Đánh giá ảnh hưởng của crom vi lên sự phát triển của cá ngựa vằn Danio rerio

Luận án tiến sĩ nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của crom vi lên sự phát triển của cá ngựa vằn danio rerio, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề xuất giải pháp khoa

• Tác giả: Đặng Đăng Khoa
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thái Phong Thảo
• Trường học: Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Ảnh Hưởng Của Crom (VI) Đến Sự Phát Triển Của Cá Ngựa Vằn (Danio Rerio)
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về Crom (VI)
• 2.2. Nguồn gốc của kim loại nặng
• 2.3. Tổng quan về Crom
• 2.4. Tổng quan về cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 2.5. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của kim loại nặng lên cá ngựa vằn
• 2.6. Các gene liên quan đến quá trình apoptosis và kháng oxy hóa
• 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thiết bị và dụng cụ cần thiết
• 3.2. Môi trường và hóa chất sử dụng
• 3.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 3.4. Đánh giá cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái
• 3.6. Phương pháp sinh học phân tử
• 3.7. Phương pháp nuôi, phân loại và thu phôi cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 3.8. Chuẩn bị môi trường nuôi phôi 1x E3
• 3.9. Môi trường Crom (VI)
• 3.10. Đánh giá sự ảnh hưởng của Crom (VI) lên sự phát triển của phôi và ấu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 3.10.1. Xác định sự ảnh hưởng của Crom (VI) lên tỷ lệ sống của phôi và ấu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 3.10.2. Xác định sự ảnh hưởng của Crom (VI) lên nhịp tim của ấu trùng cá ngựa vằn
• 3.10.3. Xác định sự ảnh hưởng của Crom (VI) lên chiều dài cơ thể ấu trùng cá ngựa vằn
• 3.11. Đánh giá sự thay đổi biểu hiện các gene đáp ứng và các gene kiểm soát tổn thương của cá ngựa vằn (Danio rerio) khi tiếp xúc với Crom (VI)
• 3.12. Đánh giá hàm lượng Crom (VI) tích tụ trong cơ thể cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 3.13. Đánh giá sự ảnh hưởng Crom (VI) lên cấu trúc nội quan (ruột, gan và buồng trứng) cá ngựa vằn. Phương pháp thống kê
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đánh giá cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 4.1.1. Đánh giá cá ngựa vằn bằng đặc điểm hình thái học
• 4.1.2. Đánh giá cá ngựa vằn bằng phương pháp sinh học phân tử
• 4.1.3. Phân tích trình tự gene cytochrome b của cá ngựa vằn
• 4.1.4. Phân tích trình tự gene cytochrome c của cá ngựa vằn
• 4.2. Ảnh hưởng của Crom (VI) lên sự phát triển của phôi và ấu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 4.2.1. Ảnh hưởng của Crom (VI) lên tỷ lệ sống của phôi và ấu trùng cá ngựa vằn
• 4.2.2. Ảnh hưởng của Crom (VI) lên chiều dài cơ thể ấu trùng cá ngựa vằn
• 4.2.3. Ảnh hưởng của Crom (VI) lên nhịp tim ấu trùng cá ngựa vằn
• 4.3. Gene gadd45a và gadd45g
• 4.4. Gene sod1 và sod2
• 4.5. Biểu hiện phiên mã của các gene liên quan đến chu kỳ tế bào, oxi hóa và quá trình apoptosis
• 4.6. Ảnh hưởng của Crom (VI) lên sự biểu hiện một số gene liên quan đến apoptosis và kháng oxy hóa trên cá ngựa vằn
• 4.7. Ảnh hưởng của Crom (VI) lên sự phát triển của cá ngựa vằn trưởng thành
• 4.8. Sự tích tụ Crom (VI) trong cơ thể cá ngựa vằn (Danio rerio)
• 4.9. Đánh giá ảnh hưởng của Crom (VI) lên cấu trúc mô cá ngựa vằn (Danio rerio)
• CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về crom vi và cá ngựa vằn

Crom vi (Crom (VI)) là một trong những kim loại nặng phổ biến trong môi trường, đặc biệt là trong nước. Nó được biết đến với tính độc hại cao và có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sự phát triển của các sinh vật thủy sinh. Nghiên cứu này tập trung vào cá ngựa vằn (Danio rerio), một mô hình sinh học phổ biến trong nghiên cứu sinh học và độc tính. Cá ngựa vằn có nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ, thời gian phát triển nhanh và khả năng sinh sản cao, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng để nghiên cứu tác động của các chất độc hại như crom vi. Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của crom vi đến sự phát triển của cá ngựa vằn, từ giai đoạn phôi đến giai đoạn trưởng thành.

