Mục đích của nghiên cứu này nhằm xác định một số đặc tính của tinh trùng và ảnh hưởng các cation lên hoạt lực của tinh trùng cá mú cọp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phần chính trong dịch tương của tinh trùng cá mú cọp là các ion Na+ , K+ , Ca2+, Mg2+, Cl- với các nồng độ tương ứng là 176,72 ± 2,616 mmol/L Na+ ; 7,08 ± 1,699 mmol/L K+ ; 2,93 ± 0,740 mmol/L Ca2+; 15,07 ± 1,586 mmol/L Mg2+; và 122,45 ± 4,815 mmol/L Cl- .
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA TINH TRÙNG VÀ ẢNH HƯỞNG CÁC CATION LÊN HOẠT LỰC CỦA TINH TRÙNG CÁ MÚ CỌP (Epinephelus fuscoguttatus Forsskal, 1775) Hoàng Thị Hiền1, Lê Minh Hoàng2 TÓM TẮT Mục đích nghiên cứu nhằm xác định số đặc tính tinh trùng ảnh hưởng cation lên hoạt lực tinh trùng cá mú cọp Kết nghiên cứu cho thấy, thành phần dịch tương tinh trùng cá mú cọp ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- với các nồng độ tương ứng 176,72 ± 2,616 mmol/L Na+; 7,08 ± 1,699 mmol/L K+; 2,93 ± 0,740 mmol/L Ca2+; 15,07 ± 1,586 mmol/L Mg2+; 122,45 ± 4,815 mmol/L Cl- Trong nước biển nhân tạo ở tỉ lệ pha loãng 1:100 có 93,1±0,86 % số tinh trùng vận động thời gian 557,0±7,55 giây, với vận tốc 140,1±1,47 µm/s Tinh trùng cá mú cọp không vận động nước cất, chúng vận động môi trường có chứa cation Kết nghiên cứu tinh trùng cá mú cọp nhạy cảm với nồng độ cation môi trường nơi chúng tồn tại, tinh trùng vận động tốt pha lỗng mơi trường chứa 0,6M Na+ 0,4M K+ 0,4M Ca2+ 0,2M Mg2+, nồng độ vận động tinh trùng bị ức chế Từ khóa: cá mú cọp, cation, đặc tính, hoạt lực, tinh trùng I ĐẶT VẤN ĐỀ Thành phần tinh dịch cá đặc trưng nồng độ cao ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- Các ion gây ức chế hoạt hóa tinh trùng (Ciereszko và Dabrowski, 1993; Gwo, 1993; Alavi và ctv, 2004; Rurangwa và ctv, 2004; Abascal và ctv, 2007; Bobe và Labbé, 2010) Nghiên cứu đặc tính hóa học tinh trùng giúp hiểu q trình sinh hóa xảy trình phát triển tinh trùng ở buồng sẹ, vận động tự phát ống tinh (Cosson, 2004) bắt đầu vận động sau phóng thích mơi trường bên ngồi (Alavi và ctv, 2004; Alvavi và Cosson, 2006; Abascal và ctv, 2007; Alavi và ctv, 2007; Bobe và Labbé, 2010) Tinh trùng hầu hết loài cá bất hoạt buồng sẹ dịch tương Hoạt động chúng xảy sau phóng thích ngồi mơi trường nước (sinh sản tự nhiên) mơi trường thích hợp (sinh sản nhân tạo) Hoạt lực tinh trùng thông số để đánh giá chất lượng tinh dịch khả thụ tinh cá (Lahnsteiner và ctv, 1996, 1997a; Le và ctv, 2011b) Tuy nhiên, hoạt lực tinh trùng cá bị ảnh hưởng vài thông số môi trường hoạt động chúng áp suất thẩm thấu, nhiệt độ, pH, tỉ lệ pha loãng và đặc biệt là nồng độ cation (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) (Linhart, 2003; Alavi và Cosson, 2005a,b; Le, 2010; Le và ctv, 2011b) Hiểu biết thơng số giúp tạo môi trường hoạt động tối ưu cho tinh trùng góp phần cải thiện điều kiện bảo quản ngắn hạn dài hạn tinh trùng cá (Lahnsteiner và ctv., 1997a) Cá mú cọp Epinephelus fuscoguttatus (Forsskal, 1775) đối tượng ni biển có giá trị kinh tế cao Hiện nay, chúng Phân Viện Nghiên cứu Thuỷ sản Minh Hải, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản Email: hoanghien153@yahoo.com.vn Trường Đại Học Nha Trang TAÏP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 6/2014 23 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN nuôi nhiều khu vực châu Á Đài Loan, Singapore, Philippines Ở Việt Nam, loài cá nuôi số tỉnh Quảng Ninh, Phú Yên, Khánh Hòa Bà Rịa – Vũng Tàu (Lê Anh Tuấn, 2004; Đoàn Khắc Bộ, 2008) Mặc dù, năm gần đây, việc sinh sản nhân tạo