Di truyền và sinh học phân tử trong nuôi trồng thủy sản

n cứu áp dụng thao tác 
nhiễm sắc thể, các dòng thuần và các quần đàn 
đơn tính hoặc vô sinh trong nuôi trồng thủy 
sản đã được sản xuất. Phương pháp can thiệp 
vào nhiễm sắc thể nhằm tạo dòng đơn tính đực 
hoặc đơn tính cái và tạo đa bội thể (tam bội 
hoặc tứ bội thể) đã được ứng dụng cho nhiều 
loài cá và loài nhuyễn thể. Dòng đơn tính cái 
cũng có thể được sử dụng để sản suất quần 
đàn toàn cái trong loài với con cái chỉ mang 
nhiễm sắc thể quy định tính cái và xác định 
nguyên lý hình thành giới tính trên cá. Dòng 
đơn tính đực có thể sản xuất quần đàn toàn đực 
có giá trị thương mại trong nuôi trồng thủy 
sản. Phương pháp này cũng còn được sử dụng 
trong việc tạo dòng thuần và phục hồi những 
kiểu hình bị mất do quá trình bảo quản tinh 
đông lạnh. Những cá thể đơn tính đực đã được 
sản xuất trong một số loài thuộc họ cá chép 
(Cyprinidae), họ cá rô phi (Cichlidae) và họ 
cá hồi (Salominidae).
Tạo đa bội thể là việc sản xuất những 
cá thể với bộ nhiễm sắc thể nhiều hơn bình 
thường (2n). Cá thể đa bội được tạo ra bằng 
cách xử lý hợp tử bằng các tác nhân gây đột 
biến như áp suất thủy tĩnh, nhiệt độ hoặc hóa 
tôm sú (Penaeus monodon) và cua xanh 
(Scylla paramamosain). Việc sử dụng chỉ thị 
phân tử để đánh giá nguồn vật liệu ban đầu 
là rất cần thiết bởi sẽ cung cấp thông tin về 
tính đa dạng kiểu gen cũng như mức độ thuần 
chủng của nguồn vật liệu ban đầu. Chỉ thị phân 
tử microsatellite, dựa trên sự khác biệt độ dài 
của các đoạn lặp khoảng 2 -5 cặp nucleotide, 
thường được sử dụng trong các chương trình 
này. Các vị trí microsatellite thể hiện tính đa 
hình cao, phong phú trong hệ gen và là chỉ thị 
đồng hợp trội. Phân tích đa hình microsatellite 
được dựa vào kỹ thuật PCR, chỉ cần một lượng 
nhỏ mô, ví dụ từ vẩy cá, là đủ lượng DNA cho 
nghiên cứu (Goldstein và Schlotter, 1999; Liu 
và ctv., 2001; Zane và ctv., 2005; Alam và 
Islam, 2005; Boris và ctv., 2011).
Mục đích của chọn giống là để cải thiện 
di truyền và cung cấp những con giống tốt 
phục vụ nuôi trồng thủy sản. So với các động 
vật khác, chọn giống trên các đối tượng thủy 
sản ở nước ta đã có những thành tựu đáng 
ghi nhận trên cá chép (C. carpio), cá rô phi 
(O. niloticus), cá tra (P. hypophthalmus), 
tôm thẻ chân trắng (P. vannamei), tôm sú (P. 
monodon). Trong tương lai, chọn giống vẫn 
còn nhiều tiềm năng trong việc nâng cao năng 
suất, khả năng chống bệnh, chất lượng sản 
phẩm cho đối tượng nuôi trồng thủy sản.
LAI XA
Lai xa nhằm cải thiện hiệu suất so 
với loài bố mẹ. Lai giữa 2 loài khác nhau 
(hybridization) hoặc giữa các dòng khác biệt 
trong cùng một loài (crossbreeding) tạo nên 
những tổ hợp allele mới tại mỗi locus. Đôi 
khi, những tổ hợp allele mới này có thể ngẫu 
nhiên gây ra sự tương tác để những tính trạng 
tốt được biểu hiện. Lai tạo là một phương 
pháp chọn giống hiệu quả chỉ khi con lai thể 
hiện dị hợp tử (Bourdon, 1999; Lakra, 2001; 
Gjedrem, 2005).
