Phân tách tinh trùng giới tính trong chăn nuôi

Đây là phương pháp có hiệu quả cao và đang được nghiên cứu, cải tiến, hoàn thiện, áp dụng và đã được thương mại hoá,...

Nhờ kỹ thuật mới, việc sinh sản trong chăn nuôi bò sữa có bước tiến vượt bậc

Hiện nay, thế giới và Việt Nam đang sử dụng kỹ thuật thụ tinh nhân tạo vật nuôi khá phổ biến, nhất là ở loài bò và lợn. Thụ tinh nhân tạo thực sự đã trở thành một công cụ hữu hiệu của công tác giống vật nuôi, góp phần đáng kể nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế chăn nuôi.

Tuy nhiên, hạn chế rất lớn của kỹ thuật thụ tinh nhân tạo hiện nay là chưa điều khiển được giới tính con nuôi sinh ra theo ý muốn. Ví như, trong chăn nuôi bò sữa, người ta cần đẻ ra nhiều bê cái để tăng đầu con sinh sản và cho sữa; còn trong chăn nuôi bò thịt thì cần sinh ra nhiều bê đực nuôi chóng lớn hơn con cái… 

Để đạt được mong muốn này, từ lâu, các nhà khoa học đã có nhiều ý tưởng và giải pháp khác nhau để chủ động sinh ra con nuôi theo giới tính mong muốn, trong đó đáng kể nhất là phương pháp thụ tinh trong ống nghiệm để chọn phôi giới tính cấy vào con cái nhận, phương pháp Shetles, phương pháp tách tinh trùng X và Y bằng ly tâm và đến nay phương pháp phân tách tinh trùng giới tính bằng dòng tế bào (Flow Cytometric Sexing Technology) là kỹ thuật đang được sử dụng nhiều nhất. Đây là phương pháp có hiệu quả cao và đang được nghiên cứu, cải tiến, hoàn thiện, áp dụng và đã được thương mại hoá, nhất là ở một số nước phát triển.

Phương pháp này đã được công nghệ hóa bằng Máy phân tách tinh trùng giới tính bằng dòng tế bào (Flow cytometric sexing Sorter) và máy này đã được cấp bằng sáng chế từ năm 1989 do Lawrence Johnson và các đồng nghiệp ở Maryland, Mỹ chế tạo.

Máy hoạt động dựa trên nguyên lý do sự khác nhau về lượng DNA của các nhiễm sắc thể trong các tế bào tinh trùng X và Y. Trong tinh dịch, tinh trùng mang nhiễm sắc thể X (gọi nôm na là tinh trùng cái) lớn hơn, chứa DNA nhiều hơn so với nhiễm sắc thể của tinh trùng Y (tinh trùng đực); ở bò, mức chênh lệch là 3,8%, ở lợn là 3,6%. Khi được nhuộm bằng màu huỳnh quang, tinh trùng X sẽ hấp phụ màu huỳnh quang nhiều hơn tinh trùng Y. Dựa vào sự chênh lệch này và nhờ sự hỗ trợ của các ngành khoa học khác, các nhà khoa học Mỹ trên đã sáng chế ra máy phân tách tinh trùng giới tính này.

Cấu tạo của máy là một hệ thống dây chuyền liên hợp khép kín gồm các bộ phận thiết bị lắp đặt tuần tự: Bộ tạo giọt, bộ chiếu tia lazer, bộ tích điện, bộ phân tách và cuối cùng là các cốc chứa.

Để máy này hoạt động, người ta pha thật loãng tinh dịch, nhuộm kỹ tinh trùng bằng chất màu huỳnh quang. Cho dung dịch này vào máy, tạo thành dòng chảy trong hệ thống ống liên hợp khép kín của máy. Đầu tiên, dung dịch đi qua bộ tạo giọt, nhờ xung điện, dung dịch được tạo thành rất nhiều giọt nhỏ nối tiếp nhau mà mỗi giọt có chứa 1 tinh trùng, hoặc chứa các vật thể khác có trong dung dịch (có lẽ do cách hoạt động này mà người ta đặt tên cho máy). Tiếp theo, dòng giọt này đi qua bộ chiếu tia lazer, tuỳ theo mức độ nhuộm màu mà các giọt hấp phụ sự phát sáng từ tia lazer khác nhau, giọt chứa tinh trùng X phát sáng nhiều hơn so với giọt chứa tinh trùng Y.

Có thể nói kỹ thuật tách tinh trùng giới tính là một bước đột phá trong ngành chăn nuôi gia súc chỉ sau sự phát kiến ra Công nghệ thụ tinh nhân tạo và Công nghệ cấy truyền hợp tử.

Vì nó giúp cho các nhà chăn nuôi điều khiển được giới tính theo ý muốn, cải tiến nhanh đàn vật nuôi và đưa lại hiệu quả kinh tế cao hơn (trên 40%) so với phối giống nhân tạo bằng tinh dịch chưa phân tách giới tính.

Những giọt khác không hấp phụ màu sẽ không phát sáng. Sau khi được chiếu tia lazer, dòng giọt này sẽ đi qua bộ tích điện, tuỳ theo mức độ phát sáng của mỗi giọt mà tích điện âm (–) hoặc điện dương (+); các giọt khác không phát sáng sẽ không tích điện. Cuối cùng chúng chảy qua bộ phân tách, lúc này những giọt mang điện tích – (chứa tinh trùng X) chảy về phía bản cực + và đổ vào cốc chứa tinh trùng cái; các giọt mang điện tích + (chứa tinh trùng Y) đi về phía bản cực – rồi đổ vào cốc chứa tinh trùng đực; các giọt còn lại, không mang điện tích nào (không chứa tinh trùng) sẽ chảy thẳng, rơi vào cốc chứa chất thải. Như vậy, máy đã phân tách được tinh trùng X ra khỏi tinh trùng Y với độ thuần khiết khá cao. Xem ra, nguyên lý và cách thức hoạt động của máy phân tách tinh trùng giới tính là đơn giản, nhưng cái khó nhất là việc chế tạo các bộ phận của máy rất tinh vi và chuẩn xác cao nên giá máy hiện tại không ít tiền, khoảng 250 000 USD.

Hiện nay, máy phân tách tinh trùng giới tính có công suất tách khoảng 20 x 106 tinh trùng/giây với độ thuần tinh trùng X hoặc Y khoảng 90%. Kết quả, sau khi tinh trùng phân tách giới tính được phân liều và đông lạnh bảo quản, rồi phối cho hàng chục nghìn bò cái, tỷ lệ có chửa và thế hệ con sinh ra sinh trưởng phát triển bình thường như khi phối giống bằng tinh đông lạnh không phân tách giới tính. Các nhà khoa học nước ngoài đang tích cực nghiên cứu cho máy hoàn thiện hơn để nâng cao công suất của máy và giảm tác hại của máy đến sức hoạt động của tinh trùng.

Mong sao kỹ thuật này nhanh chóng được áp dụng phổ biến ở Việt Nam trong một tương lai không xa.