cá mú cọp thực hiệu kinh tế mang lại chưa cao thiếu thông tin tối ưu hóa điều kiện cần thiết cho sinh sản nhân tạo Trong đó, việc đánh giá chất lượng tinh dịch (đặc tính lý hóa học, hoạt lực khả thụ tinh tinh trùng) yếu tố quan trọng để có hiệu thụ tinh cao (Morisawa ctv., 1983 ; Alavi Cosson, 2005b) Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu đặc tính tinh trùng ảnh hưởng yếu tố đề cập lên hoạt lực tinh trùng chủ yếu tiến hành cá nước cá di cư cá chép, cá hồi, cá tầm Đối với cá biển, nghiên cứu tinh trùng tiến hành số lồi cá bơn Scophthalmus maximus (Suquet ctv, 1994), cá tuyết Lota lota (Lahnsteiner ctv, 1997a), cá đối mục Mulgi cephalus (Chang ctv., 1999), cá chẽm châu Âu Dicentrarchus labrax (Abascal ctv, 2007), cá bò da Thamnaconus modestus (Le ctv, 2007) cá đù vàng Larimichthys polyactis (Le, 2010; Le ctv, 2011a,b), chưa có nghiên cứu cá mú cọp Epinephelus fuscoguttatus báo cáo Vì vậy, nghiên cứu nhằm mục đích kiểm tra đặc tính hóa học, hoạt lực tinh trùng và ảnh hưởng của các cation lên hoạt lực tinh trùng cá mú cọp, từ tìm nờng đợ các cation tối ưu cho vận động tinh trùng Ảnh hưởng yếu tố đánh giá qua thông số phần trăm tinh trùng vận động, thời gian vận động vận tốc tinh trùng II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Cá đực phương pháp vuốt tinh Nghiên cứu tiến hành phịng thí nghiệm mơn Sinh học Nghề cá – Khoa Nuôi trồng Thủy sản – Trường Đại học Nha Trang Những cá mú cọp đực trưởng thành có khối 24 lượng 4,4 ± 0,53 kg chiều dài 46,7 ± 2,81 cm, màu sắc tươi sáng, hoạt động tốt, không xây sát, dị tật không bị bệnh sử dụng để tiến hành vuốt lấy tinh dịch Trước tiến hành vuốt tinh, cá đực gây mê Methylene Glycol (Merck, Đức) với nồng độ 200 ppm Sau đó, dùng tay vuốt nhẹ bụng cá cho tinh dịch chảy vào eppendorf tube 50 mL Mẫu tinh trùng sau thu lưu giữ đá lạnh đưa phịng thí nghiệm để tiến hành phân tích Những mẫu tinh dịch có hoạt lực tinh trùng lớn 85% sử dụng cho thí nghiệm quan sát 2.2 Xác định số đặc tính hóa học dịch tương Tinh dịch 07 cá thể đực cá mú cọp vuốt riêng biệt tiến hành phân tích cá thể riêng biệt Tinh dịch cá được cho vào eppendorf tube 1,5 mL, ly tâm 15.000 vòng/phút 10 phút Sau đó, phần dịch tương phía tách cách sử dụng micropipette hút nhẹ để tránh lẫn tạp chất từ phần tinh trùng phía Phần dịch tương giữ lạnh 2-3 ngày tiến hành phân tích thành phần ion (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-) qua máy Fuji Dri-Chem 3500 (Fujifilm Co Ltd., Japan) 2.3 Hoạt lực tinh trùng Để đánh giá hoạt lực tinh trùng, mẫu tinh dịch của 07 cá thể cá mú cọp pha loãng với nước biển nhân tạo (gồm 27g NaCl; 0,5g KCp * Trong biểu đồ, cột biểu đồ có ký tự khác có sự khác biệt mặt thống kê (P 4 phút) (Le và ctv 2011b), cá chẽm châu Âu Dicentrarchus labrax (3 phút) (Abascal ctv 2007) Sự khác hoạt lực tinh trùng lồi mùa vụ sinh sản (Ciereszko và Dabrowski 1993), thành phần ion áp suất thẩm thấu pH dịch tương (Alavi và Cosson 2005a; TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 6/2014 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Alavi và Cosson 2006) Những thơng số dùng thị cho chất lượng tinh trùng giúp chọn tinh trùng tốt cho sinh sản nhân tạo Tinh trùng cá biển hoạt hóa mơi trường có nồng độ cao K+ Ca2+; đó, ion K+ xem chìa khóa để hoạt hóa tinh trùng (Alavi và Cosson 2006) Kết nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu trước cá biển cá bơn Scophthalmus maximus (Suquet và ctv 1994) cá đù vàng Larimichthys polyactis (Le và ctv 2011b) Điều ngược lại với cá nước ngọt, tinh trùng vận động mơi