Tài liệu ước tính các thông số di truyền tính trạng tăng trưởng và kháng bệnh gan thận mủ phục vụ chương trình chọn giống cá tra pangasianodon hypophthalmus (sauvage 1878)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH _________________________ Ngô Lê Minh Thư ƯỚC TÍNH CÁC THÔNG SỐ DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG TĂNG TRƯỞNG VÀ KHÁNG BỆNH GAN THẬN MỦ PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH CHỌN GIỐNG CÁ TRA Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878) LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH _________________________ Ngô Lê Minh Thư ƯỚC TÍNH CÁC THÔNG SỐ DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG TĂNG TRƯỞNG VÀ KHÁNG BỆNH GAN THẬN MỦ PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH CHỌN GIỐNG CÁ TRA Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878) Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm Mã số : 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. NGUYỄN TƯỜNG ANH TS. NGUYỄN VĂN SÁNG Thành phố Hồ Chí Minh - 2013 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể. Luận văn hoàn thành, cũng là lúc tôi có cơ hội bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: TS. Nguyễn Văn Sáng đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn. PGS TS. Nguyễn Tường Anh đã tận tình hướng dẫn, động viên và truyền đạt cho tôi nhiều kinh nghiệm trong quá trình thực hiện luận văn. Các Thầy, Cô khoa Sinh, trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh đã truyền đạt tri thức và hướng dẫn tôi trong suốt khoá học. Các anh chị, bạn bè đang làm việc tại Trung tâm Quốc Gia Giống Thủy Sản Nước Ngọt Nam Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong thời gian tôi làm đề tài nghiên cứu ở đây. Ba Má ở hai bên gia đình, em gái và người bạn đời của tôi đã luôn hỗ trợ, động viên tôi trong thời gian thực hiện luận văn. Ban Giám Hiệu và đồng nghiệp trường THPT Phan Bội Châu (Bình Thuận) đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi chuyên tâm vào việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tất cả các bạn bè đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến, chia sẻ và động viên trong thời gian tôi làm luận văn, cũng như trong công việc và trong cuộc sống. Ngô Lê Minh Thư MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 3 1.1. Đặc điểm sinh học của cá Tra .......................................................................... 3 1.1.1. Phân loại .................................................................................................... 3 1.1.2. Phân bố ...................................................................................................... 3 1.1.3. Hình thái, sinh lý........................................................................................ 3 1.1.4. Ðặc điểm dinh dưỡng................................................................................. 4 1.1.5. Ðặc điểm sinh trưởng................................................................................. 4 1.1.6. Ðặc điểm sinh sản ...................................................................................... 4 1.2. Bệnh gan thận mủ trên cá da trơn và cá Tra..................................................... 5 1.2.1. Nguyên nhân gây bệnh .............................................................................. 5 1.2.2. Lịch sử bệnh gan thận mủ trên cá da trơn và cá Tra ................................. 6 1.2.3. Đặc tính vi khuẩn gây bệnh gan thận mủ trên cá Tra ............................... 6 1.2.4. Đường lây truyền ....................................................................................... 7 1.2.5. Triệu chứng ................................................................................................ 8 1.2.6. Một số phương pháp điều trị và phòng bệnh gan thận mủ trên cá Tra ..... 9 1.3. Các chương trình chọn giống ở một số loài thủy sản ..................................... 10 1.3.1. Ngoài nước............................................................................................... 10 1.3.2. Trong nước............................................................................................... 13 1.4. Phương pháp lai, mô hình toán và phương pháp chọn lọc trong chọn giống cá Tra .............................................................................................................. 