Kỹ thuật di truyền đang thay đổi chăn nuôi thủy sản

Những chú cá hồi đầu tiên của trang trại nuôi cá ngoài khơi Ocean Farm 1 đã phát triển nhanh gấp đôi so với tổ tiên hoang dã của chúng và đã được lai tạo để kháng bệnh, cũng như mang các đặc điểm khác phù hợp với đời sống nuôi nhốt.

Tại các lồng nghiên cứu ở Chile, các nhà nghiên cứu đã phát triển các dòng cá hồi Đại Tây Dương nuôi cải thiện khả năng tăng trưởng và sức khỏe cá.

Những cải tiến này ở cá hồi chỉ là bước khởi đầu, khoa học di truyền còn có thể định hình lại đáng kể nghề nuôi trồng thủy sản, cải thiện vô số loài và đặc điểm.

Kỹ thuật di truyền giúp đáp ứng nhiều mục tiêu, từ gia tăng tỷ lệ tăng trưởng, tăng khả năng chống chịu bệnh tật và ký sinh trùng cho đến thích nghi biến đổi khí hậu. Ngoài ra, các kỹ thuật này cũng có thể giúp cải thiện các đặc điểm làm hài lòng người tiêu dùng: lai tạo cá để có chất lượng philê cao hơn, màu sắc bắt mắt hoặc tăng hàm lượng chất dinh dưỡng.

Tiềm năng “đáng mơ ước”

Các nhà lai tạo nuôi trồng thủy sản có một nguồn vật liệu di truyền phong phú để nghiên cứu và tăng khả năng khai thác. Bởi vì hầu hết các loài cá và động vật có vỏ mới chỉ được nghiên cứu cải thiện di truyền rất ít để phù hợp hơn với việc nuôi trồng (trong khi các loài gà, gia súc và các động vật thuần hóa khác đã được chọn lọc, lai tạo rất nhiều).

Một loài nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà chăn nuôi là cá hồi Đại Tây Dương, có giá tương đối cao. Chăn nuôi cá hồi Đại Tây Dương bắt đầu vào cuối những năm 1960, ở Na Uy. Nhưng đến chục năm gần đây, việc nhân giống đã giúp tăng tốc độ tăng trưởng và sản lượng thu hoạch. Ngày nay, mỗi thế hệ cá mới (cá hồi phải mất từ 3 đến 4 năm để trưởng thành) phát triển nhanh hơn 10% đến 15% so với thế hệ trước. Robbert Blonk, giám đốc R&D nuôi trồng thủy sản tại Hendrix Genetics, một công ty chăn nuôi thủy sản, cho biết: "Các đồng nghiệp của tôi trong lĩnh vực gia cầm chỉ có thể mơ đến những con số tăng trưởng này."

Một câu chuyện thành công khác là rô phi, loài cá nước ngọt giá rẻ nhưng đóng vai trò quan trọng ở các nước đang phát triển. Trung tâm nghiên cứu quốc tế WorldFish ở Malaysia đã bắt đầu một chương trình lai tạo vào những năm 1980 để tăng gấp đôi tốc độ tăng trưởng của cá rô phi sông Nile. Các nhà lai tạo cũng cải thiện khả năng kháng bệnh của loài này, một nhiệm vụ cho đến nay vẫn phải tiếp tục do sự xuất hiện của các mầm bệnh mới, chẳng hạn như virus hồ tấn công cá rô phi. Còn Trung Quốc, quốc gia dẫn đầu toàn cầu về sản xuất nuôi trồng thủy sản, đã tận dụng giống này, xây dựng trại sản xuất giống cá rô phi lớn nhất thế giới và nuôi hàng tỷ con cá con hàng năm. Alexandre Hilsdorf, nhà di truyền học cá tại Đại học Mogi das Cruzes ở Brazil, đánh giá cải thiện di truyền cá rô phi nuôi “là một cuộc cách mạng về sản xuất cá rô phi”.

Chọn lọc bộ gen

Các nhà chăn nuôi hào hứng nhất với kỹ thuật chọn lọc bộ gen. Bằng kỹ thuật này, các nhà nghiên cứu có thể nhanh chóng chọn ra nhiều cá thể có đặc điểm di truyền mong muốn mà chỉ cần lấy một mẫu nhỏ - chẳng hạn như một mẩu từ vây mang đi phân tích. Cá thể nào có dấu hiệu di truyền của đặc điểm mong muốn có thể được nhân giống luôn. Phân tích bộ gen cũng cho phép các nhà lai tạo giảm thiểu giao phối cận huyết.

