GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT - PGS.TS. TRƯƠNG VĂN LUNG - 4

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (918.71 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Sản xuất giống nhân tạo trở thành nhu cầu bức thiết trong nuôi
trồng thủy sản. Để phát triển mở rộng ni các đối tượng có hiệu quả, vấn
đề giống trở thành một mắt xích quan trọng. Các thành tựu về sinh sản
nhân tạo trên các đối tượng thủy sản ở các nước khác nhau trên thế giới
cũng như ở Việt Nam là rất to lớn. Từ khi các nhà khoa học nước Nga cho
sinh sản nhân tạo thành công trên cá đã mở ra triển vọng tạo nguồn giống
nhân tạo phục vụ vào việc nuôi trồng ngày càng mở rộng khắp nơi trên thế
giới. Ở Hawaii, Mĩ từ năm 1976, các nhà nuôi trồng đã cho sinh sản nhân
tạo trên một số đối tượng cá biển. Ở một số nước như Nhật Bản, Nga, Mĩ,
Canada ứng dụng tính di cư hai chiều, cho sinh sản nhân tạo trên cá hồi,
giống được thả lại tự nhiên, sau đó cá lớn quay vào đất liền và tổ chức
đánh bắt. Hình thức này cũng được áp dụng đối với cá chình là đối tượng
cá q hiếm, lúc trưởng thành sống ở nước ngọt, khi đẻ di cư ra biển. Ở
Nga và Iran cũng cho sinh sản trên cá tầm, đưa vào thả tự nhiên và khai
thác khi chúng lớn lên. Trong khi đó ở Na Uy là nước sản xuất giống cá
hồi phục vụ nuôi ở qui mô công nghiệp bằng những lồng ở biển, năm 1995
sản lượng đã đạt 220.000 tấn, giá trị 1 tỉ USD. Trung Quốc là nước có
nhiều lồi cá nước ngọt như: cá trắm đen, trắm cỏ, mè hoa, cá chép,… cho
sinh sản nhân tạo thu được một số lượng lớn cá giống, phục vụ nghề nuôi
rất phát triển. Ở Nhật Bản, các đối tượng tôm he, trai ngọc…được sản xuất
giống phục vụ cho việc nuôi. Ở khu vực Đông Nam Á, tập trung nghiên
cứu nhiều đối tượng cá nước ngọt, cho sinh sản nhân tạo đã đem lại những
kết quả khả quan. Riêng Thái Lan, sản lượng cá nước ngọt từ nuôi trồng
năm 1993 là 161.600 tấn, ni 3 lồi chính là cá rô, cá trê, cá mè vinh. Ở
Philippines, cho sinh sản nhân tạo thành công ở nhiều đối tượng nuôi như
cá trắm, cá mè, đặc biệt là cá măng biển được sinh sản nhân tạo đưa vào
nuôi và đạt sản lượng lớn.

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Việc tiếp tục đa dạng hóa các đối tượng ni để đưa vào nuôi, tận
dụng các mặt nước, chúng ta đã cho sinh sản nhân tạo thành công nhiều
đối tượng nước mặn. Việc cho đẻ thành công đối tượng tôm sú ( Penaeus

monodon) và đưa vào nuôi ở qui mô cả nước, tiếp theo đã thành công
phương pháp cắt mắt và cấy tinh làm cho hiệu quả được nâng cao. Sau đó
nhiều đối tượng ni nước lợ, nước mặn khác cũng cho đẻ thành công như
cá chẽm, cá bớp, ốc hương, điệp quạt, trai ngọc, cá ngựa, bào ngư, hải
sâm, v.v.

