CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Thành tựu chương trình chọn giống các đối tượng thủy sản trong nước và trên thế giới 1. Các chương trình chọn giống trên đối tượng thủy sản Nuôi trồng thủy sản là ngành có tốc độ phát triển nhanh, trong đó nghề nuôi tôm đạt tổng sản lượng đạt 4,86 triệu tấn, chiếm 6% tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới năm 2014 (FAO, 2016). Mặc dù vậy, các nghiên cứu chọn giống trong nuôi trồng thủy sản còn hạn chế so với ngành chăn nuôi và trồng trọt trong nông nghiệp do các khó khăn về mặt kỹ thuật trong việc khép kín vòng đời đối với các loài thủy sản nuôi phức tạp hơn so với các động vật trên cạn.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và nhu cầu thực tiễn về số lượng và chất lượng con giống, số lượng các chương trình chọn giống và số lượng các loài thủy sản nuôi được chọn giống thành công đã tăng lên một cách đáng kể, đóng góp vai trò hết sức quan trọng và lớn lao trong sự phát triển của nghề nuôi. Chương trình chọn giống đối tượng thủy sản đầu tiên trên thế giới được tiến hành trên cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) bắt đầu từ năm 1971 ở Nauy (Gjedrem và ctv. Đây là chương trình chọn giống rất thành công và hiện nay vẫn đang tiếp tục được thực hiện. Sau 5 thế hệ chọn giống, tăng trưởng của cá hồi chọn giống đã tăng 113% so với cá hồi tự nhiên.
Ngoài sinh trưởng, các tính trạng quan trọng khác như hiệu quả chuyển đổi thức ăn, tỷ lệ phi lê, khả năng kháng bệnh, thành thục muộn, màu sắc và chất lượng thịt cũng được đưa vào trong chương trình chọn giống cá hồi. Lý thuyết di truyền số lượng cũng như các mô hình toán, phần mềm chuyên dụng phục vụ chọn giống sau đó được áp dụng trong chọn giống không chỉ trên đối tượng cá Hồi Đại Tây Dương ở Na Uy mà còn trên nhiều đối tượng thủy sản khác với những kết quả đáng kể như: Cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss) ở Na Uy, Phần Lan và Đan Mạch (Gjedrem, 2005); cá Tuyết (Gadus macrocephalus) ở Na Uy (Kolstad và ctv. Các chương trình nghiên cứu chọn giống trên tôm cũng đã được tiến hành như chọn giống tôm he Nhật Bản (Marsupenaeus japonicus) với tốc độ sinh trưởng tăng khoảng 11% sau mỗi thế hệ (Hetzel và ctv., 2000), chọn giống tôm thẻ chân trắng 4 (Litopenaeus vannamei) tại Mỹ, Columbia và Venezuela (Argue và ctv., 2002; Donato và ctv., 2005; 2008) và tôm vỏ cứng (Parapenaeopsis hardwickii) ở Úc (Jerry và ctv. Kết quả ban đầu cho thấy hiệu quả chọn lọc tăng trưởng của các loài tôm cũng khá cao, tăng khoảng 4-15% sau mỗi thế hệ chọn lọc.
Ở Việt Nam, chương trình chọn giống thuỷ sản đầu tiên là nghiên cứu đánh giá hiệu quả lai ngược về tăng trưởng của 2 loài cá mè trắng Trung Quốc (Hypophthalmichthys molitrix) và cá mè trắng Việt Nam (Hypophthalmichthys harmandi) (Trần Mai Thiên và ctv. Tác giả Trần Đình Trọng (1983) nghiên cứu về tính biến dị của 8 dòng cá chép (Cyprinus carpio) nuôi ở miền Bắc. Kết quả cho thấy dòng cá chép trắng là dòng cá phổ biến nhất ở miền Bắc và cũng là dòng cá có tính biến dị cao nhất. Trong các năm 1974 -1976, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản I đã tiến hành nghiên cứu lai giữa các dòng cá chép với nhau để xác định ưu thế lai.
