Tài liệu nghiên cứu sự phát triển mô và phôi của cá xương

BỐI CẢNH • Các chương trình NTTS đang nhận được sự quan tâm của ngành • Ở nước ta, việc nuôi vỗ thành thục và kích thích sinh sản nhân tạo, tỷ lệ thành thục và tỷ lệ đẻ còn thấp. • Nghiên cứu cơ bản về sinh học sinh sản các đối tương nuôi. • Tùy theo đặc điểm sinh học và môi trường sống của từng loài mà hình thức sinh sản, chu kỳ phát triển tuyến sinh dục và tổ chức tuyến sinh dục của chúng khác nhau, tạo nên sự đa dạng giữa các loài. • Việc hiểu biết quy luật phát triển của tuyến sinh dục trong chu kỳ sinh sản cũng như ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài và bên trong lên quá trình tạo giao tử là quan trọng cho công tác quản lý đàn cá bố mẹ. • Điều đó giúp người nuôi có thể dự báo và xây dựng chiến lược sản xuất giống nhân tạo thích hợp.

PHÁT TRIỂN CỦA CÁ XƯƠNG

BỐI CẢNH

• Các chương trình NTTS đang nhận được sự quan tâm của ngành

• Ở nước ta, việc nuôi vỗ thành thục và kích thích sinh sản nhân tạo, tỷ lệ

thành thục và tỷ lệ đẻ còn thấp

• Nghiên cứu cơ bản về sinh học sinh sản các đối tương nuôi.

• Tùy theo đặc điểm sinh học và môi trường sống của từng loài mà hình thức sinh sản, chu kỳ phát triển tuyến sinh dục và tổ chức tuyến sinh dục của chúng khác nhau, tạo nên sự đa dạng giữa các loài

• Việc hiểu biết quy luật phát triển của tuyến sinh dục trong chu kỳ sinh sản cũng như ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài và bên trong lên quá trình tạo giao tử là quan trọng cho công tác quản lý đàn cá bố mẹ

• Điều đó giúp người nuôi có thể dự báo và xây dựng chiến lược sản xuất

giống nhân tạo thích hợp

Thường gặp ở họ Salmonidae, Anguillidae và Galaxidae

1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NOÃN BÀO VÀ BUỒNG TRỨNG

PHÂN LOẠI BUỒNG TRỨNG THEO HÌNH THÁI

Buồng trứng kín

(Cystovarian)

Buồng trứng hở (Gymnovarian)

Thường gặp ở đa

số các loài cá

Buồng trứng cá chẽm mõm nhọn thuộc loại buồng trứng kín

PHÂN LOẠI BUỒNG TRỨNG THEO TỔ CHỨC HỌC (theo Kjorvik, 2005)

Kiểu đồng bộ: Cá đẻ 1 lần trong

đời như cá hồi Thái Bình Dương

(Oncorhynchus sp) hay cá chình

nước ngọt (Anguilla sp)

Kiểu không đồng bộ: Cá đẻ nhiều lần trong năm hoặc trong mùa sinh sản như cá chẽm

(Lates calcarifer), rô phi (Oreochromis niloticus), cá giò (Rachycentron canadum), cá mú

(Epinephelus spp), cá hồng (Lutjanus erythropterus), cá chẽm mõm nhọn và các loài cá

trong năm, cá vược (Dicentrarchus

labrax) đẻ 2-4 lần trong năm, cá

tuyết (Gadus morrhua)

SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NOÃN BÀO – 6 PHASE

A: Phase nhân và chất nhiễm sắc;

B: Phase tiền ngoại vi nhân;

C: Phase ngoại vi nhân;

D: Phase không bào hóa;

E, F, G: Phase hình thành hạt noãn hoàng

(E: Phase thể noãn hoàng thứ nhất, F: Phase thể noãn hoàng thứ 2 và G: Phase thể noãn hoàng thứ 3;

H-K: Phase cực hóa, chín và rụng trứng.