II. Tác động của crom vi đến sự phát triển của cá ngựa vằn

Nghiên cứu cho thấy crom vi có ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cá ngựa vằn. Các phôi cá ngựa vằn được tiếp xúc với các nồng độ khác nhau của crom vi cho thấy tỷ lệ sống sót giảm rõ rệt. Cụ thể, tỷ lệ sống sót của phôi và ấu trùng cá ngựa vằn giảm theo nồng độ crom vi. Ngoài ra, chiều dài cơ thể của ấu trùng cũng bị ảnh hưởng, với sự giảm chiều dài đáng kể khi tiếp xúc với nồng độ crom vi cao. Nhịp tim của ấu trùng cá ngựa vằn cũng tăng lên, cho thấy sự căng thẳng sinh lý do crom vi gây ra. Những thay đổi này cho thấy crom vi không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển mà còn tác động đến các chỉ số sinh lý quan trọng của cá ngựa vằn.

III. Cơ chế tác động của crom vi lên cá ngựa vằn

Crom vi tác động đến cá ngựa vằn thông qua việc thay đổi biểu hiện của các gene liên quan đến quá trình apoptosis và kháng oxy hóa. Phân tích cho thấy sự giảm biểu hiện của các gene như cdk4, cdk6 (liên quan đến chu kỳ tế bào) và sod1, sod2 (liên quan đến kháng oxy hóa) khi cá ngựa vằn tiếp xúc với crom vi. Đồng thời, sự gia tăng biểu hiện của các protein như Caspase 3 và Bax cho thấy quá trình apoptosis được kích hoạt. Những thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của phôi mà còn có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe lâu dài cho cá ngựa vằn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu tác động của crom vi trong môi trường nước và ảnh hưởng của nó đến sinh thái học.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng crom vi có tác động tiêu cực đến sự phát triển của cá ngựa vằn (Danio rerio) thông qua việc làm giảm tỷ lệ sống sót, chiều dài cơ thể và thay đổi nhịp tim. Những phát hiện này không chỉ có ý nghĩa trong việc hiểu rõ hơn về tác động của crom vi đối với sinh vật thủy sinh mà còn có thể được áp dụng trong việc đánh giá chất lượng nước và quản lý ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng cá ngựa vằn như một mô hình nghiên cứu có thể giúp phát triển các biện pháp bảo vệ môi trường và sức khỏe sinh thái, đồng thời cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà quản lý môi trường trong việc kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIÞN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ VIÞT NAM HâC VIÞN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ -------------- oOo ------------- Đ¾NG ĐNG KHOA <ĐÁNH GIÁ ÀNH H¯âNG CĂA CROM (VI) LÊN SĀ PHÁT TRIàN CĂA CÁ NGĀA VÄN (Danio rerio)= LUÀN ÁN TI¾N SĨ CÔNG NGHÞ SINH HâC Tp. Há Chí Minh – Nm 2024 BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIÞN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ VIÞT NAM HâC VIÞN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ -------------- oOo ------------- Đ¾NG ĐNG KHOA <ĐÁNH GIÁ ÀNH H¯âNG CĂA CROM (VI) LÊN SĀ PHÁT TRIàN CĂA CÁ NGĀA VÄN (Danio rerio)= LUÀN ÁN TI¾N SĨ CÔNG NGHÞ SINH HâC Mã sß : 9420201 Xác nhÁn căa Hãc vißn Ng°ái h°ßng d¿n 1 Ng°ái h°ßng d¿n 2 Khoa hãc và Công nghß (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Tp. Há Chí Minh – Nm 2024 i LàI CAM ĐOAN Tôi, Đ¿ng Đng Khoa xin cam đoan, luÁn án Ti¿n sỹ “Đánh giá ảnh hưởng của Crom (VI) lên sự phát triển của cá ngựa vằn (Danio rerio)99 là công trình nghiên cąu căa tôi cùng vßi sự h°ßng d¿n khoa học căa PGS.TS Nguyßn Thá Ph°¢ng ThÁo và TS. Lê Thành Long.