Theo hướng này, nghiên cứu trên cá 
nước ngọt ở nước ta đã được triển khai và thu 
VIEÄN NGHIEÂN CÖÙU NUOÂI TROÀNG THUÛY SAÛN 2
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015 5
Ở nước ta, có thể kể đến cá rô phi (O. 
niloticus) và cá hồi vân (O. mykiss), với các 
công nghệ sử dụng hormone để chuyển giới 
tính, từ cá cái thành cá đực (cá rô phi) hoặc 
ngược lại từ cá đực thành cá cái (cá hồi vân) 
để phục vụ nuôi trồng thủy sản cho năng suất 
và hiệu quả cao. Thành công về điều khiển 
giới tính hai đối tượng này đã đóng góp những 
thành tựu lớn về năng suất, sản lượng cũng như 
hiệu quả kinh tế. Phương pháp di truyền cũng 
đã giúp điều khiển giới tính trên tôm càng xanh 
(Macrobrachium rosenbergii). Bằng phương 
pháp vi phẫu cắt bỏ tuyến androgenic, tôm cái 
giả đã được tạo ra và lai với tôm đực khác để 
tạo ra quần đàn tôm càng xanh toàn đực.
CẤY CHUYỂN GEN
Kỹ thuật chuyển gen nhằm đưa một số 
bản copy của gen tiềm năng vào trứng mới thụ 
tinh với mục đích hợp nhất DNA lạ với hệ gen 
của phôi đang phát triển. Bằng việc đưa những 
tính trạng di truyền mong muốn vào động 
vật thủy sản, những đối tượng được chuyển 
gen tốt có thể được sản xuất trong nuôi trồng 
thủy sản. Những tính trạng này bao gồm tốc 
độ tăng trưởng nhanh, tiêu hóa thức ăn hiệu 
quả, chịu đựng nồng độ oxy hòa tan thấp và 
nhiệt độ không tối ưu. Trong đó, tốc độ tăng 
trưởng là tính trạng được quan tâm nhiều nhất 
do khả năng ứng dụng vào thực tiễn cao. Mặc 
dù công nghệ cấy chuyển gen có tiềm năng rất 
lớn trong nuôi trồng thủy sản, ở Việt Nam các 
nghiên cứu theo hướng này còn nhiều hạn chế. 
Các nghiên cứu theo hướng này được biết đến 
là chuyển tổ hợp gen hormone sinh trưởng vào 
cá cảnh thuộc họ Cyprinidae và cá chạch bùn 
(Misgurnus anguillicaudatus). Với một số kết 
quả bước đầu đã đạt được, việc nghiên cứu tạo 
cá chuyển gen cần được tiếp tục tiến hành. Để 
phát triển và ứng dụng ở quy mô thương mại, 
các đối tượng chuyển gen cần được kiểm tra 
và một số vấn đề xã hội và kinh tế cần được 
giải trình cụ thể.
Những phát triển gần đây trong sinh học 
phân tử ví dụ như PCR (Polymerase Chain 
chất. Ngay sau khi trứng được thụ tinh, nếu 
dùng một trong các tác nhân này tác động vào 
giai đoạn trung kỳ của một trong hai lần giảm 
phân có thể thu được các thể tam bội. Còn nếu 
tác động vào giai đoạn tiền kỳ nguyên phân 
của hợp tử sẽ cho dạng tứ bội (Beaumont và 
Hoare, 2003; Komen và Thorgaard, 2007).