16 1.4.1. Phương pháp lai ....................................................................................... 16 1.4.2. Các mô hình toán áp dụng cho ước tính các thông số di truyền của tính trạng tăng trưởng và tính trạng kháng bệnh gan thận mủ, tương quan di truyền giữa hai tính trạng này .............................................................. 16 1.4.3. Phương pháp chọn lọc ............................................................................. 18 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 20 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................................. 20 2.1.1. Thời gian nghiên cứu đề tài ..................................................................... 20 2.1.2. Nơi thực hiện đề tài nghiên cứu............................................................... 20 2.2. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 20 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 21 2.3.1. Cho sinh sản và ương nuôi các gia đình từ các quần đàn cá tra phục vụ đánh giá tăng trưởng và khả năng kháng bệnh gan thận mủ ................... 21 2.3.2. Đánh dấu PIT phân biệt từng cá thể ........................................................ 25 2.3.3. Gây bệnh gan thận mủ thực nghiệm cho cá giống các gia đình sản xuất .................................................................................................... 27 2.3.4. Ước tính các thông số di truyền của tính trạng tăng trưởng .................... 30 2.3.5. Ước tính các thông số di truyền của tính trạng kháng bệnh gan thận mủ............................................................................................................. 33 2.3.6. Ước tính tương quan di truyền giữa tính trạng tăng trưởng và kháng bệnh gan thận mủ..................................................................................... 36 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 37 3.1. Kết quả sinh sản, ương nuôi và đánh dấu từ PIT các gia đình từ các quần đàn cá Tra phục vụ đánh giá tăng trưởng và khả năng kháng bệnh gan thận mủ . 37 3.1.1. Kết quả sinh sản và ương nuôi................................................................. 37 3.1.2. Kết quả đánh dấu PIT cho cá Tra giống .................................................. 38 3.2. Hệ số di truyền ước tính (h2), hệ số di truyền thực tế (H2) và hiệu quả chọn lọc thực tế (R) của tính trạng tăng trưởng ...................................................... 38 3.3. Kết quả thí nghiệm gây bệnh thực nghiệm các gia đình chọn giống ............. 39 3.3.1 Các yếu tố môi trường .............................................................................. 39 3.3.2. Kết quả thí nghiệm gây bệnh thực nghiệm .............................................. 42 3.4. Ước tính tương quan di truyền giữa tính trạng tăng trưởng và kháng bệnh gan thận mủ .................................................................................................... 51 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 54 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BNP : Bacillary Necrosis of Pangasius BHIA : Brain Heart Infusion Agar cs : Cộng sự DO : Dissolved Oxygen EMB : Eosine Methylene Blue lactase Agar EBV : Estimated Breeding Value GIFT : Genetic Improvement of Farmed Tilapia HCG: : Human Chrionic Gonadotropin ID : Identification IPN : Infectious Pancreatic Necrosis LD : Letalisdosis LRM : Linear Repeatability model MSE : Mean Square Error PIT : Passive Integrated Transponder pH : potential Hydrogenii RPS : Relative Percent Survival SD : Standard Deviation SE: : Standard Error SUFA : Support of Freshwater Aquaculture TBM : Threshold Binary model TLM : Threshold liability model TSA : Trytone Soya Agar TSV : Taura Syndrome Virus WFM : Weibull Frailty model WSSV : White Spot Syndrome Virus DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus). ...............................................3 Hình 1.2. Vi khuẩn Edwardsiella ictaluri đã nhuộm gram. ....................................7 Hình 1.3. Biểu hiện bệnh trên gan (L), thận (K) và tụy tạng (S) ............................8 Hình 2.1. Vật liệu và thiết bị đánh dấu cá. ............................................................20 Hình 2.2. Sơ đồ chương trình chọn giống cá