English
中文 (中国)
Việc sống liên tục trong bóng tối có thể khiến màu sắc cơ thể tôm nhợt nhạt, thay đổi sự trao đổi chất của gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm
Nghiên cứu này được thực hiện trên tôm thẻ L. vannamei, lần đầu tiên cho thấy rằng việc sống bóng tối liên tục có thể dẫn đến màu sắc cơ thể tôm bị mờ, làm thay đổi sự trao đổi chất ở gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm. Kết quả của nghiên cứu có thể giúp cải thiện sản lượng đối với các hệ thống nuôi có kiểm soát bằng cách điều chỉnh và tối ưu hóa chu kỳ sáng: tối. Ảnh của Fernando Huerta.
Hầu hết các loài đã phát triển nhịp điệu sinh học hàng ngày được điều khiển bên trong (các quá trình tự nhiên, chu kỳ ngủ-thức và lặp lại khoảng 24 giờ một lần) về sinh lý và hành vi của chúng phù hợp với những thay đổi trong chu kỳ 12 giờ sáng: 12 giờ tối hàng ngày. Quang chu kỳ ảnh hưởng lớn đến nhịp sinh học của các quá trình sinh hóa, sinh lý và hành vi ở hầu hết các sinh vật sống.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng những thay đổi trong chu kỳ sáng-tối có liên quan chặt chẽ đến các rối loạn chuyển hóa. Ở động vật thủy sản, chu kỳ hoạt động như một yếu tố sinh học quan trọng ảnh hưởng đến toàn bộ chu kỳ sống từ phát triển phôi thai đến thuần thục sinh dục.
Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy tác động của chu kỳ sáng – tối đối với các loài thủy sinh là rất đa dạng: một số loài có sở thích với môi trường tối, trong khi những loài khác có trạng thái sinh lý được cải thiện dưới cường độ ánh sáng cao.
Các chu kỳ sáng tối khác nhau có thể ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng, khả năng tiêu hóa và chuyển hóa sinh lý ở cá. Ở các loài giáp xác, gan tụy là cơ quan quan trọng và là nơi chính để tiêu hóa, hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng. Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là loài tôm được nuôi chính trên toàn thế giới. Nhưng cho đến nay, bằng chứng về sự điều hòa của quá trình sinh lý theo các chu kỳ sáng – tối khác nhau vẫn còn hạn chế ở loài tôm này. Gan tụy và ruột có thể là mục tiêu tiềm năng để nghiên cứu cơ chế phản ứng của tôm đối với các chu kỳ sáng – tối khác nhau.
Bài báo này được phỏng theo bài báo gốc (theo Jiao, L. và cộng sự, năm 2021. Ảnh hưởng của chu kỳ sáng – tối đến màu sắc, chuyển hóa gan tụy và cân bằng nội môi hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ chân trắng. Front. Mar. Sci., 29 tháng 11 năm 2021) – Nghiên cứu ảnh hưởng của các chu kỳ sáng – tối khác nhau (12 giờ sáng / 12 giờ tối, 0 giờ sáng / 24 giờ tối) đến sự trao đổi chất ở gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ chân trắng.
Thiết lập nghiên cứu
Nghiên cứu này được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Dinh dưỡng, Trường Khoa học Biển, Đại học Ninh Ba, Ninh Ba, Trung Quốc. Có tổng 180 con tôm thẻ chân trắng (trọng lượng cơ thể ~ 0,72 gam) được chia ngẫu nhiên thành hai nhóm: nhóm tiếp xúc ánh sáng tự nhiên (12 giờ sáng: 12 giờ tối) và nhóm tiếp xúc với bóng tối (0 giờ sáng: 24 giờ tối), thử nghiệm ở mỗi nhóm được lặp lại 3 lần.
Sau 8 tuần thử nghiệm cho ăn, màu sắc cơ thể tôm được chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số và sau đó được phân tích bằng phần mềm thương mại. Các mẫu dịch tương, gan tụy và ruột tôm được thu thập và phân tích.
Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm và cách nuôi dưỡng; và phân tích thử nghiệm và các mẫu được thu thập, vui lòng tham khảo bài báo gốc.
Hình 1: Sơ đồ về quy trình thử nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu
Sự thay đổi màu sắc cơ thể ở động vật giáp xác đã nhận được nhiều sự quan tâm vì nó dễ nhận thấy và có liên quan đến các yếu tố sinh lý, sinh thái khác nhau. Các loài giáp xác có khả năng thay đổi màu sắc để phản ứng với chu kỳ quang, điều này đóng các vai trò trong việc bảo vệ quang và tăng cường khả năng ngụy trang trong môi trường nước.
Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã khám phá ra một phát hiện thú vị là màu cơ thể của tôm thẻ L. vannamei trở nên sẫm màu hơn sau khi tiếp xúc liên tục với bóng tối trong thử nghiệm cho ăn kéo dài 8 tuần, điều này có thể liên quan đến sự giảm biểu hiện của các gen cụ thể. Mặc dù cơ chế phân tử của sự thay đổi màu sắc cơ thể ở động vật giáp xác không rõ ràng, nhưng một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng quy định màu sắc cơ thể có thể liên quan đến sự biểu hiện của một gen đối với sắc tố.
Hình 2: Màu sắc cơ thể của tôm thẻ chân trắng trong nghiên cứu. (A) Hình ảnh được chụp bởi máy ảnh kỹ thuật số. (B) Phân tích các giá trị RGB – đỏ, lục và lam dựa trên hình ảnh. (dấu * biểu thị sự khác biệt đáng kể giữa hai nhóm.)
Astaxanthin, một sắc tố carotenoid (sắc tố hữu cơ màu vàng, cam và đỏ được tạo ra bởi thực vật, tảo, một số vi khuẩn và nấm) được tìm thấy trong tự nhiên, dường như là sắc tố chính tạo ra màu sắc ở động vật giáp xác, chiếm khoảng 65 – 98% của tất cả carotenoid được tìm thấy trong các loài tôm. Sự ổn định của sắc tố astaxanthin có hoạt tính cao là kết quả của sự tương tác với các dạng của sắc tố lớp vỏ.
Các nhà nghiên cứu đã báo cáo khi rằng tôm thẻ L. vannamei bị nhiễm nhiều loại vi khuẩn Vibrio spp., chúng có khả năng tiêu thụ ít thức ăn hơn và màu cơ thể của chúng có xu hướng sẫm hơn. Phân tích hệ vi sinh vật đường ruột, nghiên cứu nhận thấy rằng số lượng của Vibrio tăng lên sau khi sống trong điều kiện tối. Do đó, chúng tôi tin rằng việc cho tôm thẻ L. vannamei tiếp xúc liên tục với bóng tối trong thử nghiệm hiện tại đã làm giảm biểu hiện gen của lớp vỏ và làm số lượng Vibrio trong ruột tăng lên, đồng thời cũng làm màu cơ thể tôm thay đổi. Tuy nhiên, cơ chế phân tử liên quan vẫn chưa rõ ràng.
Hình 3: Kết quả phân tích hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ L. vannamei, bao gồm thành phần vi khuẩn ở bậc phân loại ngành (hình A) và chi (hình C), cùng với thành phần khác giữa nhóm tiếp xúc với điều kiện ánh sáng tự nhiên và nhóm tiếp xúc với điều kiện tối ở bậc ngành (hình B ) và chi (hình D). Đã chỉnh sửa từ bản gốc.
Hầu hết các sinh vật đã phát triển một đồng hồ sinh học bên trong để điều khiển nhịp sinh học trong quá trình trao đổi chất, sinh lý và hành vi của chúng. Đồng hồ sinh học sử dụng chu kỳ sáng-tối 24 giờ làm tín hiệu môi trường để thiết lập hệ thống thời gian sinh học bên trong (nội sinh), đồng bộ hóa một số chức năng sinh học. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã quan sát thấy một số đồng hồ sinh học nhất định trong gan tụy của tôm có sự suy giảm về biểu hiện gen khi sống trong điều kiện tối liên tục, bao gồm một số gen liên quan đến điều hòa insulin.