Ở nước ta, việc thử nghiệm sản xuất cá 
thể tam bội đối với đối tượng thủy sản đã được 
quan tâm. Cá thể tam bội thường vô sinh và 
trong nhiều trường hợp, có sức sinh trưởng 
tốt hơn các thể lưỡng bội. Động vật thủy sản 
thân mềm như hàu cửa sông (Crassostrea 
rivularis) đã được tập trung nghiên cứu tam 
bội thể và có những dấu hiệu thành công bước 
đầu. Bên cạnh đó, các đối tượng cá như cá tra 
(P. hypophthalmus) và cá rô phi (O. niloticus) 
cũng đã được thử nghiệm tạo tam bội thể ở 
quy mô nhỏ. Việc phát triển đàn bố mẹ tứ bội 
phục vụ cho việc lai tạo với đàn lưỡng bội để 
sản xuất tam bội thể cũng đã và đang được 
quan tâm. Tuy nhiên, khả năng sinh trưởng 
của quần đàn tam bội cần được quan tâm hơn 
nữa để giúp thúc đẩy phát triển các đối tượng 
này theo hướng thương mại hóa.
ĐIỀU KHIỂN GIỚI TÍNH 
Việc sử dụng kỹ thuật điều khiển giới 
tính để tác động lên những loài có giá trị kinh 
tế cao đang trở thành một công cụ quan trọng 
nhằm tăng sản lượng nuôi trồng thủy sản. Công 
nghệ này cho phép sản xuất các quần đàn đơn 
tính và là công cụ tiềm năng cho những loài 
mà một giới tính có giá trị hơn giới tính còn 
lại. Có hai phương pháp cơ bản của kỹ thuật 
điều khiển giới tính là sử dụng hormone và 
thao tác di truyền. Sử dụng hormone hay điều 
khiển nội tiết tố đồng nghĩa với việc tập trung 
vào xử lý hợp chất steroid trong suốt giai đoạn 
đầu đời trước khi hình thành giới tính của đối 
tượng thủy sản. Thao tác di truyền giúp can 
thiệp giới tính để sản xuất quần đàn toàn cái, 
toàn đực hoặc vô sinh được coi như phương 
pháp đa bội. Việc xác định giới tính có thể 
thông qua di truyền phân tử. 
VIEÄN NGHIEÂN CÖÙU NUOÂI TROÀNG THUÛY SAÛN 2
6 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015
đa dạng di truyền của các quần thể cũng như 
đánh giá biến dị di truyền của các nguồn vật 
liệu thuộc các chương trình chọn giống cá tra 
(P. hypophthalmus), cá rô phi (O. niloticus), 
cá giò (R. canadum), tôm thẻ chân trắng (P. 
vannamei), tôm sú (P. monodon) và cua xanh 
(S. paramamosain).
Những ứng dụng quan trọng khác của 
sinh học phân tử tới nuôi trồng thủy sản cũng 
liên quan đến sản xuất cá chuyển gen. Đánh 
giá độ thích ứng, biểu hiện và sự cấy chuyển 
tế bào mầm của những gen đưa vào hoàn toàn 
phụ thuộc vào công nghệ DNA. Thêm vào đó, 
sinh học phân tử dựa trên kỹ thuật PCR được 
sử dụng nhiều trong chuẩn đoán và kiểm soát 
bệnh trên động vật thủy sản. Ở nước ta, việc 
chế tạo các bộ kít thử dựa trên nền tảng công 
nghệ sinh học cao cho phép xác định các nhân 
tố gây bệnh và kiểm soát bệnh ở mức độ chính 
xác cao đã được thử nghiệm. Bên cạnh đó, việc 
nghiên cứu và sản xuất vắc xin để bảo vệ nhiều 
loài cá có giá trị kinh tế cao cũng đã được chú 
trọng. Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi trong 
thực tế, những nghiên cứu sâu với quy mô lớn 
cần được quan tâm hơn nữa.