Tra. .................................................21 Hình 2.3. Vuốt tinh và vuốt trứng cá Tra. .............................................................23 Hình 2.4. Ấp trứng các gia đình cá Tra trong lưới hình phễu. ..............................23 Hình 2.5. Các giai lưới ương cá hương thành cá giống. ........................................24 Hình 2.6. Đánh dấu PIT cho cá Tra giống. ............................................................25 Hình 2.7. Bể composite 30 m3 để thuần dưỡng cá thí nghiệm. .............................26 Hình 2.8. Ao nuôi cá thương phẩm. ......................................................................26 Hình 2.9. Tiêm vi khuẩn tạo cá bệnh cohabitant. ..................................................27 Hình 2.10. Phòng thí nghiệm cảm nhiễm cho cá.....................................................28 Hình 2.11. Cấy kiểm tra tác nhân vi sinh gây chết cá. ............................................30 Hình 2.12. Cân cá thương phẩm. .............................................................................31 Hình 3.1. Đồ thị biến động DO trong quá trình thí nghiệm. .................................40 Hình 3.2. Đồ thị biến động pH trong qúa trình thí nghiệm. ..................................41 Hình 3.3. Đồ thị biến động NH3 tự do trong quá trình thí nghiệm........................41 Hình 3.4. Đồ thị tỷ lệ chết của cá thí nghiệm theo ngày (bể 1). ............................43 Hình 3.5. Đồ thị tỷ lệ chết của cá thí nghiệm theo ngày (bể 2). ............................44 Hình 3.6. Đồ thị tỷ lệ chết theo gia đình cá thí nghiệm (Bể 1). ............................48 Hình 3.7. Đồ thị tỷ lệ chết theo gia đình cá thí nghiệm (Bể 2). ............................49 Hình 3.8. Đồ thị giá trị chọn giống EBV theo từng gia đình ước tính bằng mô hình toán Threshold Binary model (TBM)............................................51 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Thí nghiệm gây bệnh thực nghiệm gan thận mủ trên đàn cá chọn giống ......................................................................................................29 Bảng 3.1. Bảng phối hợp các quần đàn bố mẹ.......................................................37 Bảng 3.2. Số lượng cá phục vụ đánh giá tăng trưởng và kháng bệnh gan thận mủ. .................................................................................................38 Bảng 3.3. Hệ số di truyền ước tính (h2), hệ số di truyền thực tế (H2) và hiệu quả chọn lọc thực tế (R) của tính trạng tăng trưởng trên quần đàn chọn giống. ............................................................................................39 Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm gây bệnh thực nghiệm trên quần đàn chọn giống ......................................................................................................42 Bảng 3.5. Số gia đình tham gia, tỷ lệ chết, số lượng cá chết, khối lượng trước và sau khi thí nghiệm gây bệnh thực nghiệm. .............................47 Bảng 3.6. Tỷ lệ chết theo gia đình cá thí nghiệm. .................................................48 Bảng 3.7. Hệ số di truyền (h2 ± Se) của tính trạng kháng bệnh gan thận mủ ước tính bằng các mô hình toán TBM, LRM, WFM theo giờ (WFMh), và WFM theo ngày (WFMd). Giá trị trong bảng = ước tính ± sai số chuẩn. ................................................................................50 Bảng 3.8. Tương quan di truyền (rg) của tính trạng tăng trưởng với tính trạng kháng bệnh gan thận mủ, ước tính bằng các mô hình toán TBM, LRM, WFM theo giờ (WFMh), và WFM theo ngày (WFMd). Giá trị trong bảng = ước tính ± sai số chuẩn. ...............................................52 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nuôi cá Tra là nghề truyền thống ở Đồng bằng sông Cửu Long. Nghề nuôi cá Tra bắt đầu xuất hiện từ nửa đầu thế kỷ 20; nhưng đến năm 1979, ở Việt Nam mới có nghiên cứu thành công đầu tiên về sinh sản nhân tạo loại cá này [1]. Đến năm 2000, nhu cầu của thị trường xuất khẩu tăng và sản xuất giống cá Tra đã được chủ động, nghề nuôi ngày càng phát triển. Nghề nuôi cá Tra, Basa đã chuyển sang hướng sản xuất hàng hóa với qui mô lớn. Mô hình nuôi phổ biến nhất hiện nay là nuôi trong ao với mức độ thâm canh cao, năng suất có thể lên đến 300-500 tấn/ha trong một vụ nuôi. Tuy nhiên, nghề nuôi