Đặt vấn đề Tôm sú là động vật thủy sản dùng làm thực phẩm mang lại lợi nhuận lớn nhờ xuất khẩu tại nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Những năm đầu thập niên 90 của thế kỷ XX, cùng với sự phát triển của nghề nuôi tôm công nghiệp, “dịch bệnh” ở tôm cũng bắt đầu xuất hiện và lan rộng khắp thế giới. Tác nhân gây bệnh chính phải kể đến là vi khuẩn và virus. Hiện nay, các nghiên cứu cho thấy việc giảm sút sản lượng tôm nuôi liên quan đến bệnh vi khuẩn thường do các vi khuẩn thuộc chi Vibrio spp.
Trong đó, loài gây bệnh phổ biến nhất là vi khuẩn phát sáng V. Các tác nhân gây bệnh do virus bao gồm virus gây bệnh đầu vàng (Yellow head virus - YHV), virus gây bệnh đốm trắng (White spot syndrome virus - WSSV)… được xem là các tác nhân gây bệnh nghiêm trọng nhất và làm thiệt hại đáng kể đến nghề nuôi tôm. Cho đến nay, những hiểu biết cơ bản về sự điều khiển sinh trưởng, sinh sản và đặc biệt là hệ thống miễn dịch ở tôm sú còn rất hạn chế do thiếu những thông tin về genome và sự biểu hiện gen của chúng. Kích thước genome tôm sú là rất lớn (khoảng trên 2 tỉ cặp base = 2/3 bộ gen người), nên việc giải mã toàn bộ genome tôm sú đòi hỏi nhiều thời gian và chi phí lớn, ước tính hàng chục triệu đô la.
Vì vậy, một trong những hướng nghiên cứu được lựa chọn là lập bản đồ di truyền liên kết genome tôm sú, lập bản đồ di truyền từ DNA vệ tinh, phân tích trình tự đầy đủ genome ty thể (mtDNA), lập bản đồ gen tôm sú bằng giải mã EST/cDNA, nghiên cứu và phân tích các đoạn trình tự gen biểu hiện (Express sequence tag - EST), lựa chọn các chỉ thị phân tử phục vụ công tác chọn giống, nghiên cứu cấu trúc và chức năng của các gen liên quan. Tôm sú không có hệ thống đáp ứng miễn dịch thích ứng thực sự (adaptive immune system), thay vào đó chúng phát triển hệ thống bảo vệ cơ thể khác được gọi là miễn dịch tự nhiên (innate immunity). Những nghiên cứu về phản ứng tế bào và dịch thể ở tôm khi bị nhiễm vi khuẩn, virus đã được các nhà khoa học rất quan tâm, đặc biệt là xác định và phân tích đặc điểm của các gen tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch. Việc phát triển và ứng dụng rộng rãi Công nghệ sinh học trong lĩnh vực thủy sản đã đóng vai trò quan trọng trong giải thích các quá trình phát sinh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 2 mầm bệnh, phát triển các phương thức chẩn đoán và phòng ngừa, nhằm duy trì sự ổn định của nghề nuôi tôm, kiểm soát hậu quả dịch bệnh, hạn chế thiệt hại do dịch bệnh ở tôm nuôi.
Hiện nay, để xử lý tác nhân gây bệnh là vi khuẩn, thuốc kháng sinh và hóa chất là phương pháp chính được sử dụng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là chi phí mua thuốc lớn, tồn dư kháng sinh có thể đe dọa đến sức khỏe cộng đồng, ảnh hưởng đến môi trường, đồng thời xuất hiện các mầm bệnh kháng thuốc và chúng có thể lây nhiễm cho con người. Mặt khác, đối với các dịch bệnh do virus khi đã xảy ra thì chưa có biện pháp nào trị bệnh. Đến nay, những đáp ứng miễn dịch của tôm đối với nguồn bệnh virus vẫn chưa được sáng tỏ.