IV.	KẾT	LUẬN
Kỹ thuật di truyền đã đóng góp cho các 
chương trình chọn giống và nâng cao năng 
suất và sản lượng đối tượng thủy sản cũng như 
trợ giúp trong chuẩn đoán, điều trị và phòng 
ngừa các bệnh ở động vật thủy sản. Ứng dụng 
công nghệ sinh học đã đem lại cho các nhà 
khoa học những kiến thức và công cụ mới để 
có thể đạt những kết quả nghiên cứu tốt hơn 
và hiệu quả hơn. Ở nước ta, việc ứng dụng 
các công nghệ sinh học phân tử và các chiến 
lược chọn giống mới cho động vật thủy sản đã 
được quan tâm song còn thiếu những nghiên 
cứu dài hạn, thiếu cách hoạt động phù hợp, giá 
trị thương mại thấp và chưa lựa chọn được môi 
trường sản xuất phù hợp. Công nghệ mới đem 
đến nhiều cơ hội để phát triển thủy sản nhưng 
cũng tạo ra thách thức mới cho các lĩnh vực 
nghiên cứu phục vụ nuôi trồng thủy sản.
Reaction), giải trình tự tự động, dự án lập bản 
đồ gen để phục vụ cho những nghiên cứu phát 
triển xa hơn trong nghiên cứu chuyển gen đối 
với các loài thủy sản.
III.	VAI	TRÒ	CỦA	SINH	HỌC	PHÂN	TỬ	
TRONG	NUÔI	TRỒNG	THỦY	SẢN
Với những kết quả khiêm tốn đã đạt 
được, vai trò của sinh học phân tử trong nuôi 
trồng thủy sản dần được khẳng định. Trong đó, 
chỉ thị phân tử được coi là công cụ hữu hiệu 
với nhiều ứng dụng. Chẳng hạn có thể dùng 
chỉ thị phân tử để định danh cá thể giúp xác 
định đúng tên khoa học và phân loại chính xác 
đến loài. Trong các nghiên cứu này, DNA ty 
thể đã cung cấp những thông tin có giá trị để 
trả lời câu hỏi về phát sinh loài, tiến hóa và cấu 
trúc quần thể. Trong nghiên cứu về đa dạng di 
truyền, phả hệ hoặc đánh giá chất lượng các 
quần đàn bố mẹ trong các chương trình chọn 
giống, chỉ thị phân tử đã thể hiện nhiều tính 
ưu việt (Wolfus và ctv., 1997; Valles- Jiménez 
và ctv., 2005; Perez-Enriquez và ctv., 2009; 
Artiles và ctv., 2011). Bên cạnh đó, chỉ thị 
phân tử giúp đánh dấu các cá thể trong quần 
đàn nghiên cứu cũng như phân biệt cá thể giữa 
các gia đình. 
Một ứng dụng mạnh mẽ của công nghệ 
DNA là tìm ra mối liên kết giữa chỉ thị phân 
tử và gen liên quan đến các tính trạng quan 
trọng (Quantitative Trait Loci hay QTLs). 
Khi những chỉ thị này được xác định, chương 
trình chọn giống sẽ được hỗ trợ đắc lực (Liu 
và Cordes, 2004; Chauhan và Rajiv, 2010). 
Những nỗ lực trong suốt những năm vừa qua 
đã được cống hiến cho việc phát triển chỉ thị 
phân tử cho nhiều loài thủy sản và hỗ trợ trực 
tiếp cho các nghiên cứu QTLs. Bên cạnh đó, 
chỉ thị phân tử cũng được sử dụng như một 
công cụ mạnh, khẳng định sự thành công trong 
can thiệp nhiễm sắc thể. Đối với nghiên cứu 
theo các hướng này, ở nước ta đã và đang 
thực hiện các chương trình liên quan đến 
định danh loài bằng chỉ thị phân tử, tìm hiểu 
VIEÄN NGHIEÂN CÖÙU NUOÂI TROÀNG THUÛY SAÛN 2
TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015 7
Komen, H., and Thorgaard, G.H., 2007. 
Androgenesis, gynogenesis and the 
production of clones in fishes: a review. 
Aquaculture 269, 150-173.
Lakra, W.K., 2001. Genetics and Molecular 
Biology in Aquaculture - Review. Asian-
Australasian Journal of Animal Sciences 
14(6), 894-898. 
Liu, Z.J. and Cordes, J.F., 2004. DNA marker 
technologies and their applications in 
aquaculturegenetics. Aquaculture 242(1-4), 
735-736.