Ở động vật không xương sống, vai trò của insulin không chỉ bao gồm việc ổn định glucose (cân bằng nội môi) mà nó còn là cơ chế điều chỉnh một loạt các quá trình cơ bản như tăng trưởng, lão hóa và sinh sản. Nhìn chung, kết quả của nghiên cứu cung cấp bằng chứng cho thấy việc sống trong điều kiện tối liên tục có thể ảnh hưởng đến việc điều tiết hormone trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng.
Mặc dù sự tham gia của chu kỳ sáng-tối như một cơ quan điều hòa quan trọng của các chức năng miễn dịch được mô tả rộng rãi ở động vật có vú, nhưng có rất ít thông tin về ảnh hưởng của hiện tượng sinh học này đối với động vật thủy sinh. Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng hệ thống miễn dịch bẩm sinh có nhịp sinh học dựa trên chu kỳ sáng-tối ở nhiều loài cá khác nhau.
Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng môi trường tối ngăn chặn đáng kể sự biểu hiện của các gen liên quan đến miễn dịch trong gan tụy của tôm thẻ L. vannamei, bao gồm một số gen liên quan đến việc kích hoạt hệ thống phòng vệ miễn dịch của tôm để chống lại các mầm bệnh xâm nhập. Những kết quả này chỉ ra rằng việc sống liên tục trong bóng tối làm suy giảm chức năng miễn dịch trong gan tụy của tôm.
Hệ vi sinh vật đường ruột điều chỉnh các quá trình sinh lý của vật chủ, đồng thời đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy và duy trì sức khoẻ của vật chủ. Dữ liệu của nghiên cứu cho thấy rằng việc sống trong điều kiện tối làm tăng đáng kể sự phong phú của một số chi vi khuẩn, bao gồm Ruegeria, Vibrio, Actibacter, Roseovarius, Ilumatobacter và Kriegella trong ruột của tôm thẻ L. vannamei. Cần lưu ý rằng việc sống trong điều kiện tối đã thúc đẩy sự gia tăng của vi khuẩn Vibrio spp., tác nhân gây bệnh điển hình và phổ biến nhất ở động vật thủy sản.
Quan điểm
Nhìn chung, những phát hiện của nghiên cứu chỉ ra rằng việc sống trong bóng tối liên tục làm nhợt nhạt màu sắc cơ thể, thay đổi chuyển hóa ở gan tụy và cân bằng nội môi hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ L. vannamei. Các gen liên quan đến việc điều chỉnh sự trao đổi chất dinh dưỡng, hình thành màu sắc cơ thể, nhịp điệu ban ngày, chức năng miễn dịch, mức độ hormone và các chức năng khác đều giảm sau khi sống trong bóng tối liên tục trong 8 tuần. Phân tích sâu hơn về hệ vi sinh vật đường ruột, kết quả cho thấy việc sống trong điều kiện tối gây ra sự phong phú hệ vi khuẩn đường ruột, làm tăng tính nhạy cảm với các mầm bệnh khác nhau và giảm chuyển hóa dinh dưỡng.
Kết quả của chúng tôi cung cấp tài liệu tham khảo để hiểu thêm về tác động của các chu kỳ sáng – tối đối với các quá trình sinh lý của tôm (bao gồm màu sắc cơ thể, chuyển hóa gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột). Hy vọng rằng những kết quả này có thể giúp việc sản xuất tôm được cải thiện thông qua việc điều chỉnh chu kỳ sáng – tối ở tôm trong hệ thống nuôi.
Theo Tiến sĩ Lefei Jiao, Tiến sĩ Tianmeng Dai, Tiến sĩ Xinyue Tao, Tiến sĩ Jingjing Lu và Tiến sĩ Qicun Zhou
Biên dịch: Huyền Thoại – Công ty TNHH PTTS Bình Minh