TỔ CHỨC BUỔNG TRỨNG CÁ XƯƠNG – 6 GIAI ĐOẠN

d: giai đoạn IV; e: giai đoạn V; f: giai đoạn VI a: giai đoạn I; b: giai đoạn II; c: giai đoạn III

CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TÍCH LŨY NOÃN HOÀNG

GAN

CHẤT NOÃN HOÀNG

SỰ DI CHUYỂN CỦA NHÂN VỀ CỰC ĐỘNG VẬT

HSTT của cá Chẽm Mõm Nhọn trong chu kỳ sinh sản ở

vùng đảo Okinawa - Nhật Bản

Shimose và Tachihara (2006)

BẬC THANG PHÂN CHIA CÁC GIAI

ĐOẠN PHÁT TRIỂN BUỒNG TRỨNG

• Bậc thang phân chia các giai đoạn phát triển của buồng trứng khác nhau tùy theo phương pháp tiếp cận của người nghiên cứu, mức độ chi tiết vàtùy theo đặc điểm sinh sản của từng loài

• Ở cá chẽm (Lates calcarifer), Guiguen (1993) chia thành 4 giai đoạn Ở

nước ta, chia thành 6 giai đoạn (V N Thám 1995)

• Cá Chẽm Mõm Nhọn, Shimose & Tachihara (2006) đã chia sự phát triển của buồng trứng thành 4 phase, nhưng ở nước ta, sự phát triển buồng

trứng cá Chẽm Mõm Nhọn được chia thành 6 giai đoạn (N T Nho, 2003)

• Ngoài ra một số nghiên cứu khác trên các loài cá biển ở nước ta như cá

Nâu (Scatophagus argus) (Võ Đ Linh và Ng Đ Mão, 2008) cá Cá Hồng bạc (Lutjanus argentimaculatus) (Ng Đ Mão và Ng Đ Thanh, 2008) được chia

thành 6 giai đoạn

• Cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares): 10 giai đoạn (Itano, 2000)

• Tuy nhiên, một số tác giả khác lại chia các giai đoạn phát triển buồng trứng chi tiết hơn như cá Sa Ba (Scomber japonicus) 7 giai đoạn (Vũ V In 2008) (

Bậc thang phổ biến:

Nikolski, 1944, 1963; Sakun, 1954; Bagenal and Tesch, 1978

• Khi xác định các giai đoạn thành thục của tinh sào theo ngoại hình, người ta chú ý đến kích thước, hệ số thành thục, màu sắc, độ trong, tính đàn hồi và tình trạng của các ống dẫn tinh

• Tuy nhiên, để xác định chính xác các giai đoạn phát triển của tinh sào, ngoài các đặc điểm về hình dạng bên ngoài, việc quan sát tổ chức học tinh sào trên kính hiển vi là rất cần thiết

• Cũng giống như buồng trứng, sự phân chia các giai đoạn phát triển của tinh sào khác nhau tùy theo đặc điểm từng loài, mức độ chi tiết và phương pháp của tác giả

• Ở nước ta, bậc thang phát triển tinh sào của cá xương đều dựa theo các tác giả

Nikolski (1944, 1963) và Sakun & Butsakaia (1968) Theo các tác giả này, quá trình phát triển của tinh sào gồm 6 giai đoạn.

• Trong sản xuất giống, người nuôi thường chia cá đực thành 2 trạng thái: chưa thành thục và thành thục.

2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TINH BÀO VÀ TINH SÀO

CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN TINH BÀO

Tổ chức tinh sào cá Hồi (Salmonidae)

A: Tinh sào giai đoạn chưa thành thục, chỉ có các bào nang nằm giữa các tế bào Sertoli (S); 1: Bào nang;

B: Tổ chức học tinh sào cá Hồi Salmonidae (Dziewulska & Domagała, 2003) Tinh sào giai đoạn thành thục, bao gồm nhiều giai đoạn phát triển khác nhau của tinh bào; 1: Bào nang; 2: Tinh nguyên bào; 3: Tinh bào cấp I; 4: Tinh bào cấp II; 5: Tinh tử; 6: Tinh trùng

TỔ CHỨC TINH SÀO CÁ CHẼM MÕM NHỌN

GIAI ĐOẠN SAU KHI SINH SẢN:

Tinh trùng đã được giải phóng ra ngoài, bên trong tinh sào còn lại các ampul rỗng với hệ thống mô liên kết, một số ít tinh trùng còn sót lại và các tinh bào ở các giai đoạn khác nhau

GIAI ĐOẠN THÀNH THỤC:

Trong tinh sào tồn tại nhiều

giai đoạn phát triển của

tinh bào: tinh bào cấp I,

cấp II, tinh tử và tinh trùng.

