Ưu và nhược điểm của lai tréo và lai tạp trong nuôi trồng thủy sản

Ưu thế lai, khái niệm nổi tiếng về “sức sống lai”, đã được sử dụng để cải thiện các đặc điểm liên quan đến thể lực - như tăng trưởng, khả năng sinh sản và khả năng kháng bệnh - ở một số loài thủy sản nuôi trong những năm qua.

Cá da trơn lai. Ảnh: Les Torrans, USDA

Trong khoảng năm qua, một số nghiên cứu mới thú vị tập trung vào lai tạo và ưu thế lai trong nuôi trồng thủy sản đã được báo cáo.

Xác định ưu thế lai

Ưu thế lai dựa trên cái mà chúng ta gọi là hiệu ứng di truyền trội và những tác động này là kết quả của sự tương tác giữa các cặp alen ở tất cả các gen ảnh hưởng đến một đặc tính quan tâm. Thật vậy, việc sử dụng các hiệu ứng di truyền ưu thế về cơ bản dựa trên sự kết hợp ở mọi cấp độ - giữa các loài, các dòng trong loài và đôi khi thậm chí cả các cá thể trong một quần thể.

Mặc dù việc sử dụng ưu thế lai có thể là một chiến lược hấp dẫn để cải thiện các tính trạng thể hiện hệ số di truyền thấp, bất kỳ lợi thế nào có thể có được chỉ là tạm thời. Vì những tương tác này phụ thuộc vào sự kết hợp cụ thể của các alen, chúng không còn tồn tại trong quá trình hình thành trứng và tinh trùng. Vì vậy, thật không may, ưu thế lai không phải là thứ có thể được di truyền hoặc di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Như được giải thích chi tiết hơn bên dưới, đôi khi nỗ lực gây ra nhiều rắc rối hơn giá trị của nó, nhưng đôi khi nó có thể mang lại lợi ích lớn về năng suất.

Lai ghép và lai tạp (một sự khác biệt mờ nhạt)

Lai giống, theo nghĩa chặt chẽ nhất, liên quan đến việc lai giữa các loài có liên quan. Một số ví dụ bao gồm lai giữa cá vược sọc với cá vược trắng, cá trê kênh với cá trê xanh, hoặc cá rô phi sông Nile với cá rô phi xanh. Ngược lại, khi các đàn, dòng hoặc giống khác nhau của cùng một loài được lai với nhau, thuật ngữ thích hợp nhất là lai tạo, với kết quả được gọi là con lai. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu sử dụng thuật ngữ lai ngay cả khi cả hai dòng bố mẹ là từ cùng một loài. Công bằng mà nói, sự phân biệt giữa các chủng tộc, chủng tộc và các loài thường bị xóa nhòa đến mức không thể phân biệt được việc lai ghép hay lai tạo.

Đôi khi, việc sản xuất những dòng lai này có thể dễ dàng hoàn thành, nhưng đôi khi cần rất nhiều công việc. Thông thường, các thế hệ con cháu phải được đánh giá chéo để xác định xem các alen liên quan sẽ tương tác như thế nào để tác động đến hiệu suất sản xuất. Và, trong khi hầu hết các loài cá rô phi và các dòng tổng hợp (xem bên dưới) có rất ít hoặc không bị ức chế về việc giao phối ngoài dòng bố mẹ của chúng, nhiều con lai chỉ có thể được tạo ra thông qua sinh sản cảm ứng và / hoặc thụ tinh nhân tạo. Tùy thuộc vào con lai mà người ta đang theo đuổi, có thể cần phải bắt tôm bố mẹ hoang dã hoặc sử dụng phương pháp tiêm hoặc cấy ghép nội tiết tố.

Cá thái dương lai Bắc Mỹ

Bất cứ khi nào việc lai tréo hoặc lai tạp được thực hiện từ mùa này sang mùa khác, nhu cầu duy trì khả năng tiếp cận từng dòng bố mẹ là không thể tránh khỏi. Với nhu cầu này, yêu cầu về cơ sở vật chất đầy đủ để chứa đủ số lượng cá nhân. Cũng phải cẩn thận để tránh vô tình trộn lẫn các dòng riêng biệt trong các loài. Vậy tại sao phải bận tâm? Những lợi ích thu được có thể bao gồm không chỉ lợi ích dị hợp mà còn bao gồm sự kết hợp của các đặc điểm mong muốn từ các dòng bố mẹ. Đôi khi cũng có thể tạo ra con cái đơn tính bằng cách lai các loài có quan hệ họ hàng gần có hệ thống xác định giới tính khác biệt rõ ràng.

Thiết kế thử nghiệm

Sau khi chúng được sản xuất, việc đánh giá các con lai hoặc con lai của các loài thủy sản thường có thể là một quá trình khá đơn giản. Cách tiếp cận tốt nhất cho những đánh giá này liên quan đến thiết kế bao gồm cả các dòng thuần và con lai tương hỗ của chúng (dòng 1 cái với dòng 2 đực và dòng 2 cái với dòng 1 đực). Thậm chí những thiết kế phức tạp hơn, liên quan đến nhiều dòng bố mẹ, có thể được đáp ứng nếu có các phương tiện ấp và nuôi thích hợp. Các thiết kế giao phối liên quan đến nhiều hơn hai dòng thường được gọi là con lai diallel.

