Sản xuất tôm kháng bệnh đốm trắng ở Colombia

Năm 1999, sự xuất hiện của virus gây hội chứng đốm trắng trên tôm thẻ chân trắng (WSSV) là nguyên nhân gây chết cao trong các farm nuôi tôm ở Colombia. Để chống lại dịch bệnh này, Trung Tâm Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản Colombia (CENIACUA) đã khởi xướng một chương trình chọn lọc giống tôm có khả năng kháng bệnh đốm trắng. Sau khi bắt đầu với tỉ lệ sống thấp và tốc độ tăng trưởng chậm ở những cá thể kháng bệnh, nhiều nghiên cứu gần đây liên quan đến việc tách biệt và kết hợp các quần thể tôm được chọn lọc và không được chọn lọc, CENIACUA đã đạt được các quần thể kháng WSSV nhiều hơn các quần thể không được chọn cho WSSV.

Hội chứng đốm trắng là bệnh nguy hiểm nhất trong tất cả các bệnh gây ra đối với ngành công nghiệp nuôi tôm toàn cầu. Các virus đốm trắng (WSSV) lần đầu tiên được phát hiện ở Trung Quốc vào năm 1992, từ đây nó lây lan sang tất cả các nước nuôi tôm ở châu Á. Năm 1995, WSSV đã được phát hiện tại Hoa Kỳ trong tôm đông lạnh nhập khẩu từ châu Á. Đến năm 2000, bệnh đốm trắng được hình thành trong hầu hết các nước nuôi tôm lớn ở châu Mỹ, gây thiệt hại lớn cho người nuôi tôm. Trên bờ biển Thái Bình Dương của Colombia, sự xuất hiện của WSSV trong Litopenaeus vannamei năm 1999 gây ra tỷ lệ chết gần 100% tại các farm nuôi tôm.

Sản xuất giống kháng bệnh

Là bước đầu tiên để chống lại bệnh đốm trắng ở Colombia, Trung tâm Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản Colombia (CENIACUA) đã khởi xướng một chương trình chọn lọc nhân giống tôm có khả năng kháng bệnh WSSV. Từ kinh nghiệm trước đây với dòng tôm lớn nhanh có khả năng kháng virus gây hội chứng Taura (TSV), đề nghị này sẽ là một giải pháp khả thi.

Quần thể đầu tiên là những cá thể lớn nhanh và có khả năng kháng bệnh Taura (TSV) được phát triển từ chương trình nhân giống chọn lọc trên bờ biển Caribean. 7 lô trong khoảng 70 gia đình đã được cảm nhiễm bệnh với thức ăn có chứa virus WSSV.

Tính di truyền của gen kháng WSSV luôn quá thấp, do đó nó không thể được sử dụng hiệu quả để có được quần thể kháng bệnh một cách nhanh chóng. Hơn nữa, có một mối tương quan nghịch giữa khả năng kháng WSSV và tốc độ tăng trưởng, có nghĩa là mức tăng khả năng kháng bệnh sẽ đi đôi với tốc độ tăng trưởng giảm. Một vấn đề tồi tệ nữa, đó cũng dường như là một mối tương quan nghịch giữa sức đề kháng và khả năng sinh sản, điều đó sẽ dẫn đến việc nhanh chóng mất đi khả năng kháng bệnh, mọi thứ khác là như nhau, các quần thể đã được nhân lên trong các cơ sở sạch bệnh WSSV.

Không giống như với trường hợp TSV vài năm trước đó, tỷ lệ sống là rất thấp trong sinh sản nhân tạo. Điều này cho thấy các cá thể có khả năng kháng bệnh là rất hiếm, và tần số của các gen kháng bệnh cũng rất thấp.

Tăng áp lực chọn lọc

Dựa trên tình hình đó, CENIACUA phát triển một chiến lược chọn lọc hàng loạt dựa trên áp lực chọn lọc đặc biệt cao cho sự sống còn trong các bể với số lượng lớn các cá thể. Rất ít cá thể sống sót từ các ao nuôi công nghiệp bị nhiễm WSSV – những ao mà ban đầu thường được thả 100.000 cá thể – được thu thập và nuôi giữ trong chi nhánh CENIACUA ở Thái Bình Dương. Những cá thể đó được nuôi trong bể với tốc độ tăng trưởng rất chậm.

Khi chúng đã đạt kích cỡ trưởng thành, khả năng sinh sản của chúng là kém. Để cải thiện khả năng sinh sản, con cái thành thục đã được cắt mắt và được thụ tinh nhân tạo với một hoặc hai túi tinh. Mỗi lô tôm con sinh ra từ những cá thể sống sót đã được cảm nhiễm với WSSV ở giai đoạn PL40. Tỷ lệ chết khá cao, cung cấp một áp lực chọn lọc ít nhất là 1: 10.000.

Những cá thể sống sót từ mỗi lô được nuôi trưởng thành để sản xuất thế hệ tiếp theo. Sau 5 thế hệ được sản xuất với chương trình này, sự gia tăng tỉ lệ sống cuối cùng đã đạt được với sự hiện diện của WSSV.

Các nghiên cứu về sinh sản

Trong một số nghiên cứu, các tác giả đã so sánh hiệu suất của dòng được chọn lọc với các dòng không được chọn lọc để chứng minh sự hiệu quả của phương pháp sinh sản nhân tạo. Một thử nghiệm tiêu chuẩn yêu cầu tách riêng biệt dòng dễ bị nhiễm bệnh và dòng kháng bệnh. Một thử nghiệm thứ hai yêu cầu một quần thể hỗn hợp của những cá thể dễ bị nhiễm bệnh và những cá thể kháng bệnh.