Các sá liáu và tài liáu trong luÁn án là trung thực và ch°a đ°ÿc công bá trong bÃt kỳ nghiên cąu nào trừ các bài báo tác giÁ liát kê trong phā lāc. TÃt cÁ nhāng tham khÁo và kÁ thừa đều đ°ÿc trích d¿n và tham chiÁu đÅy đă. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 3 năm 2024 Tác giÁ luÁn án Đ¿ng Đng Khoa ii LàI CÀM ¡N Tr°ßc tiên, tôi xin trình bày tß lòng kính trọng và biÁt ¢n sâu sÃc đÁn PGS.TS Nguyßn Thá Ph°¢ng ThÁo và TS. Lê Thành Long, ng°ái đã luôn hỗ trÿ, động viên, khích lá và h°ßng d¿n tôi tÁn tình trong suát thái gian khi tôi bÃt đÅu nghiên cąu đÁn khi hoàn thành luÁn án.

Xin gÿi lái cÁm ¢n trân trọng đÁn GS.TS Cao Viát HiÁu, Hiáu tr°ãng Tr°áng Đ¿i học Bình D°¢ng đã hỗ trÿ thái gian cho tôi trong suát quá trình học tÁp và hoàn thành luÁn án. Xin gÿi lái cÁm ¢n trân trọng đÁn Học Vián Khoa học và Công nghá Viát Nam, Vián Sinh học nhiát đßi, Vián Hàn lâm Khoa học và Công nghá Viát Nam đã t¿o điều kián thuÁn lÿi cho tôi học tÁp, nghiên cąu và hoàn thián luÁn án. Tôi xin gÿi lái cÁm ¢n chân thành đÁn TS. Hã Nguyßn Quỳnh Chi, ThS.

Lý Ngọc Cang cùng anh, chá, em t¿i Phòng Công nghá Sinh học động vÁt – Vián Sinh học nhiát đßi, Vián Hàn lâm Khoa học và Công nghá Viát Nam đã tÁn tình giúp đỡ và t¿o điều kián để tôi hoàn thián luÁn án. Cuái cùng, tôi xin đ°ÿc cÁm ¢n cha mẹ, anh chá em, cùng vÿ tôi; nhāng ng°ái đã đi cùng tôi trong suát thái gian qua. Tôi muán gÿi lái cám ¢n chân thành nhÃt căa tôi đÁn cha mẹ tôi vì nhāng lái động viên căa họ suát thái gian tôi làm luÁn án. Tôi chân thành cám ¢n đÁn vÿ tôi, ThS Nguyßn Thá YÁn Lißu, ng°ái mà luôn luôn bên c¿nh tôi, ăng hộ và động viên tôi trong suát thái gian nghiên cąu luÁn án.

Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 3 năm 2024 Tác giÁ luÁn án Đ¿ng Đng Khoa iii MĀC LĀC Trang LàI CAM ĐOAN. iii DANH MĀC CÁC CHĀ VIÀT TÂT. vi DANH MĀC CÁC HÌNH, Đâ THà. viii DANH MĀC BÀNG.

Tính cÃp thiÁt căa đề tài. Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu. Nội dung nghiên cąu. Nhāng đóng góp mßi căa luÁn án.

TäNG QUAN NGHIÊN CĄU. Tång quan về Crom (VI). Nguãn gác căa kim lo¿i nặng. Tång quan về Crom.

Tång quan về cá ngựa vằn (Danio rerio). Các nghiên cąu về Ánh h°ãng căa kim lo¿i nặng lên cá ngựa vằn. Các gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và kháng oxy hóa. VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU.

ThiÁt bá và dāng cā cÅn thiÁt. Môi tr°áng và hóa chÃt sÿ dāng. Nội dung và ph°¢ng pháp nghiên cąu. Đánh danh cá ngựa vằn (Danio rerio).

Ph°¢ng pháp nghiên cąu đặc điểm hình thái. Ph°¢ng pháp sinh học phân tÿ. Ph°¢ng pháp nuôi, phái và thu phôi cá ngựa vằn (Danio rerio). Chuẩn bá môi tr°áng nuôi phôi 1x E3.