Trong nhiều phép lai, có sự khác biệt đáng kể giữa các phép lai tương hỗ. Những điều này có thể liên quan đến sự thừa kế tế bào chất từ DNA ti thể hoặc những ảnh hưởng trực tiếp hơn có thể có cơ sở di truyền, chẳng hạn như kích thước hoặc chất lượng trứng. Kỹ năng vốn có trong việc chăm sóc trứng đã thụ tinh (ví dụ như cá da trơn, cá rô phi, macrobrachium) hoặc cá bột cũng có tác dụng khi đánh giá ảnh hưởng của mẹ và bản thân ảnh hưởng của mẹ có thể biểu hiện ưu thế lai. Làm việc với hai dòng cá rô phi sông Nile cách đây khoảng 30 năm, Tiến sĩ Doug Tave và các nhà nghiên cứu khác tại Đại học Auburn đã chứng minh rằng ưu thế lai mẹ ở cá lai đóng góp đáng kể vào sự phát triển của con cái chúng.

Một số nghiên cứu gần đây

Trong một nghiên cứu được công bố gần đây, các nhà nghiên cứu ở Cameroon đã đánh giá các phép lai tương hỗ giữa cá da trơn Clarias jaensis bản địa của họ và cá da trơn C. gariepinus không bản địa . Vượt qua nữ C. jaensis với nam C. gariepinus dẫn đến việc thụ tinh cao nhất và tỷ lệ nở, cũng như tỷ lệ sống của ấu trùng cao nhất và giá thấp nhất của dị dạng, trong khi thánh giá đối ứng chứng minh hiệu suất kém. Sự tăng trưởng của con lai C. jaensis x C. gariepinus (bố mẹ cái luôn phải được liệt kê đầu tiên) tương đương với sinh trưởng của C. gariepinus thuần chủng từ ngày thứ 4 đến ngày thứ 32 nhưng tỷ lệ sống sót thấp hơn một chút, có thể là do sự thay đổi kích thước lớn hơn trong con cái.

Tương tự, nghiên cứu ở Trung Quốc ghi nhận ưu thế lai ở cá mú lai từ con lai giữa cá cái Epinephelus awoara và cá đực E. tukula đã được báo cáo gần đây. Ở thời điểm 11 ngày sau khi nở, tỷ lệ sống sót của con lai là khoảng 40%, trong khi tỷ lệ sống của E. awoara thuần chỉ là 5% (không có tukula thuần để phân tích). Lúc 4 tháng tuổi, con lai có trọng lượng trung bình 24,1 g so với 21,3 g của E. awoara . Tuy nhiên, đến tháng 13, lợi thế khiêm tốn này đã tăng lên 409 g so với 129 g!

Đôi khi, ưu thế lai được biểu hiện đơn giản bằng sự chăm chỉ  và khả năng chịu đựng các điều kiện cận biên. Đồng nghiệp của tôi, Tiến sĩ Amina Zuberi thuộc một nhóm các nhà nghiên cứu gần đây đã kiểm tra khả năng chịu nhiệt của các con lai giữa cá chép lớn Labeo rohita và Catla catla ở Pakistan. L. rohita thể hiện nhiệt độ tới hạn tối đa cao nhất và khả năng chịu nhiệt thu được cao nhất, tiếp theo là các giống lai, trong khi C. catla thể hiện nhiệt độ tới hạn tối thiểu cao nhất và khả năng chịu nhiệt thu được thấp nhất. Mặc dù các con lai biểu hiện ưu thế lai hạn chế ( < 11 phần trăm), các tác giả khuyến cáo nên thay thế C. catla bằng các con lai trong môi trường nuôi có nhiệt độ tương đối cao hoặc thấp.

Việc vượt qua các dòng khác nhau không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả vượt trội. Các mối quan hệ phức tạp, đồng thích nghi trong bộ gen do các điều kiện địa phương cụ thể có thể bị phá vỡ khi các dòng được lai với nhau

Sức sống lai không chỉ thể hiện ở cá mà còn thường thấy ở các loài động vật không xương sống sống dưới nước. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Quảng Châu đã kiểm tra đặc điểm hoạt động của hai quần thể Ngao khổng lồ nhàm chán ( Tridacna crocea) và phép lai tương hỗ của chúng. Hai dòng bố mẹ được sử dụng trong nghiên cứu này cách nhau khoảng 600 km ngoài biển khơi, có nguồn gốc từ các đảo Zhaoshu và Huangyan. Kết quả từ ba thử nghiệm, mỗi thử nghiệm bao gồm cả dòng bố mẹ và con lai, chỉ ra rằng ưu thế lai tăng trưởng rõ ràng ở cả giai đoạn nuôi cấy và giai đoạn trưởng thành. Vào ngày 15, tỷ lệ ưu thế lai về biến thái là khoảng +26 phần trăm và vào ngày thứ 360, tỷ lệ ưu thế lai về sống sót là 6,2 phần trăm. Về tốc độ tăng trưởng, sự khác biệt giữa con lai và dòng thuần rõ ràng vào ngày 90 của nghiên cứu, và ưu thế lai về trọng lượng là hơn 40% vào ngày 360!

