VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2

DI TRUYỀN VÀ SINH HỌC PHÂN TỬ TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Trần Thị Thúy Hà*, Lưu Thị Hà Giang1
TÓM TẮT
Trong những năm trở lại đây, tiến bộ về di truyền và sinh học phân tử trên động vật thủy sản đã
cung cấp các thơng tin hữu ích và đã được ứng dụng trong ni trồng thủy sản. Vai trị của thao
tác di truyền và sinh học phân tử trong nuôi trồng thủy sản ngày càng được biết đến rộng rãi. Bài
viết này điểm lại những nét chính về ứng dụng của di truyền trong chọn giống, lai tạo, nghiên cứu
nhiễm sắc thể, điều khiển giới tính, chuyển gen và vai trị của sinh học phân tử trong nuôi trồng
thủy sản ở Việt Nam.
Từ khóa: di truyền, ni trồng thủy sản, sinh học phân tử.

I. MỞ ĐẦU
Thời gian qua, ứng dụng của di truyền và
sinh học phân tử trong nuôi trồng thủy sản đã
đạt được những kết quả đáng ghi nhận. Chẳng
hạn việc tạo ra những dịng cá rơ phi có sức
sinh trưởng tốt và khả năng chống chịu tốt
với nhiệt độ thấp hay việc chế tạo ra các kít
chẩn đốn bệnh tơm. Để nâng cao chất lượng
di truyền cho các đối tượng thủy sản, có thể
kết hợp phương pháp truyền thống và phương
pháp hiện đại. Phương pháp truyền thống có
thể kể đến là lai xa, hay điều khiển giới tính.
Cấy chuyển gen hay thao tác nhiễm sắc thể
và ứng dụng công nghệ sinh học nói chung,
sinh học phân tử nói riêng được biết đến như
phương pháp hiện đại. Trong đó, chỉ thị phân
tử được dùng như một công cụ hữu hiệu trong
các nghiên cứu về định danh loài, đánh giá đa

dạng di truyền, tìm hiểu quan hệ huyết thống,
lập bản đồ gen và trong các nghiên cứu về
bệnh trên động vật thủy sản phục vụ cho nghề
ni.
II. ỨNG DỤNG CỦA DI TRUYỀN TRONG
NI TRỒNG THỦY CHỌN GIỐNG
Trong một chương trình chọn giống
truyền thống, những cá thể và các gia đình
được chọn theo những tính trạng quan trọng
để cải thiện giá trị của quần thể trong (các) thế

hệ tiếp theo. Việc chọn này chỉ có thể tiến hành
khi có đủ biến dị di truyền cho (những) tính
trạng quan tâm. Các phương pháp chọn lọc
khác nhau bao gồm chọn lọc cá thể (individual
hoặc mass selection), chọn lọc giữa các gia
đình (between family selection), chọn lọc
trong từng gia đình (within family selection) và
chọn lọc kết hợp (combined family selection).
Mỗi phương pháp có những ưu điểm nhất định
tùy thuộc vào bản chất của những tính trạng
chọn lọc và nguyên liệu ban đầu cho chương
trình chọn giống (Gjerde,1993; Falconer và
Mackay, 1996; Bourdon, 1999; Gjedrem,
2005). Chọn giống có thể trở nên phức tạp nếu
mục đích chính là tạo ra các quần đàn cho năng
suất cao ở nhiều môi trường ni. Thực tế, một
số dịng/lồi thủy sản có kiểu hình thể hiện tốt
hơn trong những điều kiện nhất định và tính
trạng khác tốt hơn trong điều kiện khác. Điều

này được biết đến như là mối tương tác kiểu
gen - môi trường. Do đó việc chọn lọc ở những
điều kiện cụ thể là cần thiết.
Ở nước ta, trong những năm gần đây, các
chương trình chọn giống trong thủy sản được
tập trung tập trung cho cá tra (Pangasianodon
hypophthalmus), cá rô phi (Oreochromis
niloticus), cá giị (Rachycentron canadum),
tơm thẻ chân trắng (Lipopenaeus vannamei),

Viện Nghiên cứu Ni trồng Thủy sản 1.
*Email:

1

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - 6 - THÁNG 8/2015

3


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
tơm 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 thơng 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 mơ, 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 lồi khác nhau
(hybridization) hoặc giữa các dịng khác biệt
trong cùng một loài (crossbreeding) tạo nên
những tổ hợp allele mới tại mỗi locus. Đơi
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
4

được những kết quả khả quan. Chẳng hạn lai
cá trê phi (Clarias gariepinus) đực và cá trê
vàng (Clarias macrocephalus) cái cho con lai
vừa tăng trưởng nhanh giống bố, vừa thịt ngon
giống mẹ hay lai cá cái rô phi vằn Israel với cá
đực rô phi xanh Israel và cá cái rơ phi vằn cho
tỷ lệ cá đực cao và có triển vọng trong thực tiễn
sản xuất. Bên cạnh đó, việc lai tạo khác loài
trên cá biển cũng thu được những kết quả đáng
ghi nhận qua việc lai cá song vua (Epinephelus
lanceolatus) với cá song hổ (Epinephelus
fuscoguttatus). Mặc dù vậy, nghiên cứu theo
hướng này trên hàu (Crassostrea sp.) và các
cá có giá trị kinh tế khác cần được nghiên cứu
và quan tâm hơn nữa nhằm tạo ra các con lai
có ưu thế lai giúp năng cao năng suất và hiệu
quả kinh tế.
THAO TÁC NHIỄM SẮC THỂ
Đối với nghiên cứu áp dụng thao tác
nhiễm sắc thể, các dòng thuần và các quần đàn
đơn tính hoặc vơ sinh trong ni trồng thủy
sản đã được sản xuất. Phương pháp can thiệp
vào nhiễm sắc thể nhằm tạo dịng 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. Dịng 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
ngun lý hình thành giới tính trên cá. Dịng
đơn tính đực có thể sản xuất quần đàn tồn 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
đơng 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

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
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 vơ 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 cơng 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 lồi 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 cơng cụ tiềm năng cho những lồi
mà một giới tính có giá trị hơn giới tính cịn
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 tồn cái,
tồn đực hoặc vô sinh được coi như phương
pháp đa bội. Việc xác định giới tính có thể
thơng qua di truyền phân tử.

Ở nước ta, có thể kể đến cá rơ 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 cơng 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 tơm 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 tơm càng xanh tồn 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 ni 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 hịa tan thấp và
nhiệt độ khơng 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 ni 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

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - 6 - THÁNG 8/2015

5



VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
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 lồi thủy sản.
III. VAI TRỊ 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 cơng 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 thơng tin có giá trị để
trả lời câu hỏi về phát sinh lồi, 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 cơng 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 lồi bằng chỉ thị phân tử, tìm hiểu
6

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 rơ phi (O. niloticus),
cá giị (R. canadum), tơm 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 hồn tồn
phụ thuộc vào cơng 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
lồi 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 cơng 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.


TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
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), 24912498.
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.

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. AsianAustralasian 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.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - 6 - THAÙNG 8/2015

7


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2

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

Research Institute for Aquaculture No 1
*Email:
1

8

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - 6 - THÁNG 8/2015