Do đó, việc nghiên cứu cơ chế miễn dịch của tôm ở mức độ phân tử là cần thiết để đưa ra các giải pháp đúng đắn trong phòng trị bệnh cho tôm. Trong những năm gần đây, ở Việt Nam đã bước đầu có các nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng giống và kiểm soát dịch bệnh ở tôm. Các nghiên cứu tập trung phát hiện bệnh tôm và đưa ra giải pháp phòng bệnh cho tôm. Ngoài ra, một vài cấu trúc protein tái tổ hợp của WSSV đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm nhằm mục đích nghiên cứu phòng trị bệnh cho tôm.
Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về các gen liên quan đến hệ miễn dịch tôm sú còn ít được biết đến. Do đó, để góp phần làm sáng tỏ cơ chế phân tử đáp ứng miễn dịch và tạo nguyên liệu cho nghiên cứu phòng trị bệnh ở tôm sú, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc một số gen thuộc hệ miễn dịch tôm sú (Penaeus monodon)”. Mục tiêu nghiên cứu - Phân lập và xác định được trình tự một số gen lựa chọn liên quan đến hệ miễn dịch tôm sú, tạo vật liệu nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ cơ chế đáp ứng miễn dịch và giải pháp trong phòng trị bệnh cho tôm sú; - Bước đầu nghiên cứu tạo peptide kháng khuẩn rALFPm3. Nội dung nghiên cứu - Phân lập một số gen lựa chọn liên quan đến hệ miễn dịch tôm sú được tiến hành theo 3 hướng: các gen đã có thông tin trình tự được công bố; các gen chỉ có một phần thông tin trình tự; gen chưa có thông tin về trình tự.
- Thiết kế vector mang gen mã hóa peptide kháng khuẩn, biểu hiện trong nấm men và bước đầu phân tích hoạt tính của peptide tái tổ hợp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TÔM SÚ VÀ CÁC BỆNH THƢỜNG GẶP Ở TÔM SÚ 1.
Giới thiệu về tôm sú Tôm sú có tên khoa học là Penaeus monodon do Fabricius mô tả và đặt tên năm 1798. Ngoài ra, loài tôm này còn được gọi với tên địa phương là tôm rong [11]. Tôm sú là một trong số các loài tôm nuôi quan trọng thuộc họ Penaeidae và được phân loại như sau [38]. Giới: Animalia Ngành: Arthropoda Ngành phụ: Crustatacea Lớp: Malacostraca Bộ: Decapoda Bộ phụ: Natantia Siêu họ: Penaeoidea Họ: Penaeidae Chi: Penaeus Loài: monodon Cơ thể tôm sú có màu xanh đậm, có những vân sắc tố trắng đen ở các đốt bụng.
Phần còn lại của thân biến đổi từ màu nâu sang màu xanh hoặc đỏ (Hình 1. Trong các loài tôm nuôi, tôm sú là loài có kích thước lớn (có thể lên đến 330 mm hoặc lớn hơn về chiều dài cơ thể) và là loài tôm thương mại quan trọng [209]. Hình ảnh tôm sú [14] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 4 Tôm sú có nguồn gốc từ Ấn Độ Dương, phía Tây Nam Thái Bình Dương và được nuôi chủ yếu ở các nước châu Á [174]. Loài tôm này sống ở nơi chất đáy bùn pha cát với độ sâu từ ven bờ đến 40 m nước và độ mặn từ 5 - 34 0/00.
Tôm sú có khả năng sinh trưởng nhanh, trong 3 - 4 tháng có thể đạt cỡ trung bình 40 - 50 g. Tôm sú trưởng thành tối đa đối với con cái có chiều dài từ 220 - 250 mm, trọng lượng đạt từ 100 - 300 g, con đực dài từ 160 - 200 mm, trọng lượng đạt từ 80 - 200 g. Tôm sú có tính ăn tạp, thức ăn ưa thích là thịt các loài nhuyễn thể, giun nhiều tơ và giáp xác. Về mặt phân bố, ở nước ta tôm sú phân bố từ Bắc vào Nam, vùng phân bố chính là vùng biển các tỉnh Trung bộ [11].
