1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Để đánh giá chất lượng tinh trùng đã có một số công trình nghiên cứu chứng minh được rằng hoạt lực là một chức năng quan trọng của tinh trùng, nó cho phép tinh trùng tiếp cận và thâm nhập vào tế bào trứng để tiến hành thụ tinh, đồng thời nó là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự thành bại của việc bảo quản tinh. Hoạt lực của tinh trùng là yếu tố quan trọng đầu tiên để đánh giá chất lượng của tinh trùng và khả năng thụ tinh [59, 60].
Các nghiên cứu về hoạt lực của tinh trùng được phát triển xuất phát từ nghiên cứu trên mô hình của Gibbons, I.R. (1981) về tinh trùng nhím biển Authoeidaris
erassispina [47]. Từ đóđã có nhiều nghiên cứu được thực hiện:
Đối với các loài cá biển các nghiên cứu tập trung vào một số đối tượng như: cá
chẽm châu Âu Dicentrarchus labrax, cá tráp biển Sparus auratus [23], trong cá đối
Mugil cephalus, Trachurus mediterraneus, Mullus barbutus, Boops boops, Diplodus
sargus [58]; và cá bống Gillichthys mirabilis [92], cá tuyết Gadus morhua
macrocephalus [93], cá bơn Limanda yokohamae và Kareius bicoloratus [73].
Đối với cá nước ngọt những đối tượng chính được quan tâm đó là: họ cá hồi
Salmonidae (Gatti et al., 1990; Billard and Cosson, 1992; Boitano and Omoto, 1992; Lahnsteineret al., 1998; Kho et al., 2001 theo: Le và ctv) [59]; họ cá chép Cyprinidae, họ cá tầm Acipenseridae [18].
Tỷ lệ pha loãng của tinh trùng ảnh hưởng quan trọng đến hoạt lực và thụ tinh của tinh trùng. Billard và ctv đã tìm thấy rằng những thay đổi của tỷ lệ pha loãng đối với nước [25, 28, 69] hoặc nước muối trong tinh tươi hay tinh được bảo quản thì thay đổi khả năng thụ tinh của tinh trùng trong cá xương như cá chép và cá hồi [18]. Tinh trùng cá nước ngọt và nước mặn đều bất động trong tinh dịch nhưng khi pha loãng tinh dịch với nước hoặc các dung dịch khác thì ở tỉ lệ 1: 0,4 tinh trùng đã bắt đầu có hoạt lực [40]. Alavi và ctv đã kết luận tỷ lệ pha loãng tốt nhất cho tinh trùng cá tầm Ba Tư
Acipenser persicus là 1:50, tương tự đối với cá Perca fluviatilis [18], tỉ lệ pha loãng tối ưu là 1:50 nhưng đối với cá Larimichthys polyactis thì tỷ lệ pha loãng tối ưu là 1:100 [60]. Bên cạnh đó, có nhiều nghiên cứu đã công bố các dung dịch pha loãng tối ưu cho tinh trùng của các loài cá khác nhau. Lahnsteiner và ctv (1997), đã nghiên cứu cấu trúc và khả năng hoạt lực của tinh trùng loài cá bống đầu bò Cottus gobio, kết quả cho thấy khi pha loãng tinh trùng với dung dịch NaCl 50mM thì chúng hoạt lực mạnh và sống
lâu hơn là dùng nước cất, ở nước cất vận tốc giảm xuống < 20μm/giây trong vòng 1 phút. Còn trong dung dịch NaCl 50mM vận tốc không đổi ở 60 phút đầu tiên và giảm xuống <20μm/giâysau 120 phút. Với mỗi loài cá khác nhau thì dung dịch pha loãng là khác nhau [57].
Việc xác định các yếu tố môi trường tối ưu cho hoạt lực tinh trùng cá có vai trò quan trọng trong việc bảo quản tinh trùng cá đạt hiệu quả cao hơn nhờ đó chúng ta sẽ lưu giữ được giống cá thuần để phục vụ cho việc chọn giống cũng như bảo vệ nguồn gen.