bùng phát đã bộc lộ nhiều mặt yếu như chất lượng con giống kém, môi trường ngày càng suy thoái dẫn đến dịch bệnh. Môi trường ô nhiễm và dịch bệnh đã làm tỷ lệ sống trung bình của cá Tra nuôi giảm từ 90% xuống còn 80% trong vòng 5 năm (2003 – 2008) [10]. Các loại bệnh phổ biến và nguy hiểm trên cá Tra ở Đồng bằng sông Cửu Long năm 2007 là gan thận mủ (51,2%), trắng mang trắng da, xuất huyết (42,5%), phù đầu và phù mắt (20,7%) và vàng da (21,6%) [10]. Trong số này, bệnh gan thận mủ gây thiệt hại rất lớn cho nghề nuôi. Trong một vụ nuôi, bệnh có thể xuất hiện từ 3 - 4 lần, đặc biệt là ở giai đoạn cá giống, tỷ lệ hao hụt đến 90% nếu không được chữa trị [4]. Người nuôi sử dụng nhiều loại hóa chất, chế phẩm sinh học và kháng sinh khác nhau để cải thiện môi trường và phòng trị bệnh. Tuy nhiên hiệu quả điều trị còn thấp, đồng thời xuất hiện nguy cơ suy giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng nhiều kháng sinh và hóa chất. Hiện nay chưa có vaccine phòng bệnh gan thận mủ cho cá Tra. Trong một vài năm tới, khả năng sản xuất ra được vaccine phòng bệnh gan thận mủ cho cá tương đối cao và hộ nuôi có thể chủng ngừa cho cá trước khi thả nuôi. Tuy nhiên phương pháp tăng khả năng kháng bệnh cho cá bằng vaccine có một số nhược điểm như: khó áp dụng rộng rãi do phải tiêm từng con và tiêm nhắc lại, cá chỉ kháng được bệnh tạm thời mà không di truyền được cho đời sau, giá thành cao làm tăng chi phí sản xuất. Nếu con giống được tạo ra có khả năng kháng được bệnh bằng phương pháp chọn lọc thì sẽ có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp khác nhờ chúng 2 có khả năng di truyền cho thế hệ sau. Do đó chí phí có thể thấp và hiệu quả mang lại cao hơn. Chương trình chọn giống cá Tra tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II (Viện NCNTTS II) đã ước tính được các thông số di truyền của tính trạng kháng bệnh gan thận mủ trên một thế hệ cá Tra chọn giống, do đó cần ước tính thêm ở một thế hệ nữa để có cơ sở kết luận chắn chắn hơn. Chính vì thế, đề tài “Ước tính các thông số di truyền tính trạng tăng trưởng và kháng bệnh gan thận mủ phục vụ chương trình chọn giống cá Tra Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878)” sẽ tiếp tục bằng việc tính toán các thông số di truyền tính trạng này giúp chương trình xác định mục tiêu chọn giống và phương pháp chọn lọc. Chương trình chọn giống cá Tra theo hướng kháng bệnh này nằm trong đề tài nghiên cứu thuộc Chương trình Công nghệ Sinh học cấp Nhà nước của Viện NCNTTS II với đề tài: ”Đánh giá hiệu quả chọn giống cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) về tăng trưởng, tỷ lệ philê” thực hiện trong giai đoạn 2010 – 2012. 2. Mục tiêu của đề tài Tiếp tục đánh giá các thông số di truyền để làm cơ sở cho chọn giống cá Tra theo hướng kháng bệnh gan thận mủ nhằm góp phần giảm thiểu rủi ro, thiệt hại cho nghề nuôi, tăng năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm và tính bền vững của nghề nuôi cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus). 3. Nội dung nghiên cứu Ước tính các thông số di truyền của tính trạng tăng trưởng, tính trạng kháng bệnh gan thận mủ và sự tương quan di truyền giữa hai tính trạng này. 3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm sinh học của cá Tra 1.1.1. Phân loại - Bộ cá da trơn (Siluriformes) - Họ cá Tra (Pangasiidae) - Chi cá Tra (Pangasius) - Loài cá Tra nuôi - Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage 1878) Hình 1.1. Cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus, 1878) 1.1.2. Phân bố Cá Tra phân bố ở lưu vực sông Mê Kông, có mặt ở cả 4 nước Lào, Việt Nam, Campuchia và Thái Lan. Thái Lan còn có cá Tra ở lưu vực sông Chao Phraya. Ở nước ta, để phục vụ nghề khi chưa sinh sản nhân tạo được thì cá Tra bột và giống được vớt trên sông Tiền và sông Hậu. Cá có tập tính di cư ngược dòng sông Mê Kông để sinh sản. Khảo sát chu kỳ di cư của cá tra ở địa phận Campuchia cho thấy cá ngược dòng từ tháng 10 đến tháng 5 và xuôi dòng về hạ lưu từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm [6]. 1.1.3. Hình thái, sinh lý Cá có thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng rộng, đầu nhỏ vừa phải, mắt tương đối to (Hình 1.1). Vây lưng cao, có một gai cứng có răng cưa. Vây ngực có ngạnh, vây bụng có 8 tia phân nhánh (trong khi các loài khác có 6 tia) [6]. Cá Tra 4 có lượng hồng cầu trong máu lớn, có cơ quan hô hấp phụ là bóng khí và da. Nhiệt độ thích hợp cho cá tăng trưởng khoảng 26 – 300C. Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thể sống được ở vùng nước lợ (độ mặn tối đa 10‰). Cá sống được trong nước có pH > 4 [6], [9], [10]. 1.1.4. Ðặc điểm dinh dưỡng Cá Tra ăn tạp thiên về động vật, và dễ chuyển đổi dạng thức ăn. Cá bột khi hết noãn hoàng thì ăn thức ăn tươi sống, có thể ăn thịt lẫn nhau trong bể ấp. Trong quá trình ương thành cá giống trong ao, cá ăn các loại động vật phù du có kích thước nhỏ và thức ăn nhân tạo. Khi cá lớn thể hiện tính ăn rộng, ăn đáy và ăn tạp thiên về động vật. Trong ao nuôi, cá Tra có khả năng thích nghi với nhiều loại thức ăn khác nhau như: thức ăn tự chế, thức ăn công nghiệp, cám, tấm, rau muống, v.v... Thức ăn có nguồn gốc động vật như tôm tép, cua, côn trùng, ốc và cá giúp cá lớn nhanh hơn [6], [49]. 1.1.5. Ðặc điểm sinh trưởng Cá Tra tăng trưởng tương đối nhanh, lúc nhỏ cá tăng nhanh về chiều dài; ương trong ao sau 2 tháng đã đạt chiều dài 10 - 12 cm (14 - 15 g). Từ khoảng 2,5 kg trở đi, cá tăng trọng nhanh hơn tăng chiều dài cơ thể. Trong tự nhiên cá trên 10 tuổi tăng trọng rất ít và có thể sống trên 20 năm, đã gặp cỡ cá 18 kg trong tự nhiên hoặc có mẫu cá dài tới 1,8 m [2]. Trong ao nuôi vỗ, cá bố mẹ có thể đạt tới 25 kg ở cá 10 năm tuổi. Nuôi trong ao năm đầu cá đạt 1 - 1,5 kg/con, những năm về sau cá tăng trọng nhanh hơn, có khi đạt tới 5 - 6 kg/năm tùy thuộc môi trường sống, sự cung cấp thức ăn và hàm lượng đạm [6]. 1.1.6. Ðặc điểm sinh sản Cá Tra không có cơ quan sinh dục phụ (sinh dục thứ cấp), nên nếu chỉ nhìn hình dạng bên ngoài thì khó phân biệt được đực cái. Ở thời kỳ thành thục, tuyến sinh dục ở cá đực phát triển lớn gọi là buồng tinh hay tinh sào, ở cá cái gọi là buồng trứng hay noãn sào. Tuổi thành thục của cá đực là 2 tuổi và cá cái là 3 tuổi, trọng lượng cá thành thục lần đầu từ 2,5 - 3 kg. Tuyến sinh dục của cá Tra bắt đầu phân 5 biệt được đực cái từ giai đọan II. Các giai đọan sau, buồng trứng tăng về kích thước, hạt trứng màu vàng, tinh sào có hình dạng phân nhánh, màu hồng chuyển dần sang màu trắng sữa [2]. Cá có tập tính di cư ngược dòng sinh sản trên những khúc sông thuộc địa phận Campuchia và Thái Lan, không đẻ tự nhiên ở phần sông của Việt Nam. Mùa vụ thành thục của cá trong tự nhiên bắt đầu từ tháng 5 - 6 dương lịch. Cá đẻ trứng dính vào giá thể thường là rễ của cây Gimenila asiatica sống ven sông, sau 24 giờ thì trứng nở thành cá bột và trôi về hạ nguồn. Hệ số thành thục của cá Tra được khảo sát trong tự nhiên từ 1,76 - 12,94% (cá cái) và từ 3,21 – 8,0% (cá đực) ở cá đánh bắt tự nhiên trên sông cỡ từ 8 - 11 kg. Trong ao nuôi vỗ, hệ số thành thục cá Tra cái có thể đạt tới 19,5% [2], [6]. Từ năm 1966, Thái Lan đã bắt cá Tra thành thục trên sông (trong đầm Bung Borapet) và kích thích sinh sản nhân tạo thành công. Sau đó họ nghiên cứu nuôi vỗ cá Tra trong ao. Ðến năm 1972 Thái Lan công bố quy trình sinh sản nhân tạo cá Tra với phương pháp nuôi vỗ cá bố mẹ thành thục trong ao đất. Trong sinh sản nhân tạo, ta có thể nuôi thành thục sớm và cho đẻ sớm hơn trong tự nhiên (từ tháng 3 dương lịch hàng năm), cá Tra có thể tái phát dục 1 - 3 lần trong một năm. Sức sinh sản tuyệt đối của cá Tra từ 200 ngàn đến vài triệu trứng. Sức sinh sản tương đối có thể tới 135 ngàn trứng/kg cá cái. Kích thước của trứng cá Tra tương đối nhỏ và khi rụng có tính dính. Trứng sắp đẻ có đường kính trung bình 1 mm. Sau khi đẻ ra và trương nước, đường kính trứng có thể tới 1,5 - 1,6 mm [2], [6]. 1.2. Bệnh gan thận mủ trên cá da trơn và cá Tra 1.2.1. Nguyên nhân gây bệnh Bệnh gan thận mủ là bệnh do vi khuẩn Edwardsiella ictaluri gây ra [20]. Hiện nay bệnh này gây thiệt hại lớn cho người nuôi cá Tra thâm canh ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Cá Tra thường bị nhiễm bệnh vào các tháng cuối năm khi nhiệt độ nước hạ thấp dưới 280C (khoảng tháng 9 đến tháng 1 năm sau); đồng thời vào khoảng thời gian này là mùa lũ do đó hàm lượng cao của phù sa trong nước, biến động tình trạng nước, tác động mạnh của nước chảy làm cho cá dễ bị 6 stress, sức đề kháng kém dẫn đến dễ bị bệnh và sau đó bùng phát dịch. Tuy nhiên, ngày nay bệnh này còn xảy ra ở những thời điểm khác trong năm do việc tăng diện tích và tăng mức độ thâm canh, cũng như việc không sát trùng nguồn nước của những ao nuôi bị nhiễm bệnh trước khi thải ra môi trường [4], [20]. 