Tôm sú là loài giáp xác có vỏ kitin bao bọc bên ngoài cơ thể nên sự phát triển của chúng mang tính gián đoạn và đặc trưng bởi sự gia tăng đột ngột về kích thước và khối lượng. Sau mỗi lần lột xác, cơ thể tôm sú tăng nhanh về kích thước. Quá trình này tùy thuộc vào môi trường nước, điều kiện dinh dưỡng và giai đoạn phát triển của cá thể. Tôm sú thuộc loài dị hình phái tính, con cái có kích thước lớn hơn con đực ở cùng độ tuổi.
Có thể phân biệt con đực và cái thông qua hình dạng cơ quan sinh dục bên ngoài. Tuổi thành thục sinh dục của tôm đực và tôm cái trong tự nhiên là từ tháng thứ tám trở đi [11]. Trong tự nhiên, tôm sú sống trong môi trường nước mặn, sinh trưởng tới mùa sinh sản chúng tiến vào gần bờ đẻ trứng. Tôm cái đẻ trứng nhiều hay ít là phụ thuộc vào chất lượng của buồng trứng và trọng lượng của cơ thể.
Sau khi trứng được đẻ 14 - 15 giờ, ở nhiệt độ 27 - 280C sẽ nở thành ấu trùng. Ấu trùng theo các làn sóng biển dạt vào các vùng nước lợ. Trong môi trường này, ấu trùng (larvae) tiến sang thời kỳ hậu ấu trùng (postlarvae) rồi tôm giống (juvenile) và bơi ra biển, tiếp tục chu trình sinh trưởng , phát triển và sinh sản của chúng. Ở mỗi giai đoạn trong chu kỳ sinh trưởng, tôm phân bố ở những thủy vực khác nhau như vùng cửa sông, vùng biển ven bờ hay vùng biển khơi và có tính sống trôi nổi hay sống đáy [11], [145], [174].
Thịt tôm sú là một loại thực phẩm thủy sản rất có lợi cho sức khỏe con người và được ưa thích trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Thực phẩm từ tôm rất tốt cho Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 5 sức khỏe do chứa các protein năng lượng thấp, ít chất béo, có hàm lượng selenium, amino acid cao, ngoài ra còn là nguồn cung cấp các vitamin cho con người. Nhiều vitamin ở tôm rất cần thiết cho làn da khỏe mạnh, xương và răng như B6, E, A, D và B12. Hàm lượng vitamin B12, axit béo omega-3 cao ở tôm rất có lợi cho tim mạch, ngăn chặn sự tắc nghẽn mạch máu và bảo vệ chống lại bệnh Alzheimer.
Các nghiên cứu trước đây cho rằng: thực phẩm từ tôm có chứa cholesterol do đó ảnh hưởng đến tim mạch. Tuy nhiên, khi so sánh với các thực phẩm khác như trứng thì tôm có hàm lượng cholesterol thấp hơn. Do đó, ăn tôm có thể chống lại bệnh rối loạn nhịp tim và huyết áp cao. Hàm lượng các muối khoáng cao, đặc biệt là selenium ở tôm có vai trò cảm ứng tổng hợp và sửa chữa DNA, loại bỏ các tế bào bất thường, ức chế sự sinh sản tế bào ung thư và gây nên sự chết theo chương trình (apoptosis) của tế bào.
Ngoài ra, selenium còn tham gia vào các vị trí hoạt động của nhiều protein quan trọng, bao gồm cả các enzyme chống oxy hóa [143], [231]. Tôm sú là loài động vật thủy sản được khai thác tự nhiên cũng như nuôi, mang lại lợi nhuận rất lớn nhờ xuất khẩu tại nhiều nước trên thế giới, trong đó có các nước châu Á như Thái Lan, Việt Nam, Hàn Quốc, Đài Loan, Malaysia, Indonesia, Ấn Độ.