Shimose và Tachihara (2006) chia

sự phát triển của tinh sào cá chẽm mõm nhọn thành 4 phase:

Phase 1 (A): < 25% tinh trùng

HÌNH THÁI - CẤU TẠO TINH SÀO

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TINH TRÙNG

TỶ LỆ TINH TRÙNG DỊ HÌNH

HOẠT LỰC

MẬT ĐỘ

KHẢ NĂNG THỤ TINH

• Có mối tương quan giữa sức sinh sản với kích thước và trọng lượng cá thể.

Khối lượng TSD (g)

Khối lượng cá

(kg)

Giai đoạn thành thục

Số mẫu Giới tính

42 , 0 83 , 1

30 , 2 50 , 1

±

−

67 , 0 96 , 2

80 , 3 80 , 1

±

−

47 , 0 63 , 3

60 , 4 10 , 3

±

−

40 , 0 70 , 1

30 , 2 50 , 1

±

−

51 , 0 07 , 3

80 , 3 20 , 2

±

−

95 , 0 05 , 4

90 , 6 90 , 2

±

−

60 , 0 93 , 1

50 , 2 30 , 1

±

−

28 , 2 66 , 6

50 , 9 60 , 1

±

−

28 , 2 66 , 6

50 , 9 60 , 1

±

−

22 , 1 85 , 3

20 , 5 50 , 2

±

−

71 , 9 85 , 17

40 , 36 60 , 5

±

−

75 , 66 95 , 83

00 , 325 00

, 20

±

−

05 , 0 11 , 0

15 , 0 06 , 0

±

−

13 , 0 24 , 0

53 , 0 06 , 0

±

−

05 , 0 95 , 0

53 , 1 37 , 0

±

−

10 , 0 24 , 0

35 , 0 11 , 0

±

−

30 , 0 58 , 0

07 , 1 21 , 0

±

−

95 , 0 95 , 1

71 , 4 61 , 0

Các giai đoạn phát triển buồng trứng

Biến động hệ số thành thục ở cá tuyết (Gadus morhua) cái

(theo Dahle et al 2003)

HỆ SỐ THÀNH THỤC (%) (Gonadosomatic Index: GSI)

100 BW

GW

x

Trong đó GW: Khối lượng tuyến sinh dục (g)

BW: Khối lượng cơ thể (g)

SỨC SINH SẢN ( Fecundity )

Sức sinh sản tuyệt đối (Absolute Fecundity - AF): Sức sinh sản tuyệt đối

là toàn bộ số trứng trong buồng trứng ở giai đoạn III & IV

Sức sinh sản tương đối (Relative Fecundity - RF) là số trứng trên một gram trọng lượng cơ thể, theo công thức sau:

BW

AF

=

Sức sinh sản thực tế (thực dụng) là số lượng trứng đẻ ra trong

sinh sản nhân tạo

Bảng 1: Sức sinh sản của một số loài cá trong điều kiện sinh sản tự nhiên

D.N Long 2008 46.520-142.000

Cá Leo (Wallago attu)

Beveridge et al 1998 0,7-0,8

100.000-160.000

Cá Đối (Mugil cephalus )

SEAFDEC 1997 1,1-1,25

250.000

Cá Măng (Chanos chanos)

Ibarra & Ducan 2007

0,8 70.000-100.000

Cá Hồng Bạc (Lutjanus

argentimaculatus)

Liao et al 2004 1,3-1,4

500-1000

Rô phi (giống Tilapia)

Jalabert, 2005 2-4

50-200

Rô phi (giống Oreochromis)

Jalabert, 2005 4-5,5

2.000-3.000 Các loài cá Hồi (Salmonids)

Jalabert, 2005 1,40

500.000

Cá Tuyết (Gadus morhua)

Jalabert, 2005 1,02

1.000.000

Scophtalmus maximus

Võ Đ Linh và Ng Đình Mão, 2008 0,3-0,45

907.803-2.094.900

Cá Nâu (Scatophgus argus)

Tác giả

Đường kính trứng (mm)