1.2.2. Lịch sử bệnh gan thận mủ trên cá da trơn và cá Tra Nhiễm trùng huyết đường ruột của cá da trơn bước đầu đã được phát hiện vào năm 1976 trong các ao nuôi cá ở Alabama và Georgia, Mỹ [25]. Sau đó, có các báo cáo mô tả sự hiện diện của nó trong các bang Mississippi, Arkansas, Idaho, Colorado, Indiana và Maryland. Bệnh được ghi nhận với tỉ lệ chết lên đến 50%. Bệnh này còn gọi là bệnh lỗ đầu do sự hiện diện của một tổn thương mở xuất hiện trong hộp sọ của một số cá bệnh. Nhiễm trùng huyết đường ruột gây ra bởi E. ictaluri, đã được xác định lần đầu tiên ở cá da trơn và nó ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống nuôi cá da trơn công nghiệp, gây ra thiệt hại hàng triệu đô la mỗi năm tại Hoa Kỳ [20]. Ở Việt Nam, bệnh gan thận mủ trên cá Tra xuất hiện lần đầu tiên vào cuối năm 1998 [25]. Đến vài năm sau đó, bệnh này đã được Ferguson và cs ở trường đại học Stirling phối hợp với trường đại học Cần Thơ nghiên cứu và cho kết quả ban đầu vào năm 2001 với tác nhân gây bệnh là vi khuẩn là Bacillus sp. [25]. Đến năm 2002 nhóm nghiên cứu này đã đính chính lại tác nhân gây bệnh gan thận mủ trên cá Tra là vi khuẩn E. ictaluri [20]. Về mặt dịch tễ học, bệnh xuất hiện hầu như ở mọi kích cỡ cá nhưng xuất hiện nhiều nhất ở cá nuôi 4 tháng tuổi (chiếm 12,8%). Tuy nhiên, tỷ lệ cá mắc bệnh gan thận mủ giảm dần theo sự tăng trọng lượng và không thấy cá bệnh ở giai đoạn đạt trọng lượng trên 900g [10]. 1.2.3. Đặc tính vi khuẩn gây bệnh gan thận mủ trên cá Tra Vi khuẩn E. ictaluri gây bệnh gan thận mủ trên cá Tra thuộc họ Enterbacteriaceae, là vi khuẩn gram âm, hình que, kích thước 1 x 2 - 3 μm, không sinh bào tử, là vi khuẩn yếm khí tùy tiện, phản ứng catalase dương tính, oxidase âm tính, không oxy hoá, lên men trong môi trường glucose. Có 1 - 3 plasmid liên kết với E. ictaluri, những plasmid có thể đóng vai trò quan trọng trong việc đề kháng 7 với kháng sinh. E. ictaluri là một trong những loài khó tính nhất của chủng Edwarsiella. Tăng trưởng chậm trên môi trường nuôi cấy, cần từ 36 - 48 giờ ở 28 – 300C để phát triển mọc thành khuẩn lạc nhỏ trên môi trường Brain Heart Infusion Agar (BHIA) và vi khuẩn tăng trưởng chậm hoặc không tăng trưởng khi ủ ở 370C [20]. Vi khuẩn có thể được phân lập từ mẫu cá bệnh (gan, thận, lách) trên môi trường Trytone Soya Agar (TSA) hoặc Eosine Methylene Blue lactase Agar (EMB) sau 48 giờ ở 28oC tạo thành khuẩn lạc màu trắng đục. E. ictaluri phát triển tốt trong môi trường có pH = 6 và giảm dần ở pH = 7 và 8. Tuy nhiên kết quả kiểm tra độc lực cho thấy ở pH = 7 cho độc lực cao hơn pH = 6 [20]. Hình 1.2. Vi khuẩn Edwardsiella ictaluri đã nhuộm gram. 1.2.4. Đường lây truyền E. ictaluri có thể nhiễm cho cá bằng 2 đường khác nhau: - Vi khuẩn trong nước có thể qua đường mũi của cá xâm nhập vào cơ quan khứu giác và di chuyển vào dây thần kinh khứu giác, sau đó vào não. Từ đó, bệnh lan rộng từ màng não đến sọ và da [4], [20]. - Vi khuẩn còn có thể xâm nhập vào cơ thể cá từ môi trường nước qua da, qua mang và qua miệng bằng đường thức ăn. Thức ăn qua đường miệng gây nhiễm khuẩn ruột 8 hoặc qua niêm mạc ruột vào máu gây nhiễm trùng máu. Bằng đường này thì vi khuẩn vào mao mạch trong biểu bì gây họai tử và mất sắc tố của da. Bệnh tiến triển gây viêm ruột, viêm gan và viêm cầu thận trong vòng 2 tuần sau khi nhiễm khuẩn [4], [20]. 1.2.5. Triệu chứng Bệnh này nếu nhẹ thường khó được phát hiện sớm do cá bệnh ít có biểu hiện bên ngoài. Cá bị nhiễm bệnh gan thận mủ thường ăn kém hoặc bỏ ăn tùy theo bệnh nhẹ hay nặng. Cá bệnh thường bơi lờ đờ trên mặt nước với màu sắc nhợt nhạt ở da và mang; bụng hơi sưng, mắt đục. Đôi khi cá có biểu hiện xuất huyết hoặc không xuất huyết bên ngoài. Dấu hiệu bệnh lý bên trong dễ nhận diện nhất là sự xuất hiện của đốm trắng với mật độ cao hay thấp tùy thuộc vào mức độ bệnh nặng hay nhẹ. Thông thường đốm trắng xuất hiện đầu tiên ở thận trước rồi đến thận giữa và thận sau. Trong trường hợp nặng, đốm trắng cũng xuất hiện dày đặc ở gan và tụy tạng [4], [20]. Số lượng cá chết hàng ngày cao và tỷ lệ tăng dần. Sự lây lan của bệnh rất nhanh, trong điều kiện thí nghiệm, chỉ khoảng 3 - 4 ngày là toàn bộ số cá nuôi trong bể đều nhiễm bệnh; vì vậy việc điều trị phải làm triệt để và đồng bộ [7]. Hình 1.3. Biểu