Các nhà lai tạo cá hồi mới áp dụng cách này từ vài năm trở lại đây, và sau đó là những người lai tạo tôm và cá rô phi. Nhà di truyền học José Yáñez thuộc Đại học Chile cho biết: "Có một cuộc chạy đua giữa các ngành công nghiệp trong việc triển khai công nghệ này. Ngay cả các nhà sản xuất quy mô nhỏ hiện cũng quan tâm đến việc cải thiện gen".

Chọn lọc di truyền còn có thể giúp cải thiện khả năng sinh sản của hầu hết các loài thủy sản. Như ảnh này là cá hồi này (trái) có trứng cá (phải) lớn và chắc.

Sắp tới, các nhà nghiên cứu còn tìm đến phương pháp biến đổi gen hoặc chỉnh sửa gen để nâng cao lợi nhuận thủy sản hơn nữa. Và một công ty của Hoa Kỳ, AquaBounty, vừa bắt đầu bán thủy sản biến đổi gen đầu tiên trên thế giới, cá hồi Đại Tây Dương, mà họ tuyên bố là có năng suất cao hơn 70% so với cá hồi nuôi tiêu chuẩn (tuy nhiên, sản phẩm này đang gây tranh cãi và phải đối mặt các rào cản pháp lý).

Không chỉ giúp tăng năng suất, kỹ thuật di truyền còn hướng tới ngăn dịch bệnh - nỗi lo và chi phí lớn nhất cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản. Chẳng hạn như với ngành tôm, các đợt bùng phát dịch bệnh có thể làm giảm năng suất lên tới 40% hàng năm thậm chí có thể quét sạch toàn bộ trang trại. Vaccine có thể ngăn ngừa một số bệnh ở cá, nhưng không có tác dụng với động vật không xương sống, vì hệ thống miễn dịch thích nghi của chúng kém phát triển. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đã phối hợp với Benchmark Genetics nghiên cứu sàng lọc gen cá rô phi để chọn ra các cá thể có khả năng chống chọi tốt hai bệnh do hai loại vi khuẩn chính. USDA cũng đã phối hợp với Hendrix Genetics để tăng tỷ lệ sống sót của cá hồi khi tiếp xúc với một loại vi khuẩn gây bệnh từ 30% lên 80% chỉ trong ba thế hệ.

Bên cạnh năng suất và dịch bệnh, chất lượng cá cũng là một mục tiêu lớn. Đầu bếp và thực khách đều rất ghét xương. Gần một nửa số loài hàng đầu trong nuôi trồng thủy sản là các loài cá chép hoặc họ hàng của chúng, vốn có rất nhiều xương dăm lẫn trong thịt. Gần đây, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu đặc điểm sinh học của những chiếc xương này để xem có thể lai tạo hay sử dụng kỹ thuật di truyền để loại bỏ xương hay không. Nhà di truyền học Ze-Xia Gao của Đại học Nông nghiệp Huazhong đang tập trung vào cá tráp mõm cùn, một loài cá chép được nuôi ở Trung Quốc. Đi theo năm dấu hiệu di truyền, cô và các đồng nghiệp đang nhân giống cá tráp để có ít xương dăm nhất có thể. Đến nay nhóm đã đạt được một số thành công trong việc chỉnh sửa gen - đã xác định và loại bỏ hai gen kiểm soát sự xuất hiện xương dăm. Và họ cũng dự định thử phương pháp này ở các loài cá chép khác. "Tôi nghĩ sẽ khả thi”, Gao nói, "nhưng có thể mất 8 đến 10 năm".

Tuy nhiên cũng có những lo ngại xung quanh kỹ thuật di truyền. Chẳng hạn, không rõ liệu người tiêu dùng có chấp nhận cá và động vật có vỏ đã bị lai tạo và sửa đổi gen bằng các kỹ thuật di truyền hay không. Và một số người lo ngại rằng nghiên cứu nhân giống và lai tạo đang bỏ qua các loài quan trọng đối với các nước đang phát triển. Nhưng nhìn chung đây vẫn là lĩnh vực rất triển vọng. "Công nghệ này đang tiến bộ rất nhanh, và chi phí đang giảm xuống", Ximing Guo, nhà di truyền học tại Đại học Rutgers, New Brunswick, cho biết. "Mọi người trong lĩnh vực này đều rất phấn khích."

Theo Khoahocphattrien