Sức sinh sản (trứng/kg cá cái) Loài cá

4 YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TUYẾN SINH DỤC

YẾU TỐ BÊN NGOÀI YẾU TỐ BÊN TRONG

Thức ăn Nhiệt độ

Độ mặn Quang kỳ

Sự điều khiển của thần kinh nội tiết: Các hormon sinh dục: GnRH, LH, FSH và các

steroid

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ

• Nhiệt độ nước là yếu tố môi trường quan trọng đối với quá trình thành thục của động vật nói chung, đặc biệt đối với các loài biến nhiệt như cá Hiện tượng phát dục có tính mùa vụ của cá là do sự chi phối của nhiệt độ môi trường

• Toàn bộ quá trình sinh lý, sinh hoá diễn ra trong cơ thể động vật chịu tác động của nhiệt độ môi trường nước Do ảnh hưởng của nhiệt độ đã làm biến đổi quátrình trao đổi chất, quá trình điều hoà nội tiết trong cơ thể nhằm thúc đẩy quá

trình thành thục của tế bào sinh dục

• Nhiệt độ không phải là yếu tố duy nhất chi phối quá trình thành thục ở cá Hiện nay chưa có nhiều các công trình nghiên cứu về mối tương tác giữa nhiệt độ với từng giai đoạn phát triển và thành thục ở cá biển

• Hầu hết các nghiên cứu đều tâp trung xác định biên độ giới hạn nhiệt độ thích hợp cho từng loài và như vậy thông thường trong giới hạn cho phép, nếu nhiệt

độ thấp thì quá trình thành thục chậm hơn so với nhiệt độ cao hơn

• Khi nhiệt độ quá cao hay quá thấp, cá sẽ không còn khả năng bắt mồi, nguồn

mỡ dự trữ cạn kiệt, lúc ấy tuyến sinh dục sẽ là nguồn dinh dưỡng duy nhất đểduy trì sự sống cả cá

• Ở miền Bắc nước ta, mùa đông có nhiều ngày ấm sẽ làm cho cá thành thục

sớm hơn Ngược lại nếu mùa rét kéo dài sự thành thục của cá bố mẹ có thể sẽchậm hơn

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN

• Độ mặn có ảnh hưởng khác nhau tùy từng loài, quần thể và giai đoạn phát triển cá thể Một vài nghiên cứu cho thấy rằng trong cùng một thang độ mặn, nhưng ở các loài khác nhau có khả năng thích nghi khác nhau

• Đối với các loài cá di cư sinh sản, độ mặn có ảnh hưởng lớn đến quá trình phát triển, thành thục và đẻ trứng Tuy nhiên ảnh hưởng của độ mặn lên sựphát triển của tuyến sinh dục và hoạt động sinh sản ở cá biển vẫn chưa

được nghiên cứu đầy đủ

• Một số công trình nghiên cứu trên cá Vược (Dicentrarchus labrax) và cá

Acanthopagrus butcheri thông báo rằng độ mặn không ảnh hưởng đến sựphát triển và thành thục của tuyến sinh dục

• Zanuy & Carrillo (1984) gợi ý có thể hạ độ mặn để hạn chế sự sinh sản của

cá Vược

• Tamaru và cộng sự (1994) kết luận rằng ở phạm vi độ mặn 13-35 ppt, sựphát triển buồng trứng cá Đối (Mugil cephalus) như nhau Tuy nhiên ở độmặn thấp quá trình phát triển buồng trứng chậm lại cũng như tỷ lệ noãn bào kết thúc tích lũy noãn hoàng thấp hơn so với cá nuôi ở độ mặn cao hơn

• Trên cá Hồi Đại Tây Dương, Magwood và cộng sự (1999) tiết lộ rằng cá cóthể rụng trứng sớm hơn nếu được đưa vào nuôi trong môi trường nước ngọt khoảng 3-4 tháng trước mùa cá đẻ trứng so với cá nuôi trong nước biển

ẢNH HƯỞNG CỦA THẦN KINH NỘI TIẾT

SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TUYẾN SINH DỤC CHỊU SỰ ĐIỀU KHIỂN CỦA HORMON

FSH

MIS

STEROID ĐIỀU KHIỂN SỰ PHÁT TRIỂN BUỒNG TRỨNG

Giai đoạn phát triển của buồng trứng

Tích lũy noãn hoàng

Thành thục

Quan hệ giữa 17,20β-P và các giai đoạn buồng trứng cá Sa ba

Giai đoạn phát triển tinh sào Quan hệ giữa T và 11-KT và các giai đoạn tinh sào cá tuyết (Gadus morhua)