hiện bệnh trên gan (L), thận (K) và tụy tạng (S) 9 1.2.6. Một số phương pháp điều trị và phòng bệnh gan thận mủ trên cá Tra 1.2.6.1. Sử dụng kháng sinh Đầu năm 2006, Khoa Thủy sản - Trường Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu và công bố chất kháng sinh florfenicol là kháng sinh đặc trị bệnh này (thay thế cho các lọai kháng sinh khác đã bị cấm); việc sử dụng thuốc từ 7 - 10 ngày sẽ cho hiệu quả tốt, cá sẽ hồi phục nhanh khi kết hợp việc vệ sinh diệt mầm bệnh trại nuôi và trong môi trường nước nuôi. Trong nghiên cứu xác định tác nhân gây bệnh đốm trắng trên gan thận cá Tra, kết quả kiểm tra kháng sinh đồ cho thấy vi khuẩn E. ictaluri trên cá Tra kháng với các loại kháng sinh như oxytetracyclin, oxolinic acid và sulphonamid [4]. Tuy nhiên, hiện nay các loại kháng sinh đang sử dụng để điều trị bệnh gan thận mủ trên cá Tra đều đã bị vi khuẩn đề kháng nên hiệu quả điều trị không cao. Sergio (2000) đã cảnh báo rằng : việc sử dụng nhiều kháng sinh trong nuôi cá Hồi có khả năng dẫn đến sự hình thành các dòng vi khuẩn kháng thuốc, có thể gây bệnh trên người [67]. Khi một dòng vi khuẩn có khả năng kháng một loại thuốc kháng sinh, nó cũng sẽ có khả năng kháng nhiều loại kháng sinh khác vốn chưa từng được sử dụng. Nghiêm trọng hơn, khả năng kháng thuốc có thể được luân chuyển giữa những dòng vi khuẩn khác nhau; do đó nếu một dòng vi khuẩn kháng thuốc trên cá không gây bệnh cho người, nhưng nó sẽ chuyển khả năng này cho một dòng vi khuẩn khác có thể gây bệnh cho người. Việc sử dụng nhiều kháng sinh trong nghề nuôi thuỷ sản ở Việt Nam đã và đang làm tăng chi phí sản xuất, giảm khả năng cạnh tranh ở những thị trường nhập khẩu khó tính và ảnh hưởng tới vấn đề quan tâm toàn cầu là an toàn vệ sinh thực phẩm. 1.2.6.2. Sử dụng vaccine Nhiều nghiên cứu cho thấy triển vọng sản xuất ra được vaccine cho bệnh gan thận mủ trên cá Tra là khả thi. Viện NCNTTS II kết hợp với NAVETCO đã thiết lập qui trình gây bệnh thực nghiệm ngược bằng phương pháp tiêm vào cơ thịt cá, áp dụng kỹ thuật kháng nguyên bất hoạt toàn bộ tế bào bằng formaline của chủng vi khuẩn E. ictaluri để làm kháng nguyên chế tạo vaccine và tìm ra được LD50 là 2,25x104 và 3,65x104 tế bào vi khuẩn/0,2ml/cá. Kết quả cho thấy cá được tiêm 10 vaccine có tỉ lệ sống tương đối (Relative Percent Survival) sau ngày 21 đạt 96,7% [14]. Vaccine bất hoạt thường cho hiệu quả bảo hộ không dài; nên đến giữa năm 2009, Tiến sĩ Nguyễn Hữu Thịnh (Trường Đại học Nông Lâm) cùng các cộng sự của các trường Đại học Đài Loan và Na Uy đã tổ chức nghiên cứu và thực nghiệm phương pháp mới “kết hợp phương pháp chủng ngừa vaccine bằng cách ngâm và cấp qua đường tiêu hóa để hạn chế tỷ lệ chết do vi khuẩn trên cá Tra”. Kết quả cho thấy, khi ao cá được cho lây nhiễm bệnh mạnh thì tỷ lệ cá chết rất ít so với các ao không được ngâm và cho ăn bằng vaccine. Tóm lại, chủng ngừa bằng cách kết hợp phương pháp ngâm/cho ăn để gây miễn dịch ban đầu và cho ăn tăng cường cho kết quả bảo hộ tương đối tốt khi cá bị nhiễm vi khuẩn E. ictaluri. Lặp lại việc cho ăn tăng cường có thể sẽ là một phương pháp thay thế để duy trì hiệu quả miễn dịch cho cá Tra đối với việc phơi nhiễm các loại tác nhân gây bệnh có độc lực cao [16]. Mặc dù vậy đến nay vẫn chưa có một sản phẩm vaccine cụ thể phòng bệnh có mặt trên thị trường Việt Nam. Ngoài ra, phương pháp tăng khả năng kháng bệnh cho cá bằng vaccine có một số nhược điểm như: giá thành có khả năng cao làm tăng chi phí sản xuất, khó áp dụng rộng rãi do phải tiêm từng con và tiêm nhắc lại, cá chỉ kháng được bệnh tạm thời mà không di truyền được cho đời sau. 1.3. Các chương trình chọn giống ở một số loài thủy sản 1.3.1. Ngoài nước - Các chương trình chọn giống đã triển khai và áp dụng trên thế giới bao gồm chọn giống cá Hồi Đại Tây Dương và cá Hồi vân ở Na-Uy [36]; cá Hồi vân ở Phần Lan [46] và Đan Mạch [41]; Cá Hồi Coho [55], cá Tuyết ở Na-Uy [48]; cá Nheo Mỹ [22]; cá Rô phi ở Phillipines [23], ở Malaysia [60], ở Hà Lan [64], ở Malawi [53]; cá Chép [71], cá Rô-hu ở Ấn Độ [61]; tôm Thẻ chân trắng ở Mỹ [18] và Columbia [31]; tôm Sú trên đảo Thái Bình Dương ở Úc [69]; cá Chẽm ở Châu Âu [72]; cá Mè vinh ở Bangladesh [43] và một số đối tượng khác. - Các tính trạng bao gồm trong mục tiêu chọn giống là tăng trưởng, tỷ lệ philê, màu sắc thịt, kháng bệnh, chịu mặn, thành thục sớm và một