Thử nghiệm thứ nhất đã được mang tới phòng thí nghiệm bệnh học thủy sản của trường Đại Học Arizona. Những con tôm có trọng lượng từ 1g đến 2g được giữ trong các bể riêng biệt và được cảm nhiễm với WSSV trong thức ăn. 3 bể được ký hiệu là CENIACUA dòng 1 (CNK1), 3 bể khác được ký hiệu là CENIACUA dòng 2 (CNK2). Có 3 bể được sử dụng làm nhóm đối chứng có nguồn tôm từ dòng Kona sạch bệnh (SPF), trong khi đó có thêm 3 bể khác được sử dụng làm đối chứng âm với 1 bể cho nhóm khác.

Những quần thể đối chứng được cảm nhiễm bệnh đã chết hết sau 6 ngày. Các cá thể trong bể đối chứng không cảm nhiễm bệnh đều sống sót. Những dòng SPF thì hoàn toàn trái ngược, dòng được chọn lọc có tỉ lệ sống sau 17 ngày là 36% cho CNK1 và 47% cho CNK2 (Biểu đồ 1).

Lây nhiễm chéo

Dựa trên những kết quả đó, cách nào có thể giữ được những dòng CNK khi trộn chung với dòng dễ cảm nhiễm bệnh tương tự như hoạt động xảy ra trong ao nuôi công nghiệp?

Một thí nghiệm chéo đã được đem tới phòng thực nghiệm của CENIACUA. Các dòng CNK1 và CNK2 được trộn như nhau với quần thể có sức khỏe tốt (H.H) – những quần thể không bao giờ được chọ lọc để kháng bệnh WSSV. Ba dòng đã được đánh dấu đặc biệt bằng miếng dán huỳnh quang, sau đó được cho vào các quần thể hỗn hợp trong 2 bể giống nhau. Chúng được cảm nhiễm bằng cách cho ăn một loại thức ăn có nhiễm virus WSSV với tỉ lệ 5% trọng lượng thân. Lô đối chứng là một bể chứa các quần thể hỗn hợp không bị nhiễm bệnh.

Tỉ lệ sống cuối cùng trong nhóm không được chọn lọc H.H là 2.5% sau 13 ngày bị cảm nhiễm. Cùng thời gian đó, tỉ lệ sống của dòng CNK1 là 30.0% và của dòng CNK2 là 39.0% và tôm vẫn sống bình thường. Tỉ lệ sống của cả hai dòng được chọn lọc và không được chọn lọc trong các bể không cảm nhiễm bệnh là 100% (Biểu đồ 2).

Chứng minh bằng mô bệnh học

Theo Tiến sĩ Don Lightner, một nghiên cứu bệnh học ưu việt của tôm và cá nuôi tại trung tâm khoa học về thú y và vi sinh vật của Đại học Arizona, các mẫu cảm nhiễm WSSV được thực hiện tại Đại học Arizona thường dẫn đến tỷ lệ chết gần 100%. Tỉ lệ sống của dòng CENIACUA chọn lọc cao hơn nhiều so với các thí nghiệm khác và lớn hơn nhiều so với các dòng không được chọn lọc (tỉ lệ chết là 100%).

Tôm sống sót trong cả hai thử nghiệm được phân tích bằng chuỗi phản ứng polymerase (PCR) và mô học. Tất cả những cá thể đang hấp hối được máy phân tích hiển thị nhân tế bào mô học với những phần điển hình của WSS. Ngoài ra, các chân bơi của tất cả các con tôm hấp hối đều dương tính với WSSV. Ngược lại, những cá thể sống sót cũng được chạy PCR đều không có kết quả dương tính với WSSV. Điều này cho thấy các cá thể có khả năng kháng nhiễm WSSV.

Tỉ lệ sống cuối cùng của các dòng kháng WSSV tương tự nhau ở cả hai thử nghiệm: 41,0% và 34,7%. Với những con tôm kháng bệnh và dễ bị nhiễm bệnh sống chung trong cùng một đơn vị thử nghiệm, số lượng virus WSSV có thể lớn hơn trong bể chỉ có dòng kháng bệnh, tôm dễ bị nhiễm bệnh là vật chủ tốt hơn cho virus. Ngoài ra, khi chúng chết, chúng đã cấy thêm virus vào bể.

Trong một tình huống thực tế, kịch bản này nhiều khả năng xảy ra nhất, bởi vì trong một quần thể nhất định, chỉ một phần nhỏ có chứa gen đề kháng bệnh WSSV. Tuy nhiên, ngay cả trong những điều kiện này, tỷ lệ sống cũng tương tự như trong các bể riêng biệt.

Những triển vọng

Công việc này khẳng định rằng chương trình nhân giống của Colombia đã sản xuất được các quần thể tôm có khả năng kháng WSSV nhiều hơn quần thể không kháng WSSV. Khó khăn còn lại là liệu nó có thể duy trì sức đề kháng với bệnh đốm trắng mà không cần liên tục cảm nhiễm với WSSV.

Các tác giả cho rằng do tỷ lệ sinh sản thấp của những cá thể có khả năng kháng WSSV và thực tế là nó vẫn chưa thể sản xuất được những quần thể có khả năng kháng bệnh 100%, sức đề kháng của tôm được chọn lọc sẽ nhanh chóng giảm xuống nếu không có hệ thống tiếp xúc với WSSV. Điều này chứng tỏ nó không chắc có thể sản xuất ra những cá thể vừa sạch bệnh vừa kháng bệnh.

Nguồn: WSSV – Resistant Shrimp in Colombia, trang 28 – 29. THE ADVOCATE – Tháng 11 – 12/2014.