Cách nhân giống bằng chùm ion có thể đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Trung tâm Khoa học Máy gia tốc RIKEN Nishina (RNC) dẫn dắt đã phát triển thành công các chủng động vật phù du lớn hơn bình thường — cho sử dụng trong các bể ươm cá — bằng cách tạo ra sự đột biến với chùm ion nặng. Các chủng mới động vật phù du có thể góp phần cải thiện tỷ lệ sống và tối ưu hóa sự phát triển của cá con trong nuôi trồng thủy sản.

Các loài cá quan trọng về mặt kinh tế, ví dụ: cá ngừ vây xanh, cá đuôi vàng, cá dẹt và cá mú, được cho ăn mồi sống cho đến khi chúng đủ lớn để cho ăn thức ăn nhân tạo. Thường sử dụng luân trùng, một loại sinh vật phù du làm thức ăn sống ban đầu. Tuy nhiên, cá cần mồi lớn dần khi chúng lớn lên, nhưng luân trùng thường nhỏ và thường không đủ lớn để đáp ứng cho cá đang lớn, dẫn đến cá ăn thịt đồng loại hoặc tăng trưởng bất thường và cuối cùng suy giảm tỷ lệ sống.

Tomoko Abe từ RIKEN RNC, người dẫn dắt cho biết: "Chúng tôi quyết định cố gắng làm gì đó để cải thiện tỷ lệ sống sót của ấu trùng cá, vì việc này sẽ giúp tăng năng suất nuôi trồng thủy sản. Chúng tôi nghĩ rằng, nếu bằng cách sử dụng chuyên môn của mình, chúng tôi có thể tạo ra một dòng luân trùng lớn, điều đó sẽ góp phần ổn định thu nhập cho người nuôi trồng thủy sản". Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Sinh học, Công nghệ sinh học và Hóa sinh.

Phối hợp với Cơ quan Nghiên cứu và Giáo dục Ngư nghiệp Nhật Bản và trường Đại học Nagasaki, nhóm nghiên cứu bắt đầu thử nghiệm sử dụng kỹ thật được gọi là chiếu xạ chùm ion nặng nhằm tạo ra các luân trùng lớn hơn. Nhân giống ion nặng là một kỹ thuật mà các tế bào được tiếp xúc với một chùm tia hạt nhân nguyên tử nặng, tạo đột biến hiệu quả hơn nhiều so với các quá trình tự nhiên như tia UV.

Bằng cách điều chỉnh loại ion và liều lượng, chùm tia được sử dụng để gây đột biến ngẫu nhiên trong bộ gen và có thể chọn ra các chủng có kiểu hình mong muốn. Nhóm nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật tương tự đã phát triển thành công các dòng vi tảo đột biến có hiệu quả cao của loại vi tảo sản xuất dầu, gạo năng suất cao và một loại men rượu sake thương mại hóa...

Nhóm nghiên cứu RIKEN đã thành công trong việc tạo ra một loại luân trùng đột biến lớn hơn bằng cách sử dụng kỹ thuật nhân giống ion nặng. Các dòng động vật phù du mới này góp phần cải thiện tỷ lệ sống và tốc độ tăng trưởng của cá con trong nuôi trồng thủy sản.

Nhóm nghiên cứu đã chiếu xạ các luân trùng đang sinh sôi với chùm ion argon và carbon. Sau đó, họ chọn các cá thể lớn hơn và nuôi cấy sinh vật phù du trong nhiều thế hệ để tạo ra một dòng đột biến lớn. Các luân trùng được lai tạo lớn hơn khoảng 1,2 lần so với các chủng khác mà nhóm đánh giá là có kích thước lý tưởng để phát triển cá con. Họ cũng phát hiện ra rằng một số chủng không chỉ lớn hơn mà còn phát triển nhanh hơn các chủng bố mẹ.

Abe nhớ lại: "Nói chung, các đột biến lớn hơn phát triển chậm hơn, nhưng chúng tôi đã may mắn phát hiện ra một dòng không chỉ phát triển lớn hơn mà còn nhanh hơn.Tuy nhiên, việc chọn ra một thể đột biến lớn trong số những luân trùng sống đang di chuyển nhanh dưới kính hiển vi khó hơn chúng tôi tưởng và thực sự đó là phần khó khăn nhất của nghiên cứu này".

Tình trạng thiếu lương thực do gia tăng dân số và gia tăng tiêu thụ đang là mối quan tâm lớn của toàn cầu, các quốc gia trên thế giới đang tìm cách tăng sản lượng lương thực. Các nguồn tài nguyên từ đại dương, chiếm 70% diện tích bề mặt Trái đất, có thể là một phương pháp hữu hiệu và đầy hứa hẹn đối với Nhật Bản nói riêng, là một quốc đảo có vùng đặc quyền kinh tế rộng lớn, việc đẩy mạnh sản xuất các nguồn tài nguyên biển là một mục tiêu hấp dẫn.

Các luân trùng mở rộng thu được trong nghiên cứu này có thể là nguồn cung cấp luân trùng lớn hơn ổn định với giá rẻ. Trong tương lai, nhóm hiện có kế hoạch sử dụng các luân trùng lớn hơn trong các thử nghiệm thực địa để xem liệu chúng có thể cho thấy cải thiện khả năng sống sót hay không.

Ricken

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager – Hoa Kỳ