số chỉ tiêu khác. 11 1.3.1.1. Hệ số di truyền, tương quan di truyền và hiệu quả chọn lọc tính trạng tăng trưởng và kháng bệnh ở một số loài thủy sản a. Tính trạng tăng trưởng + Hệ số di truyền (h2): Hệ số di truyền thực tế cho tốc độ tăng trưởng trên cá Nheo Mỹ là 0,24 - 0,50, cá Chép là 0,24 - 0,34 [72], sò Điệp Catarina là 0,33 - 0,59 [44] và sò Điệp Bay là 0,30 - 0,34 [73]. + Hiệu quả chọn lọc: Hiệu quả chọn lọc một số tính trạng trên một số đối tượng đạt kết quả khá cao như tăng trưởng tăng 12 - 20% qua 1 - 2 thế hệ trên cá Nheo Mỹ [22], tăng trưởng tăng 11% mỗi thế hệ trên cá Hồi [35], tăng 60% trọng lượng trên cá Rô phi là kết quả sau 5 năm của chương trình cải thiện di truyền cá Rô phi nuôi (GIFT) ở Philippin [23]. + Tương quan di truyền: Mối tương quan di truyền thuận được tìm thấy trên cá Hồi Đại Tây Dương giữa tính trạng tăng trưởng và hệ số chuyển đổi thức ăn. Sau 4 thế hệ chọn lọc tăng tốc độ tăng trưởng đã làm giảm hệ số chuyển đổi thức ăn từ 1,08 xuống còn 0,86 [35]. Mối tương quan di truyền giữa tính trạng tỷ lệ philê với tính trạng tăng trưởng ở mức trung bình 0,29 - 0,47 [46], cao 0,75 - 0,77 [37] và rất cao (0,97) trên cá Hồi Coho [55]; giữa tính trạng tỷ lệ philê với tính trạng tỷ lệ thịt trên cá Hồi (trout) rất cao (0,94) [46]. Mối tương quan di truyền giữa tính trạng chu vi cơ thể, chiều cao và bề dày (đo đoạn tại vây lưng) với trọng lượng thân tương ứng là 0,93, 0,83, và 0,92 [38]. b. Tính trạng kháng bệnh + Hệ số di truyền: Những thử nghiệm tiến hành nhằm nâng cao tính kháng bệnh ở cá bằng việc chọn lọc cá thể kháng với những loại bệnh cụ thể bắt đầu từ thập niên 60 nhưng dường như không thành công lắm. Những nghiên cứu tương tự được tiến hành vào những năm tiếp theo đã cho được kết quả khá tốt nhưng vẫn còn nhiều hạn chế. Các nghiên cứu trong những năm gần đây đã chọn lọc các cá thể đưa vào thử nghiệm tại các trại nuôi và kết quả thu được thật mỹ mãn: Kết quả nghiên cứu khả năng kháng bệnh hoại tử tụy tạng (Infectious Pancreatic Necrosis - IPN) trên cá Hồi Đại Tây Dương cho thấy: hệ số di truyền của tính trạng kháng bệnh IPN 12 biến động từ trung bình (0,17) đến khá cao (0,45) khi 8 quần đàn cá Hồi được phân tích riêng lẻ theo từng năm và 0,07 - 0,56 trên cùng quần đàn chọn giống thả nuôi các năm và các địa điểm khác nhau [70]. Hệ số di truyền h2 là 0,31 khi số liệu của tất cả các năm được tính toán chung. Nghiên cứu của Perry và cs (2004) về trọng lượng và thời gian sống sót của cá Hồi chấm hồng (Salvelinus fotinalis) khi gây bệnh thực nghiệm bởi vi khuẩn Aeromonas salmonicida cho thấy: hệ số di truyền khá cao lần lượt là 0,51 và 0,57 cho 2 tính trạng thời gian sống sót và khối lượng [59]. Hệ số di truyền thực tế của tính trạng kháng bệnh Taura Syndrome Virus (TSV) trên tôm Thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) là khá cao (0,28 - 0,30) [18]. Nghiên cứu về khả năng kháng các bệnh ruột - mõm đỏ và bệnh xuất huyết do nhiễm trùng máu trên cá Hồi nước ngọt của [42] cho thấy hệ số di truyền tương ứng là 0,21 và 0,11. + Tương quan di truyền: Tương quan di truyền của tính trạng kháng bệnh IPN trong điều kiện thí nghiệm và ngoài thực địa (tại các trang trại nuôi) là 0,78 0,83. Điều này khẳng định rằng, có thể dùng các kết quả thu được trong điều kiện thí nghiệm ở giai đoạn cá còn nhỏ để đánh giá, tính toán khả năng kháng bệnh của cá trong điều kiện nuôi. Mối tương quan di truyền giữa hai tính trạng trọng lượng và thời gian sống sót của cá Hồi chấm hồng là rất thấp (0,15). Điều này cho thấy rằng, không thể chọn lọc gián tiếp khả năng kháng bệnh thông qua trọng lượng cá. Ødergård và cs (2007) đã làm thí nghiệm gây bệnh thực nghiệm ngược trong phòng thí nghiệm (LD50) và ngoài thực địa (LD35) để tìm khả năng kháng bệnh ung nhọt trên cá Hồi Đại tây dương ở Na-Uy. Kết quả cho thấy, tỷ lệ cá chết có xu hướng giống nhau ở 2 điều kiện thí nghiệm, r = 0,98 [57]. Gitterle và cs (2005) tìm ra được mối tương quan thuận (r = 0,4) giữa tỷ lệ sống của tôm Thẻ chân trắng trong ao và trọng lượng cơ thể [30]. Henryon và cs (2005), nghiên cứu về khả năng kháng các bệnh ruột - mõm đỏ, bệnh hội chứng cá bột và bệnh xuất huyết do nhiễm trùng máu trên cá Hồi nước ngọt, kết quả cho thấy: khả năng kháng các loại bệnh khác nhau có sự tương quan di truyền rất thấp, biến động từ -0,11 đến 0,16 [42]. Kết quả này chỉ