion Na+ chiếm ưu thế so với các ion còn lại trong cả
ba nhóm cá: cá biển, cá nước ngọt, cá di cư. Hàm lượng ion Ca 2+ là thấp nhất trong bốn
loại cation được nghiên cứu. Khả năng vận động của tinh trùng cá hồi Macrostigma salmo
trutta phụ thuộc vào hàm lượng các ion khác như Ca2+ và Mg2+ [55]. Hai cation hóa trị
hai này có tác dụng ức chế ion K+ về khả năng di chuyển của tinh trùng hơn so với ion
Na+. Khả năng ức chế di chuyển của tinh trùng của K+ có thể được khắc phục bằng cách
tăng hàm lượng Ca2+ ngoại bào [76, 79, 92]. Chính vì vậy, một khi xác định chính xác
hàm lượng các ion trong dịch tương cũng là yếu tố xem xét và điều chỉnh nồng độ các ion
ngoại bào [24].
1.2.4. Đặc điểm hoạt lực của tinh trùng
Tinh trùng có khả năng vận động độc lập do sự co duỗi của phần đuôi. Năng lực, tốc
độ và thời gian vận động của tinh trùng phụ thuộc vào mức độ thành thục và điều kiện
môi trường sống của chúng. Năng lượng cung cấp cho tinh trùng hoạt động chủ yếu dựa
vào sự phân giải gluxit - năng lượng dự trữ của tinh trùng. Hoạt lực là tiêu chuẩn quan
trọng nhất để xác định sức sống của chúng [8]. Thời gian vận động ở trong nước của tinh
trùng các loài cá rất khác nhau và đều rất ngắn. Theo hầu hết tác giả nhận định rằng tinh
trùng các loài cá biển vận động lâu hơn các loài cá nước ngọt [25, 38]. Chẳng hạn như cá
chẽm châu Âu Dicentrurchus luhrux và cá bơn Scoplzthalrnus muxirilus thời gian vận
động tương ứng là 3 và 26 phút [85]. Ngược lại đối với cá loài cá xương nước ngọt chưa
đến 1 phút khoảng 15-50s [58]. Tinh trùng cá chép khoảng 3 phút, cá diếc Carassius
carassius 1-3,2 phút, cá Rutilus rutilus 2-4,6 phút, Tinca tinca 11,5 phút [8]. Tinh trùng
cá hồi Salmo trutta macrostigma thời gian hoạt lực tối đa là 1 phút 20 giây [38]. Trong
một nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu đã được tìm thấy cá rô Perca fluviatilis tinh

trùng có khả năng bơi hơn hai giờ trong điều kiện nước mặn [44].
Quá trình kích hoạt sự vận động của tinh trùng là một quá trình phức tạp và cần có
một lời giải thích sâu hơn. Tinh trùng trong nước là những tế bào rất đơn giản, với hiệu
suất sản xuất năng lượng thấp và được giải phóng vào một môi trường vận động tích cực,
mà chúng không cho phép tồn tại lâu dài. Trong điều kiện như vậy cơ chế cung cấp cho


16

sự chuyển động lâu dài không cần thiết và thụ tinh thành công phụ thuộc vào khả năng
xâm nhập của một số lượng lớn các tinh trùng rất gần với trứng, cũng như về cơ chế có
thể tạo thuận lợi cho việc tiếp xúc của chúng [44, 73]. Các yếu tố kích hoạt liên quan đến
khả năng vận động của tinh trùng đã được nghiên cứu, mặc dù một số khía cạnh của các
cơ chế đó thì chưa được hiểu rõ [57, 70]. Hai yếu tố chính đã được xác định gây nên sự
vận động đó là: các yếu tố môi trường liên quan đến tinh trùng sau khi được phóng thích
và các yếu tố diện trong tinh dịch cá [28].
1.2.4.1. Tỉ lệ pha loãng
Khi pha loãng với một tỉ lệ nhất định cho phép tất cả các tinh trùng được kích hoạt
cùng một lúc và tránh sai sót trong trường hợp quan sát [35]. Điều này đặc biệt quan trọng
đối với các loài có mật độ tinh trùng cao và tinh trùng chuyển động nhanh. Pha loãng tinh
trùng sẽ làm giảm mật độ của tinh trùng, một khi mật độ quá dày sẽ ảnh hưởng đến khả
năng bơi của chúng do phải cạnh tranh trong một không gian hẹp, điều này sẽ khiến cho
tinh trùng tiêu hao năng lượng và mau chết hơn [95, 101]. Nhưng mật độ thưa quá cũng
làm giảm khả năng thụ 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 tất cả tinh trùng hoạt
động tốt, cũng như cho kết quả thụ tinh cao hơn [31, 39].
Tỉ lệ pha loãng là khác nhau đối với tùy loài, nó phụ thuộc vào mật độ tinh trùng của
loài đó [77]. Tổng hợp các nghiên cứu trước đó trên các loài khác nhau đều đưa ra một
nhận định chung rằng với loài có mật độ tinh trùng tương đối cao thì tỉ lệ pha loãng
thường là 1:100 (1ml tinh trùng:99 ml dung dịch), còn đối với những loài có mật độ tinh

trùng thấp tỉ lệ pha loãng đề xuất là 1:50 [54, 70, 72]. Mặt khác, tỉ lệ pha loãng còn ảnh
hưởng đến hoạt lực của tinh trùng [61, 101]. Tinh trùng cá chép vận động dài nhất 6 phút
với tỉ lệ pha loãng 1:100 [105], còn đối với cá Tầm Acipenser persicus tỉ lệ pha loãng tốt
nhất là 1:50 [54].