Kết quả cho thấy thế hệ F1 của phép lai cá chép trắng Việt Nam × cá chép Hungary cho đặc tính vượt trội so với bố mẹ như (i) tỷ lệ sống cao, (ii) tăng trưởng nhanh và (iii) ngoại hình đẹp. Chương trình chọn giống cá chép với tốc độ tăng trưởng, áp dụng kỹ thuật chọn lọc cá thể được thực hiện trên cá chép ở miền Bắc Việt Nam năm 1985 nhằm khắc phục tình trạng hiệu quả của ưu thế lai bị suy giảm. Kết quả đã xác định hệ số di truyền trên cá chép khá cao, đạt 0,2- 0,29. Sau 6 thế hệ chọn lọc, cá có tốc độ tăng trưởng tăng 33% so với quần đàn ban đầu (Trần Mai Thiên và ctv.
Chương trình chọn giống cá mè vinh (Barbonymus gonionotus) được bắt đầu bằng việc đánh giá tăng trưởng của các dòng cá mè vinh có nguồn gốc khác nhau từ sông Cửu Long và sông Đồng Nai và hình thành quần thể ban đầu cho chọn giống (Nguyễn Văn Hảo và ctv. Các loài có giá trị kinh tế lớn như cá tra (Pangasianodon hypophthalmus), tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) đã và đang được tiến hành chọn giống nhằm cải thiện chất lượng một số tính trạng có giá trị kinh tế. Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ Sản II đang tiến hành chương trình chọn giống cá tra từ năm 2001 bằng phương pháp chọn lọc cá thể và sau đó chuyển sang chọn lọc gia đình. Đề tài được tiến hành trong 5 năm (2001-2004) đã hình thành được 3 quần thể ban đầu cho chọn giống năm 2001, 2002 trên tính trạng tăng trưởng và năm 2003 trên tính trạng tỷ lệ philê.
Bắt 5 đầu từ năm 2006, tiến hành chọn giống cá tra nhằm nâng cao đồng thời 2 tính trạng (i) tăng trưởng và (ii) tỷ lệ philê. Kết quả sau 1 thế hệ cho hiệu quả chọn giống đối với tính trạng tăng trưởng là 13% và tính trạng tỷ lệ philê là 0,9% (Nguyễn Văn Sáng và ctv. Ngoài ra, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ Sản II đã tiến hành chương trình chọn giống cá rô phi vằn dòng GIFT (Oreochromis niloticus), nguồn vật liệu ban đầu là 50 gia đình cá rô phi vằn dòng GIFT thuộc thế hệ chọn giống thứ 10 của Trung tâm nghề cá Thế giới (Worldfish Centre). Sau 2 thế hệ, chọn giống đã cho hiệu quả về tăng trưởng là 12% (Nguyễn Văn Hảo và ctv.
Nghiên cứu chọn giống tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) bắt đầu thực hiện từ năm 2007 và đã hình thành được quần thể ban đầu cho chọn giống. Hệ số di truyền về tính trạng tăng trưởng bước đầu được tính toán là 0,18- 0,42 (Đinh Hùng và ctv. Chọn giống cá rô phi nhằm nâng cao tốc độ tăng trưởng và khả năng chịu lạnh được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I từ năm 1999. Sau 2 thế hệ chọn lọc đã nâng cao tốc độ tăng trưởng của cá rô phi vằn (dòng GIFT) đạt 16,6% (Nguyễn Công Dân và ctv.
Chương trình chọn giống cá rô phi sau đó đã mở rộng thêm tính trạng khả năng chịu lạnh. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả chọn lọc đối với tính trạng tăng trưởng đã tăng trên 10% sau mỗi thế hệ chọn lọc trong thực tế. Kết quả đánh giá hiệu quả chọn lọc thông qua hình thức lai giữa các thế hệ năm 2002, 2004 và 2006 cho hiệu quả chọn lọc đạt 10,5% sau mỗi thế hệ chọn giống (Luan, 2008). Chương trình đánh giá vật liệu và hình thành quần đàn ban đầu chọn giống cá rô phi trong môi trường lợ mặn được tiến hành dựa trên 3 dòng cá (NOVIT 4, GIFT gốc và dòng Đài Loan) với hình thức lai cặp ngược, xuôi (Dialles cross).