Từ trước những năm 50 của thế kỷ XX, việc lưu giữ tinh trùng cá ở điều kiện nhiệt độ thấp như bảo quản trong tủ lạnh hoặc trong đá khô đã được thực hiện, tuy nhiên trong những năm gần đây mới có nhiều kết quả được công bố rộng rãi: Tinh trùng cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss) khi giữ ở 12oC có thể duy trì khả năng thụ tinh trong 1 ngày, trong khi lưu giữ ở 0-5oC khả năng thụ tinh lên đến 8 ngày. Đối với tinh trùng cá hồi, thời gian lưu giữ biến đổi giữa các loài khác nhau: ở loài Oncorhynchus
masou thời gian lưu giữ 4 ngày [86]. Theo các báo cáo về việc lưu giữ tinh trùng cá
biển, thời gian lưu giữ lâu nhất là ở cá bơn (Scophtalmus maximus) và cá chẽm
(Morone saxatilis) 6-7 ngày [38, 55] và vẫn có thể hoạt hoá sự vận động của tinh trùng
cá tuyết (Gadus morhua) và cá tuyết chấm đen (Melanogrammus aeglefinus) sau 38 ngày lưu giữ [42]. Đặc biệt đối với tinh trùng cá thìa (Polyodon spathula) vẫn có thể vận động sau 56 ngày lưu giữ [32].
Nghiên cứu của Tomasik và ctv (1973), và Kuchonov và Foster (1976) trên cá hồi lưu giữ tinh ở nhiệt độ 0 - 6°C có thể sống trong 15 ngày. Với điều kiện nhiệt độ này, tinh cá trê có thể sống vài ngày (Guesteta, 1976). Trusscolt và ctv (1961) đã bảo quản tinh cá Hồi ở - 3°C, tinh có bổ sung Ethylene glycol, sau 38 ngày lưu giữ, ông đã dùng tinh này thụ tinh cho trứng tươi, tỷ lệ thụ tinh đạt 78% [8, 89]. Cũng trên cá hồi , Stross và ctv (1978) đã thử nghiệm cho kháng sinh Penicilin và Streptomycin vào tinh dịch và bảo quản ở nhiệt độ -2°C, kết quả tinh vẫn còn khả năng thụ tinh sau 34 ngày [88]. Tuy nhiên, để kéo dài thời gian bảo quản tinh trùng một số nghiên cứu đã tiến hành lưu giữ tinh trùng trong các chất bảo quản. Yusuf Bozkurt và ctv (2009) đã tiến hành bảo quản tinh trùng cá trắm cỏ (Ctenopharyngodon idella) trong 3 chất bảo quản 0,3M Glucose, 1% NaCl và hỗn hợp MIS (Modified ionic solution) 75 mM NaCl, 70 mM KCl, 2 mM CaCl2, 1 mM MgSO4, 20 mM Tris ở tỷ lệ 1:3 kết quả đạt được là tinh trùng bảo quản trong 0,3M glucose có tỷ lệ thụ tinh tốt nhất [31]. Trong khi, ở tinh trùng của cá hồi Abant được Hatipoglu và ctv (2010) bảo quản trong 0,3 M glucose và Ringer solution
(0,11 M NaCl, 0,04 M KCl, 0,0024 M NaHCO3 và 0,002 M CaCl2) ở tỷ lệ 1:2 thì khả năng vận động trong 0,3M glucose tốt hơn trong Ringer solution [52].