Việc hiểu biết về sự phân bố, đặc điểm sinh học, sinh thái của
chúng đã cho phép chúng ta tiến hành sinh sản thành công và ương nuôi
giai đoạn ấu trùng thành giống với tỉ lệ sống cao và có chất lượng tốt đã
mở rộng thành qui mơ cả nước. Ví dụ: tơm sú: cả nước có trên 3000 trại
cho đẻ từ bắc đến nam, riêng Khánh Hịa đã có đến 1000 trại. Qui trình
cho đẻ trên từng đối tượng cũng khác nhau. Chẳng hạn, đối với cá, người
ta theo dõi trên các giai đoạn phát triển của buồng trứng của cá cái và tinh
sào của cá đực, trong giai đoạn này có thể tiêm hormone sinh dục để kích
thích. Sau khi cho thụ tinh xong, người ta cho vào trong bể ấp, lúc này bắt
đầu theo dõi quá trình phân chia và tỉ lệ nở của trứng, quá trình này phụ
thuộc rất nhiều vào kĩ thuật cũng như kinh nghiệm. Trứng nở và trải qua
một số giai đoạn. Cá bột khi đến giai đoạn dinh dưỡng, người ta cho chúng
ăn các loại thức ăn phù hợp với lứa tuổi của cá bột để có tỉ lệ sống cao.
Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ mặn, pH,…cũng có vai trị quan
trọng không kém. Đối với giáp xác, con cái bắt trong tự nhiên đã ôm
trứng. Cho con đực và con cái vào chung một bể có kích thước thích hợp,
nếu con cái trứng đã chín muồi, người ta kích thích cho chúng đẻ. Sau khi
thụ tinh, trứng đưa sang bể ấp, ở đây trứng phân chia. Trải qua một số giai
đoạn biến thái và đến giai đoạn giống mất khoảng 15 ngày, tùy thuộc vào
từng giai đoạn, người ta cho ăn tảo, Artemia…

Sau đây là mô hình của Thái Lan. tơm mẹ được mua từ các nguồn
cung cấp giống, sau đó, cho vào bể từ 50-60 con cái và 20-50 con đực
trong bể xi măng đường kính rộng 4 m (cho ăn bằng polychaete-Nercis

spp và mực ống), con cái mang trứng đưa sang những bể 500 lít bằng sợi
thủy tinh, mỗi con cái một bể. Những con cái khơng có trứng được kích
cho đẻ bằng phương pháp cắt mắt.Một con đẻ khoảng 800.000-1.200.000
ấu trùng. Nước trong các bể được kiểm tra chất lượng hàng ngày, các yếu
tố kiểm tra là pH, độ mặn, nhiệt độ, ammonium (NH4+). Các bể đều được

sục khí. Sau khi thụ tinh, ấu trùng tách khỏi vỏ trứng và lắng xuống. Dùng
ống hút ấu trùng vào bể ương có thể tích 4m3, giai đoạn đầu zoea – mysis

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

→ → →

↑
 Mơ hình ương Tơm sú

Ngồi việc cho đẻ thành công các đối tượng nuôi kinh tế, các
nghiên cứu những phép lai kinh tế để ứng dụng tính ưu thế lai ở thế hệ F1

cũng được áp dụng. Năm 1979, Viện Nuôi trồng Thủy sản 1 cho lai kinh
tế giữa cá chép trắng Việt Nam với cá chép lai nhập nội, cả lai ngược lẫn
lai xuôi đều cho ưu thế lai, tỉ lệ sống của thế hệ F1 đạt rất cao từ 44-80%

(trung bình là 62%), trong khi cá chép trắng tỉ lệ sống trung bình là
50,35%. Ưu thế lai lớn nhanh hơn hẳn bố mẹ từ 180-230%. Các năm sau,
các đối tượng khác cũng được áp dụng lai kinh tế như cá rơ Phi lồi

Oreochromis mosambicus với loài O. niloticus, cá trê loài Clarias 
garienpirus với loài C. fuscus và loài Clarias garienpirus với loài C.