Kết quả đã lựa chọn được 2 tổ hợp cho tốc độ tăng trưởng tốt nhất và có nhiều triển vọng cho kết quả cao trong chọn giống (Phạm Anh Tuấn và ctv. Chương trình nâng cao tốc độ tăng trưởng cá rô phi trong môi trường nước lợ, mặn đang được tiếp tục từ 2010 tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản I, sử dụng phương pháp chọn lọc gia đình và chọn lọc kết hợp. Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ số di truyền (h 2) của các tính trạng tăng trưởng, tỷ lệ sống và khả năng chịu lạnh, chịu mặn đều đạt ở mức cho phép dao động từ 0,27 – 0,53, sức sinh trưởng tăng thêm từ 11,2 đến 23% qua mỗi thế hệ (Nguyễn Hữu Ninh và ctv. 6 Ngoài ra, nhiều đề tài nghiên cứu di truyền và chọn giống thủy sản thuộc chương trình “Công nghệ sinh học Nông Nghiệp, Thủy Sản” đã và đang được thực hiện ở Việt Nam như: Đánh giá biến dị di truyền phục vụ chọn giống nâng cao tốc độ tăng trưởng cá vược (Lates calcarifer); Đánh giá biến dị di truyền phục vụ chọn giống nâng cao tốc độ tăng trưởng cá giò (Rachycentron canadum); Đánh giá các thông số di truyền và hình thành vật liệu ban đầu cho chọn giống cá rô phi đỏ (Oreochromis spp); Nghiên cứu nâng cao tăng trưởng và sinh sản cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) chọn giống trong môi trường nuôi lợ, mặn; Nghiên cứu phát triển và ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn tạo tôm thẻ chân trắng bố mẹ tăng trưởng nhanh”.
Đối với tôm sú (Penaeus monodon), công trình nghiên cứu chọn giống đầu tiên được thực hiện từ năm 2012 với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng di truyền số lượng và di truyền phân tử để tạo vật liệu ban đầu cho chọn giống tôm sú theo tính trạng tăng trưởng” (Nguyễn Văn Hảo, 2016). Từ giai đoạn 2016 -2019, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo tôm sú (Penaeus monodon) bố mẹ tăng trưởng nhanh được triển khai tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II, kết quả tạo được 10.000 cặp tôm bố mẹ tăng trưởng nhanh, sạch bệnh. (Nguyễn Văn Sáng và ctv. Nguyễn Hữu Ninh và ctv (2018) khi nghiên cứu chọn giống theo tính trạng tăng trưởng trên tôm thẻ chân trắng từ thế hệ G1 đến G4 cho thấy, hệ số di truyền về tăng trưởng của dòng tôm nuôi trong ao ở mức trung bình từ 0,19 ± 0,02 đến 0,21 ± 0,04; trong khi hệ số di truyền của tôm nuôi trong bể ở mức cao hơn từ 0,22 ± 0,03 đến 0,25 ± 0,03.
Như vậy, có thể thấy các chương trình chọn giống trên đối tượng thủy sản đã và đang được thực hiện đem lại hiệu quả rõ rệt qua từng thế hệ chọn giống. Theo Gjedrem và ctv (2012), khoảng 8,2% sản lượng nuôi trồng thủy sản thế giới trong năm 2010 mang lại từ những cải thiện chất lượng di truyền. Kết quả trên cho thấy các chương trình chọn giống đã và đang đóng góp lớn vào việc nâng cao sản lượng nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới. Tính đa dạng về mặt địa lý của thu thập vật liệu ban đầu để hình thành quần thể chọn giống Trước khi bắt đầu một chương trình chọn giống cần phải có nguồn vật liệu 7 ban đầu có tính đa dạng di truyền cao thông qua thu thập từ nhiều vùng địa lý khác nhau và thông qua các phép lai.
Các chương trình chọn giống thành công thường có quần thể ban đầu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, do tính phong phú về đa dạng di truyền. Chương trình chọn giống cá hồi Đại Tây Dương (S. salar) thu thập các dòng cá hoang dã từ 40 con sông khác nhau của Na Uy (Gjedrem và ctv.