MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Việt Nam hiện là nước đứng thứ tư trên toàn thế giới về sản xuất thủy sản với tổng sản lượng là 4,134 triệu tấn (FAO, 2020). Trong đó, sản lượng nuôi trồng cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) là 1,56 triệu tấn và giá trị xuất khẩu là 1,61 tỉ USD trong năm 2021 (VASEP, 2021). Việc nuôi cá tra thâm canh phải đối mặt với dịch bệnh xảy ra thường xuyên (Le và Cheong, 2010).
Trong đó, bệnh gan thận mủ do vi khuẩn Edwardsiella ictaluri (E. ictaluri) là một trong những bệnh phổ biến trên cá tra có thể gây chết cá với tỉ lệ đạt đến 90% nếu không được chữa trị kịp thời (Nguyễn Thị Thúy Liễu và ctv., 2011; Từ Thanh Dung và ctv. Bệnh gan thận mủ xuất hiện nhiều nhất trên cá dưới 4 tháng tuổi, đặc biệt giai đoạn cá hương 21 - 30 ngày tuổi, cá giống 40 - 90 ngày tuổi với tỉ lệ cá nhiễm bệnh lần lượt là 46% và 30% (Tran và ctv., 2020) và hầu như không thấy cá bệnh ở giai đoạn khối lượng trên 900 g (Lý Thị Thanh Loan, 2009). Có nhiều phương pháp phòng và trị bệnh cho cá hiện nay như sử dụng kháng sinh, tăng sức đề kháng thông qua bổ sung chất kích thích miễn dịch vào thức ăn, sử dụng vắc-xin và chọn giống.
Tuy nhiên, khi người nuôi sử dụng kháng sinh chưa đúng cách dẫn đến tiềm ẩn nguy cơ như sự kháng thuốc ở vi khuẩn (Từ Thanh Dung và ctv., 2010), dư lượng kháng sinh trong sản phẩm nên không đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế về xuất khẩu. Ngoài ra, người nuôi có thể tăng sức đề kháng cho cá bằng cách bổ sung chất kích thích miễn dịch (Bùi Thị Bích Hằng và Nguyễn Hoàng Vũ, 2019) hay sử dụng vắc-xin giúp mang lại hiệu quả một phần nhưng phải tiến hành lâu dài và phụ thuộc vào các yếu tố kĩ thuật. Vì vậy, các phương án này thường chưa được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất (Das và Sahoo, 2014). Chọn giống kháng bệnh theo cách tiếp cận di truyền số lượng là giải pháp tối ưu cho hướng phát triển bền vững các đối tượng cá nuôi (Galina, 2017).
Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II (Viện NCNTTS II) đã tạo ra được quần đàn cá tra bố mẹ chọn giống kháng bệnh gan thận mủ (G0) với hệ số di truyền ước luan an 2 tính của tính trạng kháng bệnh là 0,27 và hiệu quả chọn lọc là 8,3% (Trịnh Quốc Trọng và ctv. Quần thể cá tra bố mẹ kháng bệnh gan thận mủ thế hệ đầu tiên (G0) đã được thành lập, tuy nhiên, để kiểm chứng hệ số di truyền ở G0 và mang lại hiệu quả chọn lọc cao trên tính trạng kháng bệnh tại giai đoạn cá giống và tăng trưởng sau thu hoạch, cần tiếp tục chọn lọc qua nhiều thế hệ. Ngoài ra, bệnh gan thận mủ xảy ra từ giai đoạn cá hương (Tran và ctv., 2020) đòi hỏi chọn giống ở giai đoạn này nhưng thông tin di truyền ở cá hương chưa được công bố. Đồng thời, cần nghiên cứu tương quan di truyền giữa khả năng kháng bệnh ở hai giai đoạn cá hương và cá giống để có giải pháp để nâng cao khả năng kháng bệnh đồng thời ở giai đoạn cá hương và giống.
Vì vậy, cần có nghiên cứu ước tính các thông số di truyền trên tính trạng kháng bệnh ở giai đoạn cá hương và cá giống, tăng trưởng, tỉ lệ sống lúc thu hoạch nhằm định hướng cho chọn lọc con giống có khả năng kháng bệnh ở giai đoạn cá giống nhưng vẫn đảm bảo có khả năng kháng bệnh ở giai đoạn cá hương và khả năng tăng trưởng khi thu hoạch trong thế hệ thứ nhất (G1). Trong chương trình chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ hiện nay sử dụng phương pháp đánh dấu vật lí (dấu từ PIT, Passive Integrated Transponder) để phân biệt các cá thể. Tuy nhiên, khi áp dụng đánh dấu PIT có hạn chế là các gia đình cá phải được ương riêng rẽ đến kích cỡ cá giống 15 - 20 g/con và mất thời gian khoảng 3 - 4 tháng. Do đó, ảnh hưởng của môi trường ương riêng rẽ (c2) ở các gia đình đến kích cỡ đánh dấu cao và phần nào ảnh hưởng đến độ chính xác khi ước tính các thông số di truyền, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác của chọn lọc.
Hiện nay các chương trình chọn giống cá tra đang hướng đến phát triển chỉ thị phân tử (như microsatellite) để thay thế đánh dấu từ PIT. Các chỉ thị phân tử microsatellite đã được nghiên cứu để truy xuất phả hệ các gia đình cá tra chọn giống với kết quả truy xuất đạt chưa cao (81,3%; Bùi Thị Liên Hà và ctv., 2017) nên chưa thể áp dụng vào chương trình chọn giống. Vì vậy cần nghiên cứu tiếp tục để hoàn thiện bộ chỉ thị microsatellite với khả năng truy xuất cao nhằm áp dụng vào các chương trình chọn giống cá tra. Hiện nay, các chương trình chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ sử dụng tính trạng khả năng sống sót theo dạng nhị phân (sống/chết) để xử lí số liệu sau thí luan an 3 nghiệm cảm nhiễm nhằm ước tính các thông số di truyền cho chọn lọc.