Môi tr°áng Crom (VI). Đánh giá sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên sự phát triển căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio). Xác đánh sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên tỷ lá sáng căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio). Xác đánh sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên nháp tim căa Ãu trùng cá ngựa vằn.

Xác đánh sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên chiều dài c¢ thể Ãu trùng cá ngựa vằn. Đánh giá sự thay đåi biểu hián các gene đáp ąng và các gene kiểm soát tån th°¢ng căa cá ngựa vằn (Danio rerio) khi tiÁp xúc vßi Crom (VI). Đánh giá hàm l°ÿng Crom (VI) tích tā trong c¢ thể cá ngựa vằn (Danio rerio). Đánh giá sự Ánh h°ãng Crom (VI) lên cÃu trúc nội quan (ruột, gan và buãng trąng) cá ngựa vằn.

Ph°¢ng pháp tháng kê. KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÀN. Đánh danh cá ngựa vằn (Danio rerio). Đánh danh cá ngựa vằn bằng đặc điểm hình thái học.

Đánh danh cá ngựa vằn bằng ph°¢ng pháp sinh học phân tÿ. Phân tích trình tự gene cytochrome b căa cá ngựa vằn. Phân tích trình tự gene cytochrome c căa cá ngựa vằn. Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự phát triển căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio).

Ành h°ãng căa Crom (VI) lên tỷ lá sáng căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio). Ành h°ãng căa Crom (VI) đÁn chiều dài c¢ thể Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio). Ành h°ãng căa Crom (VI) đÁn nháp tim Ãu trùng cá ngựa vằn. Gene gadd45a và gadd45g.

Gene sod1 và sod2. Biểu hián phiên mã căa các gene liên quan đÁn chu kỳ tÁ bào, ąc chÁ oxy hóa và quá trình apoptosis. Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự biểu hián một sá gene liên quan đÁn apoptosis và kháng oxy hóa trên cá ngựa vằn. Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự phát triển căa cá ngựa vằn tr°ãng thành.

Sự tích tā Crom (VI) trong c¢ thể cá ngựa vằn (Danio rerio). Đánh giá Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên cÃu trúc mô cá ngựa vằn (Danio rerio). 75 KÀT LUÀN VÀ KIÀN NGHà. 81 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG Bà CĂA TÁC GIÀ.

82 TÀI LIàU THAM KHÀO. 83 vi DANH MĀC CÁC CHþ VI¾T TÂT Từ vi¿t tÃt Ti¿ng Anh Ti¿ng Vißt BCL2 B-cell leukemia/lymphoma 2 Protein B-cell leukemia/ protein lymphoma 2. BYT Ministry of Health Bộ y tÁ CDKs Cyclin-dependent kinases Kinase Phā thuộc vào Cycline Crom (III) Chromium (III) Ion Crom hóa trá ba Crom (VI) Hexavalent chromium Crom hóa trá sáu Ct valuae Cycle threshold value Giá trá chu kỳ ng°ỡng DNA Deoxyribonucleic Acid DNA chąa thông tin di truyền ĐC Control Đái chąng EC50 Effective concentration 50% Nãng độ hiáu quÁ 50% ECETOC European Centre for Trung tâm Nghiên cąu ChÃt độc Ecotoxicology and Toxicology of Sinh thái và ChÃt độc căa Hóa Chemicals chÃt Châu Âu ECL Enhanced chemiluminescence Tăng c°áng phát quang hóa học FSH Follicle-Stimulating Hormone Hormone kích thích nang GPx Peroxidase Nhóm kháng thể kháng enzyme peroxidase GSH Glutathione hÿp chÃt hóa học tự nhiên chąa các axit amin GSI Gonadosomatic index Chß sá gonadosomatic GI Digestive system Há tháng tiêu hóa Hb Hemoglobin HuyÁt sÃc tá HSI Hepatosomatic index Há sá gan IgG Immunoglobulin G Globulin G LC50 Median lethal concentration 50 Nãng độ gây tÿ vong 50% LDS Lithium dodecyl sulfate Một chÃt tẩy rÿa anion Na+ /K+ Ion Natri/ ion Kali Ion Natri/ ion Kali OECD Organization for Economic Co- Tå chąc Hÿp tác và Phát triển operation and Development Kinh tÁ P53 Tumor protein P53 Protein khái u P53 Pb2+ Lead ions Ion chì PCR Polymerase chain reaction PhÁn ąng nhân bÁn DNA dựa trên các chu kỳ nhiát vii PVDF Polyvinylidene fluoride Màng PVDF QCVN Vietnam National Technical Quy chuẩn kỹ thuÁt Quác gia Viát Regulation Nam ROS Reactive oxygen species Các chÃt oxy hóa phÁn ąng RTAse Reverse transcriptase Một nhóm prôtêin có khÁ năng xúc tác quá trình phiên mã ng°ÿc RT-PCR Reverse transcription polymerase PhÁn ąng tång hÿp chuỗi chain reaction polymerase sao chép ng°ÿc SDS-PAGE Sodium dodecyl sulfate Đián di polyacrylamide vßi SDS polyacrylamide gel electrophoresis SOD1 Superoxide dismutase 1 Enzyme SOD lo¿i 1 SOD2 Superoxide dismutase 2 Enzyme SOD lo¿i 2 SODs Superoxide dismutase genes Các enzyme SOD US EPA United States Environmental C¢ quan bÁo vá môi tr°áng Mỹ Protection Agency WBCs White blood cell count Chß sá kiểm tra b¿ch cÅu trong máu WHO World Health Organization Tå chąc y tÁ ThÁ Gißi viii DANH MĀC CÁC HÌNH, Đà THà Hình 1. Sự thay đåi hình d¿ng phôi giai đo¿n blastula t¿i các mác thái gian [21].