macrocephlus, cá mè trắng Việt Nam với cá mè trắng Hoa Nam (Trung
Quốc)…

Ngồi các loại cá ni, người ta cũng chú trọng đến các lồi cá
cảnh ni trong các aquarium. Theo bộ Thủy sản (1996), ở nước ta có đến
83 lồi cá cảnh đã được ni. 33 lồi cá khác có màu sắc đẹp chưa được
đưa vào ni và 35 lồi nhập nội có nguồn gốc khác nhau từ châu Mĩ,
châu Phi, Ấn Độ, Malaysia và Đơng Nam Á. Tổng số lồi cá nước ngọt
dùng làm cá cảnh lên đến 151 loài. Nhiều loài trong số đó đã cho sinh sản
thành cơng. Nhiều địa phương như thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí
Minh có nhiều gia đình ni và kinh doanh cá cảnh. Trong mấy năm gần
đây, nhiều loài cá biển cũng được đưa vào nuôi trong các aquarium phục
vụ khách du lịch, nhất là các rạn San hơ có màu đẹp (có đến trên 1000
lồi). Nhiều lồi trong đó bước đầu cho sinh sản nhân tạo, như các loài của
giống cá khoang cổ là loài sống cộng sinh với hải quì.

Việc bước đầu ứng dụng các thành tựu công nghệ sinh học hiện đại
vào lĩnh vực sinh sản nhân tạo có một số kết quả. Việc ứng dụng kĩ thuật
di truyền bước đầu được thử nghiệm trên cá hồi (Salmon) bằng phương
pháp chuyển gene sinh trưởng người cho ta thấy cá nuôi sau 4 tháng có
sức tăng trưởng nhanh hơn cá đối chứng. Ở Việt Nam Nguyễn Văn Cường
và cộng sự (1999) nghiên cứu phương pháp chuyển gene hormone sinh
trưởng người trên cá vàng và cá chạch cũng cho kết quả tốt, mở ra triển
vọng ứng dụng cho tạo giống thủy sản trong tương lai.

Bể lọc

nước Bể đẻ Bể ương

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Về việc nghiên cứu công nghệ sinh học trong ni trồng các lồi

rong tảo.

Sau khi sử dụng các dịch huyền phù loài tảo lục đơn bào Chlorella,
Emerson R., Lewis C.M., 1941; Dulton H.J., Manning W.M., 1941 đã
phát hiện thấy có một số vi tảo có thể tăng sinh khối của mình trong môi
trường với số lượng 1-2 triệu tế bào/ml chất lỏng, sau vài giờ mật độ
huyền phù đạt tới 50-100 triệu tế bào/ml huyền phù, sinh khối này chứa
tới 50% protein thô. Đầu thập kỉ 40 của thế kỉ trước nhiều thực nghiệm
nuôi cấy vi tảo ở qui mô lớn đã được triển khai ở Đức.

Năm 1953, các nhà nghiên cứu Đức ở trạm Kohlensffbiologische
Froschungstation (vùng Essen CHLB Đức) đã nghiên cứu khả năng dùng
CO2 phụ phẩm của nhà máy vùng Rubirdder nuôi trồng tảo Chlorella và

một loài tảo lục đơn bào khác là Scenedesmus acutus. Đầu năm 1970,
chính phủ Đức mở rộng việc hỗ trợ nuôi trồng tảo ở nhiều nước đang phát
triển như Ấn Độ, Péru, Thái Lan,…

Đầu thập kỉ 60 của thế kỉ XX, việc nuôi trồng tảo Spirulina, một
lồi tảo cố định N2 đã lơi cuốn sự quan tâm của các nhà khoa học với cơng

trình nghiên cứu tiên phong của Clement G. và cộng sự. Năm 1975,
Oswald W. J. và các cộng sự ở trường Đại học California đã công bố các
kết quả nuôi trồng tảo qui mô lớn vừa để thu nhận sinh khối vừa để xử lí
nước thải. Sau này có nhiều nước như Mexico, Nhật Bản, Thái Lan, Pháp,
Slovaki, và cả ở Việt Nam cũng đã tiến hành nghiên cứu và nuôi trồng tảo

Spirulins maxima và S. platensis.