Than ôi… việc vượt qua các dòng khác nhau không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả vượt trội. Các mối quan hệ phức tạp, đồng thích nghi trong bộ gen do các điều kiện cụ thể của địa phương có thể bị phá vỡ khi các dòng được lai với nhau. Điều này đã được chứng minh khi các nhà nghiên cứu ở Thanh Đảo, Trung Quốc gần đây báo cáo về một con lai giữa ba dòng khác nhau của hàu Thái Bình Dương. Các dòng đã được duy trì trong 6-7 thế hệ, điều này làm cho chúng trở nên hoàn hảo để phân tích ưu thế lai, vì hiện tượng này thường rõ ràng hơn khi các dòng riêng biệt, biệt lập được lai với nhau. Trong khi tất cả các con lai biểu hiện ưu thế lai để tồn tại, không có con lai nào biểu hiện ưu thế lai đáng kể để tăng trưởng.

Kết hợp các đặc điểm

Đôi khi, mục tiêu của việc lai giữa các loài hoặc dòng không phải để tận dụng ưu thế lai mà là để kết hợp một số đặc điểm nhất định, chẳng hạn như tốc độ tăng trưởng nhanh của cá vược sọc thuần chủng với độ cứng của họ hàng nhỏ hơn, cá vược trắng. Hoặc, trong giống cá rô phi đỏ Đài Loan lịch sử, màu đỏ của cá rô phi Mozambique với tốc độ tăng trưởng nhanh hơn và ngoại hình cao hơn cá rô phi sông Nile. Con lai của cá chép Labeo fimbriatus và Catla catla đã được sản xuất trong nhiều thập kỷ để kết hợp phần đầu tương đối nhỏ của cá trước với thân sâu của cá sau, dẫn đến năng suất thịt được cải thiện đáng kể.

Phép lai cá tầm được gọi là "Bester" cung cấp một ví dụ sách giáo khoa cổ điển về việc lai hai loài thủy sản để kết hợp các đặc điểm mong muốn

Phép lai cá tầm được gọi là “Bester” đưa ra một ví dụ điển hình trong sách giáo khoa về việc lai hai loài thủy sản để kết hợp các đặc điểm mong muốn. Bester lần đầu tiên được sản xuất tại Nga bởi Tiến sĩ NI Nikolyukin vào năm 1952 bằng cách lai giữa cá tầm Beluga ( Huso huso ) với cá tầm ( Acipenser ruthenus ) để kết hợp sự phát triển nhanh chóng của Beluga với sản xuất trứng cá muối năng suất cao của sterlet.

Bester không chỉ minh họa về sự kết hợp hiệu quả giữa các nhân vật mong muốn trong thế hệ lai đầu tiên, mà còn về cách phát triển một dòng cá tổng hợp. Bắt đầu từ Nhật Bản, Bester thế hệ đầu tiên được lai với nhau để tạo ra cá thế hệ thứ hai (vì không có dòng bố mẹ), và chiến lược này sau đó đã được áp dụng ở một số địa điểm. Do đó, không phải tất cả các Giải thưởng đều như nhau. Một số quần thể Bester hiện đã bị loại bỏ 7 thế hệ so với các giống lai ban đầu, và thường được sử dụng để lai tạo với các loài thuần chủng. Một số nhà khoa học Nga và Ukraine hiện gọi Bester là Acipenser nikoljukiniđể vinh danh Tiến sĩ Nikolyukin. Tương tự, hầu hết các dòng cá rô phi đỏ được tìm thấy trên khắp thế giới là kết quả của việc lai các con lai thế hệ đầu tiên với nhau trong các quần thể tương đối khép kín cho đến khi các đặc điểm mong muốn nhất định trở nên cố định. Theo đó, một con cá rô phi đỏ từ Colombia có thể khác biệt đáng kể so với một con ở Thái Lan.

Một lưu ý cảnh báo

Một vấn đề nghiêm trọng liên quan đến việc sử dụng con lai trong nuôi trồng thủy sản liên quan đến khả năng tác động di truyền lên các quần thể hoang dã. Trong nhiều trường hợp, con lai không chỉ có khả năng sinh sản mà còn hoàn toàn có khả năng giao phối với các quần thể hoang dã của đàn bố mẹ mà chúng có nguồn gốc. Sự xâm nhập vô tình này có thể dẫn đến những tác động không đáng kể trong một số trường hợp, nhưng khả năng gây hại rõ rệt cho các quần thể hoang dã và môi trường sống của chúng là không thể bác bỏ và không nên đánh giá thấp. Việc phân tích rủi ro nên được áp dụng theo từng trường hợp cụ thể.