Liu, Z.J., Li, P., Kocabas, A., Ju, Z., Karsi, A., Cao, 
D., and Patterson, A., 2001. Microsatellite 
containing genes from the channel catfish 
brain: evidence of trinucleotide repeat 
expansion in the coding region of nucleotide 
excision repair gene RAD23B. Biochem. 
Biophys. Res. Commun. 289, 317-324.
Perez-Enríquez, R., Hernández-Martínez, F., and 
Cruz, P., 2009. Genetic diversity status 
of White shrimp Penaeus (Litopenaeus) 
vannamei broodstock in Mexico. Aquaculture 
297, 44-50.
Wolfus, G.M., Garcia, O.K., and Alcivar-Warren, 
A., 1997. Application of the microsatellite 
technique for analyzing genetic diversity in 
shrimp breeding programs. Aquaculture 152, 
35-47.
Zane, L., Bargelloni, L., and Pataenello, T., 2002. 
Strategies for microsatellite isolation: a 
review. Mol. Ecol. 11,1-16.
Valles-Jiménez, R., Cruz, P., and Perez-Enriquez, 
R., 2005. Population genetic structure of 
Pacific White shrimp (Litopenaeus vannamei) 
from Mexico to Panama: microsatellite ADN 
variation. Mar. Biotechnol. 6, 475-484.
TÀI	LIỆU	THAM	KHẢO
Alam, S., and Islam, S., 2005. Population genetic 
structure of Catla catla (Hamilton) revealed 
by microsatellite DNA markers. Aquaculture 
246, 151-160.
Artiles, A., Rodríguez, I., Pérez, A., Pérez, L., and 
Espinosa, G., 2011. Low genetic variability 
in the fifth introduction of Litopenaeus 
vannamei in Cuba, as estimated with 
microsatellite markers. Biotecnologia 
Aplicada. 28, 147-150.
Beaumont, A.R., and Hoare, K., 2003. 
Biotechnology and Genetics in Fisheries and 
Aquaculture. Oxford: Blackwell Science.
Boris, B., Xenia, C.O., and Marcel, S.V., 2011. 
Genetic diversity of six populations of red 
hybrid tilapia, using Microsatellite genetic 
Markers. Rev. MVZ Cordoba 16 (2), 2491-
2498.
Bourdon, M. R., 1999. Understanding Animal 
Breeding, 2nd edition.
Chauhan, T., and Rajiv, K., 2010. Molecular 
markers and their applications in fisheries 
and aquaculture. Advances in Bioscience 
and Biotechnology1, 281-291.
Falconer, D.S., and Mackay, T.F.C., 1996. 
Introduction to Quantitative Genetics. 
Longman, Essex, U.K., 4th ed.
Gjedrem, T., 2005. Selection and breeding 
programs in aquaculture. Springer ISBN-10 
1-4020-3341-9. 364p.
Gjerde, B., 1993. Breeding and Selection. In: 
Salmon Aquaculture. Fishing News Books.p. 
278 p.
Goldstein, D.B., and Schlotterer, C., 1999. 
Microsatellites: Evolution and application. 
Oxford uni. Press.
VIEÄN NGHIEÂN CÖÙU NUOÂI TROÀNG THUÛY SAÛN 2
8 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015
GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY IN AQUACULTURE
Tran Thi Thuy Ha1*, Luu Thi Ha Giang1
ABSTRACT
In recent years, the advance in genetics and molecular biology of aquatic animals has 
provided useful information and has been applied in aquaculture. The roles of modern 
genetic manipulations and biotechnological innovations to aquaculture have been realized. 
This article reviews some points of the applications of genetics in breeding, hybridization, 
chromosome engineering, sex control, gene transfer and molecular technologies for enhanced 
aquaculture productivity in Vietnam.
Keywords: aquaculture, genetics, molecular biology.
Người phản biện: TS. Trịnh Quốc Trọng
Ngày nhận bài: 29/5/2015
Ngày thông qua phản biện: 03/8/2015
Ngày duyệt đăng: 07/8/2015
1Research Institute for Aquaculture No 1
*Email: thuyha@ria1.org