Các nghiên cứu về tảo lam cố định đạm như Anabaena sianensis,

Calothrixspp., Hapalosiphon spp.,đã được tiến hành ở Ấn Độ, Myanmar,
Trung Quốc, Philippines, Thái Lan, Việt Nam và đã đưa vào ứng dụng
trong sản xuất.

Các nhà khoa học Israel ở phịng thí nghiệm Cơng nghệ Sinh học
Tảo đã đặt ra một chương trình nghiên cứu nhằm phân lập các loài tảo lam
sống tự do hay cộng sinh trong ruộng lúa, nghiên cứu điều kiện sinh
trưởng tối ưu của chúng.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

8.3. Công nghệ sinh học trong kĩ thuật nuôi trồng thủy sản

Để nâng cao sản lượng trong nuôi trồng thủy sản, tùy theo từng đối
tượng có qui trình và hình thức ni thích hợp. Nhìn chung có 4 hình thức
ni cơ bản sau:

- Nuôi quảng canh
- Nuôi quảng canh cải tiến
- Nuôi bán thâm canh

- Nuôi thâm canh

Việc ứng dụng sự hiểu biết vào các hình thức ni trên là quan
trọng nhằm đem lại hiệu quả cao, chi phí thấp, tận dụng được điều kiện tự
nhiên và xã hội của từng quốc gia và từng địa phương. Tùy thuộc vào
hoàn cảnh của địa phương và trình độ của người ni mà có các mơ hình
ni khác nhau.Ví dụ: ở Khánh Hịa hầu hết ứng dụng hình thức thâm
canh và mơ hình ni tơm khép kín, cịn ở miền Nam thì dùng nhiều hình
thức. Ni trồng thủy sản cịn kết hợp với chăn ni, làm nơng nghiệp,
lâm nghiệp, hình thành các mơ hình VAC, VACR, v.v. Các mơ hình này
đem lại hiệu quả khá tốt. Ngồi ra có các mơ hình khác như nuôi kết hợp

lúa-cá, lúa-tôm hoặc tôm-muối,… Gần đây hình thức ni tơm trên triều
bằng cách xây dựng các ao nuôi trên các bãi ngang, nuôi tôm trên cát,…
cũng đem lại hiệu quả như ở Ninh Thuận, Quảng Ngãi, Thừa Thiên-Huế,
Quảng Trị, Hà Tĩnh,… Việc tận dụng các hồ ao sông suối nước ngọt, các
hồ treo nước đầu nguồn để thả cá hoặc nuôi bằng bè đã đem lại hiệu quả
lớn. Ở các thủy vực nước lợ và mặn cũng được triển khai để nuôi trồng
như tôm sú, tôm hùm, vẹm xanh, ốc hương, ngọc trai, rau câu thắt, rau câu
cước, rong sụn…. Các đối tượng này ni riêng lẽ có và ni kết hợp có
để sử dụng triệt để mặt nước và để xử lí chất thải trong mơi trường nuôi.

8.4. Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất thức ăn nuôi 
trồng thủy sản

Sản xuất thức ăn là giải quyết khâu quan trọng trong nuôi trồng
thủy sản ở qui mô công nghiệp, phục vụ trong sinh sản giống nhân tạo.
Người ta đã tìm ra nguồn thức ăn từ giai đoạn bào xác (cyst) của tảo,

Artemia, Rotifer … nhằm chủ động được nguồn thức ăn chủ động cho
từng giai đoạn phát triển ấu trùng vừa tiết kiệm được thức ăn lại đem lại
hiệu quả cao. Ngoài ra, các giai đoạn ấu thể naupli của nhiều loài thực vật
và động vật phù du cũng được sản xuất làm thức ăn cho ấu thể tôm, cá, …
Trong sản xuất thức ăn nhân tạo, người ta sản xuất Chaetoceros spp. làm
thức ăn cho Tôm sú ở giai đoạn mysis đến post larvac 4 ngày tuổi (PL 4)
bằng môi trường KNO3 100 mg/m3, Na2HPO4 10 mg/m3, Na2SiO3 5 g/m3,