trường có nồng độ K+ Ca2+ thấp cá tầm Iran Acipenser persicus (Alavi và Cosson 2005b) cá rô châu Âu Perca fluviatilis (Alavi và ctv 2007) Ion Na+ yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực tinh trùng loài cá, ảnh hưởng chúng lên hoạt lực tinh trùng cá nước nước mặn khác (Alavi và Cosson 2006; Alavi và ctv 2007) Đối với cá nước ngọt, tinh trùng vận động mơi trường có nồng độ ion Na+ thấp cá tầm Iran Acipenser persicus tinh trùng vận động tối ưu 25mM Na+ (Alavi và Cosson 2005b), 90% tinh trùng cá chép Cyprinus carpio bất hoạt mơi trường có nồng độ 125mM Na+ (Morisawa và ctv., 1983) Ở cá biển ngược lại, tinh trùng vận động tối ưu mơi trường có nồng độ ion Na+ cao cá đù vàng Larimichthys polyactis 0,4M Na+ (Le ctv., 2011b) cá mú cọp Epinephelus fuscogustatus 0,6M Na+ (nghiên cứu này) Thông tin nghiên cứu ảnh hưởng 2+ Mg lên hoạt lực tinh trùng cá còn hạn chế Một vài nghiên cứu cho ion ảnh hưởng đến hoạt lực tinh trùng cá (Linhart và ctv 2003; Alavi và ctv 2007; Le 2010; Le và ctv 2011b) Các nghiên cứu khác cho biết Mg2+ đóng vai trò vận động ban đầu tinh trùng cá sau hoạt hóa (Alavi và Cosson 2006; Alavi và ctv 2007) Đây nghiên cứu khẳng định Mg2+ ảnh hưởng mạnh đến hoạt lực tinh trùng với nồng độ thích hợp 0,2 M V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Thành phần dịch tương tinh trùng cá mú cọp bao gồm ion: Na+ (176,72 mmol/L), K+ (7,08 mmol/L), Cl- (122,45 mmol/L), Mg2+ (15,07 mmol/L), Ca2+ (2,93 mmol/L); ion Na+ K+; Mg2+ Cl- thể tương quan Hoạt lực tinh trùng cá mú cọp trung bình 93,1% số tinh trùng vận động với vận tốc 140,1 µm/s thời gian 557,0 giây pha loãng tinh trùng với nước biển nhân tạo ở tỉ lệ 1:100 Tinh trùng cá mú cọp không vận động nước cất Chúng vận động tốt sau pha loãng với tỷ lệ 1:100 mơi trường nước biển nhân tạo có chứa 0,6M Na+ 0,4M K+ 0,4M Ca2+ 0,2M Mg2+ 5.2 Đề xuất Cần nghiên cứu thay đổi thành phần hóa học tinh trùng cá mú cọp thời điểm khác mùa sinh sản để đánh giá chất lượng tinh trùng thời điểm Cần nghiên cứu ảnh hưởng thời gian bảo quản lên chất lượng tinh trùng điều kiện nhân tạo thông qua số tỷ lệ thụ tinh, tỷ lệ nở trứng sức sống ấu trùng LỜI CẢM ƠN Đây là một phần kết quả dự án nghiên cứu quỹ khoa học trẻ Thụy Điển (IFS): “Nghiên cứu số đặc tính lý hóa bảo quản tinh trùng cá mú cọp Epinephelus fuscoguttatus (Forsskal, 1775) Việt Nam” với mã số A/5165-1 TS Lê Minh Hoàng làm chủ nhiệm dự án TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 6/2014 29 VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Đồn Khắc Bộ, 2008 Kỹ thuật ni cá mú Nhà xuất Đà Nẵng, 71 trang Lê Anh Tuấn, 2004 Tình hình ni cá mú Việt Nam: trạng trở ngại mặt kỹ thuật Tạp chí Khoa học – Cơng nghệ Thủy sản, Trường ĐH Thủy sản, số đặc biệt, 174 - 179 Tài liệu tiếng Anh Aas, G.H., Refstie, T., and Gjerde, B., 1991 Evaluation of milt quality of Atlantic salmon Aquaculture 95, 125-132 Abascal, F.J., Cosson, J., and Fauvel, C., 2007 Characterization of sperm motility in sea bass: the effect of heavy metals and physicochemical variables on sperm motility Journal Fish Biology 70, 509-522 Alavi, S.M.H., Cosson, J., Karami, M., Abdolhay, H., and Amiri, B.M., 2004 Chemical composition and osmolality of seminal fluid of Acipenser persicus; their physiological relationship with sperm motility Aquaculture Research 35, 12381243 Alavi, S.M.H., and Cosson, J., 2005a Sperm motility in fishes: (I) effects of temperature and pH Cell Biology International 29, 101-110 Alavi, S.M.H., and Cosson, J., 2005b Spermatozoa motility in the Persian