Thông tin về tính trạng sống/chết khi kết thúc mô hình gây bệnh thực nghiệm chưa phản ánh đầy đủ tình trạng của thủy sản trong quá trình cảm nhiễm nên có thể làm giảm độ chính xác của chọn lọc trong các chương trình chọn giống (Galina, 2017). Vì vậy, ngoài sử dụng tính trạng sống/chết, một số nghiên cứu đã cho thấy các chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch là tính trạng biểu thị khả năng kháng bệnh như các loại tế bào máu, số lượng trung tâm đại thực bào sắc tố và nồng độ kháng thể (Camp và ctv., 2000; Faggion và ctv. Trên cá tra, các cơ chế đáp ứng miễn dịch thông qua sự thay đổi số lượng tổng hồng cầu, bạch cầu, hiệu giá kháng thể khi nhiễm vi khuẩn E. ictaluri đã được nghiên cứu (Trần Thị Phương Dung và ctv.
Tuy nhiên, việc tìm kiếm chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch phản ánh khả năng kháng bệnh cùng với tính trạng sống/chết để áp dụng vào xử lí số liệu cho chọn lọc vẫn chưa được thực hiện. Vì vậy, cần có nghiên cứu xác định chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch phản ánh khả năng kháng bệnh phục vụ chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ trong tương lai. Từ các luận giải trên, nghiên cứu “Ứng dụng di truyền phân tử và di truyền số lượng phục vụ chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ” được tiến hành để ước tính được các thông số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở giai đoạn cá hương, cá giống, tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch nhằm chọn lọc nâng cao tỉ lệ sống của cá tra giống trong thế hệ G1. Đồng thời, nghiên cứu các giải pháp kĩ thuật như đánh giá khả năng truy xuất phả hệ bằng bộ chỉ thị phân tử microsatellite và đánh giá tiềm năng sử dụng các chỉ tiêu miễn dịch như là tính trạng kháng bệnh gan thận mủ, đây là cơ sở tối ưu hóa chương trình chọn giống cá tra kháng bệnh áp dụng trong tương lai nhằm nâng cao sự chính xác của chọn lọc từ đó tăng hiệu quả chọn lọc.
Mục tiêu nghiên cứu 2. Mục tiêu chung Nghiên cứu ước tính các thông số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ và đề xuất phương án chọn lọc cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) kháng bệnh gan thận mủ thế hệ G1 và phát triển các kĩ thuật nhằm tối ưu hóa chương trình chọn giống cá tra kháng bệnh gan thận mủ dài hạn. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu ước tính các thông số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ và đề xuất phương án chọn lọc cá tra thế hệ G1. - Nghiên cứu các giải pháp kĩ thuật nhằm áp dụng cho chọn lọc kháng bệnh gan thận mủ nhằm tăng hiệu quả cho chương trình chọn giống cá tra kháng bệnh trong tương lai.
Nội dung nghiên cứu Nội dung 1. Ứng dụng di truyền số lượng ước tính các thông số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở thế hệ G1 cá tra và đề xuất chọn lọc: Công việc 1. Nuôi vỗ cá bố mẹ G0, phối ghép cặp để sản xuất gia đình đàn con G1, ương nuôi các gia đình G1 đến kích cỡ đánh dấu và đánh dấu từng cá thể. Cảm nhiễm bệnh gan thận mủ các cá thể và gia đình cá hương và cá giống G1 để đánh giá khả năng kháng bệnh.
Nuôi tăng trưởng các cá thể và gia đình cá giống G1 để đánh giá tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch. Ước tính hệ số di truyền tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ở giai đoạn cá hương và cá giống, tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch ở G1. Ước tính tương quan di truyền giữa các tính trạng kháng bệnh hai giai đoạn cá hương và cá giống. kháng bệnh giai đoạn cá giống với tính trạng tăng trưởng và tỉ lệ sống lúc thu hoạch.
Uớc tính hiệu quả chọn lọc của tính trạng kháng bệnh gan thận mủ giai đoạn cá giống trên quần thể G1. Đề xuất định hướng chọn lọc thế hệ G1. Nghiên cứu các giải pháp kĩ thuật hỗ trợ nâng cao hiệu quả của chọn giống cá tra kháng bệnh trong tương lai: Nội dung 2. Ứng dụng di truyền phân tử nghiên cứu bộ chỉ thị phân tử microsatellite truy xuất phả hệ các gia đình cá tra phục vụ chọn giống Công việc 1.
Sàng lọc các microsatellite ổn định, đa hình và phù hợp cho thử nghiệm truy xuất phả hệ. luan an 5 Công việc 2. Thử nghiệm truy xuất phả hệ trên 50 gia đình gồm 90 cá bố mẹ G0 và 500 cá con G1. Đánh giá và đề xuất chỉ tiêu miễn dịch tiềm năng là tính trạng kháng bệnh gan thận mủ phục vụ chọn giống trong tương lai Công việc 1.
Lựa chọn hai nhóm gia đình kháng bệnh cao và thấp dựa vào giá trị EBV giai đoạn cá giống. Cảm nhiễm và đánh giá các chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và đặc hiệu của hai nhóm gia đình kháng bệnh cao và thấp. Đánh giá và đề xuất chỉ tiêu đáp ứng miễn dịch làm chỉ tiêu xác định khả năng kháng bệnh gan thận mủ cho chọn giống trong tương lai. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu này sử dụng đàn bố mẹ chọn giống kháng bệnh gan thận mủ (G0) được thành lập từ đề tài KC.06 tại Viện NCNTTS II.