Sơ đồ cơ chế hormon điều khiển sự chín noãn bào (bên trái)

và những hoạt chất ngoại sinh có thể điều khiển quá trình này

CẤU TẠO CỦA NANG TRỨNG

(Barnabé, 1993)

Gieo tinh cho trứng cá Tra

5 PHÁT TRIỂN PHÔI VÀ ẤU TRÙNG

Xác định tỷ lệ thụ tinh

Phân cắt (2 – 4): các phôi bào bằng nhau Phôi vị (10 -11): đĩa phôi vượt qua đường xích đạo của phôi mà vẫn còn

PHÂN CẮT TRỨNG

Trứng cá xương thuộc loại trứng đoạn hoàng

không hoàn (dạng đĩa) Quá trình phân cắt trứng chỉ diễn ra ở khu vực đĩa phôi nằm ở phía cực động vật Khối noãn hoàng giữ nguyên, không tham gia quá trình phân cắt

CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN CẮT TRỨNG

Giai đoạn 2 phôi bào

Giai đoạn 4 tế bào

Giai đoạn 8 tế bào

Giai đoạn phôi nang

Phôi thần kinh Phôi vị

Hình thành mầm đuôi Phôi hoàn chỉnh

PHÁT TRIỂN PHÔI (tt)

Phôi nang

Hình thành bọc mắt

CÁ NỞ

Cá nở được là do sự vận động của phôi và tác dụng của men nở

Trước khi cá nở, quanh mắt và dưới của cá con xuất hiện nhiều tuyến nở,

đó là các tuyến đơn bào

Men nở có tác dụng hoà tan màng của trứng Hoạt tính của men nở phụ thuộc vào nhiệt độ nước.

Khi nhiệt độ cao, hoạt tính của men

nở sẽ tăng hơn

Cá mới nở Cá một ngày tuổi

Cá 2-3 ngày tuổi

ẤU TRÙNG CÁ XƯƠNG

80.7830

83.3625

82.3520

75.0315

58.5610

2.865

0.000

Rate of hatching (%)Salinity (ppt)

Ảnh hưởng của độ mặn lên tỷ lệ nở cá

chẽm

50.00

40.0050

30.1530

20.2752

10.3525

00.8800

Th ời gian (ngày)

D ường kính túi noãn hoàng (mm)

T ỷ lệ hấp thu chất noãn hoàng.

Approximate sizes of seabass larvae at certain stages

145 day 120

60.67-93 day 80-90

32.85 day 60

17.36-28.92 day 40-50

9.45-22.54 day 20-30

5.5-12.32 day 13-17

3.6-6.08 day 7 -10

2.8 day 4

2.6 day 3

2.52 day 2

2.05-2.20 day 1

1.5-1.6 newly hatched larvae

Larval size (mm) Larval age

Thời gian hiệu ứng phụ thuộc vào nhiệt độ (với cá trê phi & não thuỳ cá chép, Hogendoorn & Vismans 1980)

20 7

30

22 8

28

25 10

26

29 12

24

38 15,5

22

57 21

Phát triển phôi ở cá mè vinh (Puntius gonionotus)

Phôi nang thấp Phôi nang muộn Phôi vị

Phôi thần kinh Xuất hiện bọc mắt Xuất hiện túi tai Hình thành mầm đuôi Phôi cựa quậy

Phôi cử động nhiều Phôi nở – cá con yếu và dinh dưỡng bằng noãn hoàng

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phát triển phôi của

0 4.6 10.3 35.2 45.6

0 2.1 2.4 3.2 9.1 19.5 24.6

85.3 2–5

24–30

70.0 5–10

16–23

80.9 15–20

8–15

37.2 30–40

The results reveal that the salinity of

20 ppt gave the highest survival rate

as shown in Table 4.

10.0 35

18.0 30

22.0 25

68.0 20

28.0 15

28.0 10

24.0 5

0.0 0

Survival Rate (%) Salinity (ppt)

Survival rate of seabass larvae at various salinities.

The effects of other water quality factors (temperature, pH, DO, etc.)

have not been fully studied.