sturgeon, Acipenser persicus: effects of pH, dilution rate, ions and osmolality Aquaculture Research 36, 841-850 Alavi, S.M.H., and Cosson, J., 2006 Sperm motility in fishes: (II) Effects of ions and osmolality Cell Biology International 30, 1-14 Alavi, S.M.H., Rodina, M., Policar, T., Kozak, P., Psenicka, M and Linhart, O., 2007 Semen of Perca fluviatilis L.: Sperm volume and density, seminal plasma indices and effects of dilution ratio, ions and osmolality on sperm motility Theriogenology 68, 276-283 Bobe, J., and Labbé, C., 2010 Egg and sperm quality in fish General and Comparative Endocrinology 165, 535-548 30 Chang, Y.J., Choi, Y.H., Lim, H.K and Kho, K.H., 1999 Milt property and sperm motility of grey mullet Mugil cephalus J Kor Fish Soc 32, 238241 Charles, D and Peter, T., 1998 Role of Ions and Ion Channels in the Regulation of Atlantic Croaker Sperm Motility The Journal of Experimental Zoology 281, 139–148 Ciereszko, A., and Dabrowski, K., 1993 Estimation of sperm concentration of rainbow trout, whitefish and yellow perch using a spectrophotometric technique Aquaculture 109, 367-373 Cosson, J., 2004 The ionic and osmotic factors controlling motility of fish spermatozoa Aquaculture International 12, 69-85 Gwo, J.C., 1993 Cryopreservation of black grouper Epinephelus malabaricus spermatozoa Theriogenology 39, 1331-1342 Hatef, A., Niksirat, H., Amiri, B.M., Alavi, S.M.H and Karami, M., 2007 Sperm desity, seminal plasma composition and their physiological relationship in the endangered Caspian brown trout Salmo trutta caspius Aquaculture Research 38, 11751181 He, S.Y and Curry Woods, L., 2003 The Effects of Osmolality, Cryoprotectant and Equilibration Time on Striped Bass Morone saxatilis Sperm Motility Journal of The World Aquaculture Society 34(3), 255-265 Lahnsteiner, F., Berger, B., Weismann, T and Patzner, R.A., 1996 Physiological and biochemical determination of rainbow trout Oncorhynchus mykiss semen quality for cryopreservation J Appl Aquacult 6, 47-73 Lahnsteiner, F., Berger, B., Weismann, T and Patzner, R.A., 1997a Sperm motility and seminal fluid composition in the burbot Lota lota J Appl Ichthyol 13, 113-119 Lahnsteiner, F., Berger, B., Weismann, T and Patzner, R.A., 1997b Sperm structure and motility of the freshwater teleost Cottus gobio Journal of Fish Biology 50, 564–574 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 6/2014 VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN Le, M.H., Lim, H.K., Min, B.H., Kim, S.Y and Chang, Y.J., 2007 Milt properties and spermatozoa structure of filefish Thamnaconus modestus, Dev Reprod 11, 227-233 Le, M.H., 2010 Reproductive cycle and semen preservation of yellow croaker Larimichthys polyactis Ph.D thesis, Pukyong National University, Korea, p 168 Le, M.H., Lim, H.K., Min, B.H., Lee, J.U and Chang, Y.J., 2011a Semen properties and spermatozoan structure of yellow croaker Larimichthys polyactis Israeli Journal of Aquaculture 63, p Le, M.H., Lim, H.K., Min, B.H., Park, M.S., Son, M.H., Lee, J.U and Chang, Y.J., 2011b Effects of varying dilutions, pH, temperature and cations on sperm motility in fish Larimichthys polyactis Journal of Environmental Biology 32, 271-276 Linhart, O., Cosson, J., Mims, S.D., Rodina, M., Gela, D and Shelton, W.L., 2003 Effects of ions on the motility of fresh and demembranate spermatozoa of common carp Cyprinus carpio and paddlefish Polyodon spathula Fish Physiol Biochemical 28, 203-205 Morisawa, M., Suzuki, K., Shimizu, H., Morisawa, S and Yasuda, K., 1983 Effects of