FeCl2 2,5 g/m3. Hiện nay nhiều cơ sở nghiên cứu ở nước ta đều có khả

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Ứng dụng enzyme trong y học. Trong một tương lai gần, enzyme
sẽ được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành y tế để làm đầu dò cho các thiết
bị y tế và để chữa bệnh.

Hiện nay, một số enzyme như glucosoxydase, hexokinase,
cholesteroloxydase, esterase, urease, alcohol dehydrogenase, v.v. đã được
sử dụng khá rộng rãi trong ngành y tế. Điển hình nhất là việc sử dụng
glucosoxydase cố định trên bề mặt điện cực platinum trong thiết bị phân
tích hàm lượng glucose trong máu. Bàn chất hoạt động của điện cực như
sau:

Enzyme glucosoxydase được gắn trên màng điện cực, khi điện cực
tiếp xúc với dịch mẫu chứa glucose thì nó sẽ xúc tác phản ứng:

Glucose + O2→ Gluconic acid + H2O2

Do đó, nếu trong mẫu càng nhiều glucose thì càng nhiều oxygene
tự do được ghi nhận trên điện cực platinum. Qua đó, người ta sẽ xác định
được hàm lượng glucose của mẫu phân tích (thí dụ như trong máu chẳng
hạn) (hình IV.6)

Glucose O2 H2O2 Gluconic acid

Màng gắn Màng

glucosoxydase điện cực

Điện cực platinum
 (cathode)

Hình III.6. Điện cực gắn enzyme glucosoxydase

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Tế bào hồng cầu lưỡi liềm Tế bào hồng cầu bình thường

Tách DNA và cắt Tách DNA

bằng nuclease m-RNA của globulin
Đoạn DNA chứa gene Sao chép ngược
mã hóa hemoglobin +P*

Lai các đoạn DNA với nhau

Phát hiện đoạn DNA đặc hiệu của
globulin bằng phương pháp đồng vị

đánh dấu

bệnh AIDS). Trước đây, bệnh này vô phương cứu chữa. Gần đây, người
bác sĩ đó đã tiến hành lấy máu của tủy xương của cháu – nơi sinh ra
lymphocyte T, đưa virus vơ hại có mang gene của enzyme nói trên vào
mẫu tủy đó, rồi lại đưa ngược trở lại vào cơ thể cháu bé. Liệu pháp lặp lại
3 lần, mức enzyme trong mẫu đã tăng. Cháu bé đã thấy khác hẳn lên.
Cơng nghệ gene đó tiến hành khơng phải lần đầu tiên. Ở Mĩ đã có một
cháu bé gái đang sống bình thường sau khi ghép gene từ ngày 14 tháng 9
năm 1990. Ba nhà bác học người Mĩ Frech Andreson, Michael Blaese và
Ken Calver ở viện Sức khỏe Quốc gia đã tiến hành chuyển gene enzyme
adenosine desaminase cho một cháu bé gái 4 tuổi mắc bệnh suy giảm miễn
dịch phối hợp nói trên (SCID) phải sống trong một căn buồng vơ trùng.
Tháng 5/1993, nhân một cuộc họp báo, ông Ken Calver - người lãnh đạo
nhóm chuyển gene này đã nói: “Tạm thời chúng tơi hài lịng với kết quả
thu được. Một cháu bé đã hầu như hoàn toàn tránh được nhiễm trùng,
nồng độ enzyme đạt gần mức bình thường. Hệ miễn dịch của cháu khỏe
lên. Cháu có thể chạy chơi ngồi phố, đi đến lớp học, thậm chí chơi thể