Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tỉ lệ giới tính ấu trùng tôm sú

Ở tôm sú, con cái lớn nhanh và có kích thước lớn hơn con đực. Tác động của nhiệt độ có thể làm tăng đáng kể sự biểu hiện của các gen xác định giới tính, giúp cải thiện tỷ lệ giới tính như mong muốn trong đàn.

Tôm sú (Penaeus monodon) là loài giáp xác được nuôi phổ biến thứ hai trên thế giới (sau tôm thẻ chân trắng) với sản lượng toàn cầu đạt 711.075 tấn (giá trị thị trường 7,35 tỷ đô la Mỹ) vào năm 2018. Bên cạnh đó, kích thước của tôm được xem là yếu tố quyết định giá thị trường (những con lớn hơn có giá trị thị trường cao hơn), đồng thời ở tôm sú con cái lớn nhanh và có kích thước lớn hơn con đực. Vì vậy, khả năng sản xuất số lượng lớn tôm sú cái sẽ được người nuôi tôm mong đợi hơn.

Đối với đại đa số các loài thủy sinh nói chung, xác định giới tính là một quá trình thứ cấp (giới tính được xác định sau một khoảng thời gian đáng kể sau khi nở). Đối với động vật giáp xác nói riêng, giới tính thường được xác định sau 45–90 ngày sau khi nở tùy theo từng loài nhưng cũng phụ thuộc vào một số yếu tố từ môi trường bao gồm nhiệt độ, độ mặn và dinh dưỡng. Tuy nhiên, các quá trình sinh học bên trong (bao gồm những thay đổi trong biểu hiện gen, thay đổi sinh lý và sinh hóa) để xác định giới tính có thể bắt đầu từ vài ngày đến vài tuần trước đó.

Việc nuôi thử nghiệm ấu trùng tôm sú ở các nhiệt độ khác nhau có thể làm sáng tỏ ảnh hưởng của nhiệt độ tác động lên tỷ lệ giới tính. Tuy nhiên, cũng không thể ngoại trừ khả năng nhạy cảm của giới tính đối với sự dao động nhiệt độ, vậy nên chỉ kiểm tra ảnh hưởng của nhiệt độ lên tỷ lệ giới tính có thể gây phản tác dụng về mặt này. Thay vào đó, một cách tiếp cận tích hợp (các đặc điểm sinh lý) cùng với những thay đổi về mặt di truyền (biểu hiện của gen xác định giới tính) sẽ trở nên đáng tin cậy hơn.

Nghiên cứu hiện tại được thực hiện để kiểm tra tác động của sáu mức nhiệt độ khác nhau đối với sinh lý (tăng trưởng, chuyển hóa về tiêu thụ oxy, thời gian phát triển và khả năng sống sót ) cùng với các khía cạnh di truyền (biểu hiện của các gen điển hình liên quan đến khả năng chịu stress nhiệt và xác định giới tính) của tôm sú. Các nghiên cứu trước đó cho thấy có ít nhất 15 gen liên quan đến quá trình xác định/phân biệt giới tính trên các loài giáp xác khác nhau. Trong số 15 gen, bảy gen được biết là đặc trưng cho các cá thể đực trong khi tám gen còn lại là đặc trưng cho các cá thể cái.

Ấu trùng tôm sú khỏe mạnh (10 ngày tuổi) được thu thập từ trại giống. Sau 10 ngày thích nghi với nhiệt độ 28℃ (nhiệt độ kiểm soát), bắt đầu tiến hành tăng hoặc giảm nhiệt độ trong bể thí nghiệm dần dần (thay đổi 1℃ sau mỗi 6 giờ nhằm hạn chế căng thẳng trong quá trình thay đổi nhiệt độ) để đạt được sáu mức nhiệt độ khác nhau (24℃, 26℃, 28℃, 30℃, 32℃ và 34℃). Thí nghiệm được tiến hành trong thời gian 63 ngày (cho đến khi phân biệt giới tính).

Các cá thể thí nghiệm được lấy mẫu cách nhau 15 ngày một lần để đo trọng lượng cơ thể (kiểm tra hiệu suất tăng trưởng) đồng thời cũng được kiểm tra hàng ngày (từ 35 ngày tuổi) bằng kính lúp để quan sát sự khởi phát của các tuyến sinh dục. Số lượng cá thể đực và cái được đếm để xác định hiệu quả của các mức nhiệt độ khác nhau đối với sự phân hóa giới tính. Tỷ lệ sống sót được ước tính bằng cách đếm số lượng cá thể vào cuối quá trình thử nghiệm.

Kết quả phân tích cho thấy rằng quá trình xử lý nhiệt độ đã làm thay đổi đáng kể năng suất tăng trưởng của các cá thể tôm với hiệu suất tăng trưởng mức cao nhất thu được ở 32℃, mức trung bình thu được ở 28−30℃ và mức thấp nhất thu được ở các nhiệt độ còn lại. Xử lý nhiệt độ đã rút ngắn đáng kể thời gian phát triển của ấu trùng ở 28℃, 30℃ và 32℃ (cần 44–46 ngày để phân biệt giới tính) trong khi cần 52–63 ngày ở 24℃, 26℃ và 34℃. Xử lý nhiệt độ cũng làm thay đổi tỷ lệ giới tính của các cá thể tôm sú trong thí nghiệm. Tỷ lệ tôm đực cao hơn đáng kể (mức độ biểu hiện của gen xác định giới tính đực cao hơn) thu được ở nhiệt độ thấp hơn (24℃ và 26℃) trong khi tỷ lệ tôm cái lớn hơn (mức độ biểu hiện của gen xác định giới tính cái cao hơn) thu được ở các mức nhiệt độ cao hơn (30℃, 32℃ và 34℃).

Nhìn chung, kết quả cho thấy nhiệt độ cao hơn có thể làm tăng đáng kể sự biểu hiện của các gen xác định giới tính cái để tạo ra tỷ lệ tôm sú cái lớn hơn, do đó có thể giúp cải thiện sản lượng trong nuôi trồng thủy sản.

Nguồn: Rahi, M. L., Mahmud, S., Dilruba, K. J., Sabbir, W., Aziz, D., & Hurwood, D. A. (2021). Temperature induced changes in physiological traits and expression of selected candidate genes in black tiger shrimp (Penaeus monodon) larvae [online], viewed 16 August 2021, from:< https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2021.100620>