osmolality and potassium on motility of spermatozoa from freshwater Cyprinid fishes J.exp.Biol 107, 95-103 Rakitin, A., Ferguson, M.M and Trippel, E.A., 1999 Spermatocrit and spermatozoa density in Atlantic cod Gadus morhua: correlation and variation during the spawning season Aquaculture 170, pp 349-358 Rurangwa, E., Kime, D.E., Ollevier, F and Nash, J.P., 2004 The measurement of sperm motility and factors affecting sperm quality in cultured fish Aquaculture 234, 1-28 Suquet, M., Billard, R., Cosson, J., Dorange, G., Chauvaud, L., Mugnier, C and Fauvel, C., 1994 Sperm features in turbot Scophthalmus maximus: a comparison with other freshwater and marine fish species Aquat Liv Resour 7, 283-294 Tan-Fermin, J.D., Miura, T., Adachi, S and Yamauchi, K., 1999 Seminal plasma composition, sperm motility and milt dilution in the Asian catfish Clarias macrocephalus Aquaculture 171, 323338 Tvedt, H.B., Benfey, T.J., Martin-Robichaud, D.J and Power, J., 2001 The relationship between sperm density, spermatocrit, sperm motility and fertilization success in Atlantic halibut Hippoglossus hippoglossus Aquaculture 194, pp 191-200 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 6/2014 31 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN SOME SEMEN PROPERTIES AND EFFECTS OF CATIONS ON SPERM MOTILITY FROM TIGER GROUPER (Epinephelus fuscoguttatus Forsskal, 1775) Hoang Thi Hien1, Le Minh Hoang2 ABSTRACT The aims of this study were to determine the properties of semen and to study the effects of cations on motility of spermatozoa from tiger grouper Epinephelus fuscoguttatus The major composition of seminal plasma of tiger grouper contained 176.72 ± 2.616 mmol/L Na+; 7.08 ± 1.699 mmol/L K+; 122.45 ± 4.815 mmol/L Cl-; 15.07 ± 1.586 mmol/L Mg2+; 2.93 ± 0.740 mmol/L Ca2+ The percentage of motile sperm (%), sperm longevity (second) and sperm velocity (µm/s) in artificial seawater (at a diluted ratio of 1:100, spermatozoa:seawater) were 93.1±0.86 %; 557.0±7.55s and 140.1±1.47 µm/s, respectively The spermatozoa of tiger grouper were immotile in distilled water, they was only activated in a solution containing various cations The results also showed that spermatozoa of tiger grouper were extremely sensitive to cation concentration in surrounding environment The motility of these spermatozoa when they were activated in each solution containing 0.6M NaCl; 0.4M KCl; 0.4M CaCl2 and 0.2M MgCl2 was better than that when they were activated in any other concentrations Keywords: Cations, motility, properties, sperm, tiger grouper Người phản biện: TS Trịnh Quốc Trọng Ngày nhận bài: 10/02/2014 Ngày thông qua phản biện: 28/02/2014 Ngày duyệt đăng: 30/3/2014 Minh Hai Sub-Institute for Fisheries Research, Research Institute for Aquaculture No Email: hoanghien153@yahoo.com.vn Nha Trang University 32 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - - THÁNG 6/2014 ... đặc tính tinh trùng ảnh hưởng yếu tố đề cập lên hoạt lực tinh trùng chủ yếu tiến hành cá nước cá di cư cá chép, cá hồi, cá tầm Đối với cá biển, nghiên cứu tinh trùng tiến hành số lồi cá bơn Scophthalmus...r persicus (Alavi và Cosson 2005b) cá rô châu Âu Perca fluviatilis (Alavi và ctv 2007) Ion Na+ yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực tinh trùng loài cá, ảnh hưởng chúng lên hoạt lực tinh trùng cá nước nướ..., 2011b) cá mú cọp Epinephelus fuscogustatus 0,6M Na+ (nghiên cứu này) Thông tin nghiên cứu ảnh hưởng 2+ Mg lên hoạt lực tinh trùng cá còn hạn chế Một vài nghiên cứu cho ion ảnh hưởng đến hoạt lực tin