Sự thay đåi hình d¿ng quá trình hình thành các c¢ quan và thoát nang [21]. S¢ đã tóm tÃt quá trình phái và thu phôi cá ngựa vằn. S¢ đã tóm tÃt nội dung nghiên cąu phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn. S¢ đã tóm tÃt nội dung nghiên cąu cá ngựa vằn tr°ãng thành.

Hình mô tÁ hình dáng cá ngựa vằn đực và cái. Phôi cá ngựa vằn. Hình các c¢ quan Ãu trùng cá ngựa vằn. Trình tự gene cytchrome b căa m¿u cá ngựa vằn trong nghiên cąu.

S¢ đã cây phát sinh loài đ°ÿc xây dựng dựa trên trình tự gene cytochrome b căa cá ngựa vằn phân lÁp đ°ÿc vßi một sá lo¿i thuộc bộ Cypriniformes công bá trên ngân hàng GenBank. Trình tự gen cytchrome c căa m¿u cá ngựa vằn trong nghiên cąu. S¢ đã cây phát sinh loài đ°ÿc xây dựng dựa trên trình tự gene cytochrome c căa cá ngựa vằn phân lÁp đ°ÿc vßi một sá lo¿i thuộc bộ Cypriniformes công bá trên ngân hàng GenBank. Phôi cá ngựa vằn.

Âu trùng phát triển bÃt th°áng khi nhißm Crom (VI). Thể hián tỷ lá % phôi sáng ã các nãng độ Crom (VI). Chiều dài Ãu trùng cá ngựa vằn ã ngày thą 3 căa các nhóm thí nghiám (độ phóng đ¿i 40x và th°ßc đo 100 µm). Chiều dài Ãu trùng cá ngựa vằn ã ngày thą 7 căa các nhóm thí nghiám (độ phóng đ¿i 40x và th°ßc đo 100 µm).

Ành h°ãng căa Crom (VI) lên chiều dài c¢ thể Ãu trùng cá ngựa vằn. Biểu đã thể hián nháp tim căa Ãu trùng cá ngựa vằn t¿i các nãng độ Crom (VI) ã các ngày. Mąc độ biểu hián mRNA căa gene gadd45a và gadd45g theo etef. Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự biểu hián phiên mã căa gen sod1.

Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự biểu hián phiên mã căa gen mt2 trên phôi cá ngựa vằn. Sự biểu hián phiên mã các gene liên quan đÁn chu trình tÁ bào (cdk4 và cdk6), kháng oxy hóa (sod1 và sod2) và apoptosis (caspase 3, bcl2, bax).