Ngoài ra, tỷ lệ pha loãng cũng là một yếu tố ảnh hưởng lớn đến thời gian bảo quản tinh trùng, vì khi pha loãng sẽ làm giảm được mật độ của tinh trùng so với tinh trùng ban đầu và giảm các vấn đề về ô nhiễm từ nước tiểu. Tuy nhiên cần phải có nghiên cứu về chất pha loãng sao cho phù hợp với tinh trùng của từng loài cá. Pha loãng tinh trùng cải thiện được thời gian lưu giữ tinh trùng từ vài giờ khi không pha loãng lên 21-28 ngày sau khi pha loãng ở cá tầm (Acipencer oxyrinchus) [78] và từ 1 ngày khi không pha loãng lên 6 ngày khi pha loãng đối với cá bơn (Scophtalmus maximus) [38]. Việc lưu giữ tinh trùng trong thời gian ngắn (vài giờ) ở cá mè (Tinca tinca) chỉ có thể thực hiện khi pha loãng tinh trùng [83] và việc pha loãng cũng cải thiện được thời gian lưu giữ đối với cá chẽm (Morone saxatilis) [55], cá tuyết (Gadus morhua), cá tuyết chấm đen (Melanogrammus aeglefinus) và cá mướp vân (Osmerus mordax) [43]. Đối với tinh trùng cá tuyết Đại Tây Dương (Gadus morhua), cá tuyết chấm đen (Melanogrammus
aeglefinus) và cá mướp vân (Osmerus mordax) tỷ lệ pha loãng 1:3 tốt hơn so với các tỷ
lệ 1:1, 1:2, 1:5 và 1:10 [42, 43]. Theo Erdahl và ctv thì khi pha loãng ở tỷ lệ lớn hơn tỷ lệ 1:3 sẽ làm giảm chất lượng tinh trùng so với tỷ lệ 1:1, 1:2 và 1:3 ở cá hồi nâu (Salmo
trutta fario) và cá hồi Chinook (Oncorhynchus tschawytscha) [42, 43]. Ở tinh trùng cá
trê phi (Clarias gariepinus) tỷ lệ 1:5 thì tốt hơn so với 1:3 hay 1:10 [45].
Năm 1978, Stoss và ctv bảo quản tinh cá hồi được 23 ngày ở nhiệt độ -2oC, khi bổ sung thêm chất kháng sinh trong quá trình bảo quản tinh [85, 88]. Theo báo cáo của Saad và ctv thì khi bổ sung 50 IU/ml penicillin+50 IU/ml streptomycin cho tinh trùng cá chép không pha loãng có thể duy trì khả năng vận động và thụ tinh hơn 18 ngày ở 4oC trong khi đó các mẫu không được bổ sung kháng sinh thì thời gian lưu giữ ít hơn 6 ngày [84]. Nồng độ này cũng được thực hiện cho bảo quản tinh trùng cá tuyết Đại Tây Dương (Gadus morhua) và cá tuyết chấm đen (Melanogrammus aeglefinus) [42]. Đối với cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) thì nồng độ kháng sinh cao hơn (125 IU/ml penicillin+125 IU/ml streptomycin) [87]. Việc lưu giữ tinh trùng cá thìa (Polyodon
spathula) cũng được cải thiện khi bổ sung kết hợp 2 kháng sinh penicillin và
streptomycin [32]. Ở cá da trơn châu Phi (Clarias gariepinus) khi bổ sung 25-50 IU/ml penicillin+25-50 IU/ml streptomycin không cải thiện được chất lượng tinh trùng trong quá trình lưu trữ ngắn hạn (4 ngày) và với lượng 100 IU/ml penicillin+100 IU/ml streptomycin gây độc cho các tế bào trong khi đó khi bổ sung 1mg/ml gentamycin
sulfate có thể cải thiện khả năng vận động của tinh trùng được lưu trữ. Trong cùng 1 loài, Christensen và Tiersch (1996) cải thiện thời gian lưu trữ từ 3-8 ngày với việc kết hợp 2 kháng sinh trên với lượng 100 IU penicillin+100 IU/ml streptomycin và 0,25 IU/ml antimycotic amphotericin [39].
Ở các đối tượng khác nhau sẽ có quy trình bảo quản tinh khác nhau. Cho đến nay nhiều công trình nghiên cứu bảo quản tinh được tiến hành hơn 200 loài cá, trong đó có trên 30 loài cá biển [89]. Và đã có rất nhiều công trình nghiên cứu bản quản tinh trùng đã được nghiên cứu thành công và đã công bố như: cá trích [29], cá hồi [22, 24] cá mú đen [50], cá trê châu Âu [64], cá chình Nhật [76], cá chép [53, 54, 67, 90, 91] cá đù vàng [61].
Nghiên cứu bảo quản tinh trùng cá mú cọp trong tủ lạnh ở Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu nào.