Các gien cải thiện khả năng kháng bệnh ở cá chép rohu

Một dự án hợp tác giữa Na Uy và Ấn Độ đã phát hiện ra những marker cho gen kiểm soát kháng chống lại bệnh aeromoniasis do vi khuẩn  ở cá rohu  (Labeo rohita). Aeromoniasis là một bệnh nghiêm trọng có ảnh hưởng đến nghề nuôi cá rohu và nhiều loài cá chép khác trên toàn thế giới.

Các chương trình nhân giống có thể sử dụng những marker mới này để lựa chọn cá rohu bố mẹ với các biến thể di truyền làm cho chúng kháng bệnh. Điều này sẽ phát triển một giống cá có khả năng sống sót và phát triển mạnh ngay cả trong điều kiện có sự hiện diện của căn bệnh này. Các cộng đồng nông thôn nhỏ ở Ấn Độ có trang trại nuôi loài cá này sẽ được hưởng lợi do sản lượng và lợi nhuận mỗi ao sẽ được cải thiện đáng kể. 

Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Na Uy và Cục Công nghệ Sinh học của Ấn Độ, và được thực hiện bởi Nofima (Viện nghiên cứu Thực phẩm, Khai thác và Nuôi trồng thủy sản Na Uy) và CIFA (Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản nước ngọt Ấn Độ). 

Rohu được nuôi ở Ấn Độ, Bangladesh, Miến Điện và Thái Lan. Cá chép là nhóm các loài nuôi trồng thủy sản quan trọng nhất trên thế giới, chiếm hơn một nửa tổng sản lượng cá toàn cầu từ nuôi trồng thủy sản. Hơn 1,2 triệu tấn cá rohu được nuôi ở Ấn Độ mỗi năm. 

Aeromoniasis bệnh do vi khuẩn Aeromonas hydrophila, là một vấn đề lớn đối với nghề nuôi cá rohu  ở Ấn Độ, và cũng có thể cho các loài cá chép khác trên thế giới. Đây là một vi khuẩn gây ra xuất huyết và lở loét khi cá bị căng thẳng. Nó là phổ biến cũng như khó kiểm soát và điều trị. Nghiên cứu trước đây của Nofima và CIFA cho thấy một số cá thừa hưởng các gien đem lại cho chúng sức đề kháng cao với bệnh (tức là có sự thay đổi di truyền ảnh hưởng đến khả năng kháng bệnh). Những con cá này có một hệ thống miễn dịch có khả năng phòng, chống lây nhiễm căn bệnh này tốt hơn.

Các nhà khoa học biết rằng hệ thống miễn dịch của cá rất phức tạp và sự phản ứng với lây nhiễm vi khuẩn có khả năng được kiểm soát bởi nhiều gien khác nhau, hầu hết với các tác động nhỏ lên khả năng của động vật để chống lại sự bùng phát của bệnh.

Trong quá trình tìm kiếm các marker, mã di truyền (chuỗi ADN) của các gien có trong các cá thể cá khác nhau được phân tích. Sự thừa hưởng các biến thể mã di truyền trong hơn 3.000 gien được so sánh ở các gia đình lớn đã được thử thách bằng cách tiếp xúc với bệnh. Nghiên cứu đã tìm kiếm mối liên hệ giữa số giờ các cá thể rohu sống sót sau khi nhiễm bệnh và mã di truyền của gien đã được thừa hưởng. Bằng cách này, một số dấu hiệu gien liên quan đến khả năng kháng bệnh đã được xác định. Một số dấu hiệu xảy ra trong các gien được biết đến với vai trò chức năng miễn dịch của cá. 

Các công nghệ phân loại và sắp xếp trình tự gien thông lượng cao được sử dụng để đọc mã di truyền của 3000 gien đã được sắp xếp cho các vị trí trên 25 cặp nhiễm sắc thể có trong cá rohu.

Một trong những gen được xác định bởi các nhà khoa học ở Na Uy là các lỗ tạo thành protein mang tên perforin, được sản xuất bởi các tế bào T và tế bào sát thủ tự nhiên, và được đưa vào màng của các tế bào xâm nhập như vi khuẩn, cho phép các enzim thâm nhập và phá hủy các tế bào lạ. Các động vật kế thừa một biến thể perforin đặc biệt tồn tại lâu hơn trung bình 2-3 giờ so với các động vật khác được thử thách với căn bệnh này. Các nhà khoa học ở Ấn Độ phát hiện ra rằng biểu hiện của gen này trong lá lách của cá rohu đã tăng lên hai mươi lần khoảng 12 giờ sau khi nhiễm Aeromonas hydrophila. Biểu hiện cao hơn của gen này cũng được tìm thấy trong mô mang sau khi nhiễm. 

Dự án đã đem lại rất nhiều khả năng thú vị khác về các gien ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch trong cá mà các nhà khoa học ở Na Uy và Ấn Độ đều mong muốn theo đuổi trong các dự án tương lai. 

Công việc của Nofima ở Ấn Độ bắt đầu vào năm 1992 với một dự án được tài trợ bởi Norad (Cơ quan Phát triển Na Uy) để hỗ trợ CIFA ở Orissa trong việc thiết lập một chương trình nhân giống cho cá chép rohu. Rohu được nuôi trong ao đất sét của các cộng đồng nông thôn tương đối nghèo ở Ấn Độ. Trọng tâm ban đầu của chương trình nhân giống là cải thiện tốc độ tăng trưởng của cá. Cải thiện di truyền mạnh mẽ (trung bình 17% cho mỗi thế hệ trong những năm đầu của chương trình nhân giống) đã đạt được với nhân giống chọn lọc cho tốc độ tăng trưởng ở cá chép rohu. 

Theo Nofima, việc ứng dụng có hiệu quả các công nghệ được phát triển bởi dự án này sẽ dẫn đến cá rohu Jayanti nuôi có được sự bảo vệ miễn dịch cần thiết để giành "chiến thắng" trong cuộc chiến chống căn bệnh này, một "chiến thắng" cũng cho nông dân và người tiêu dùng ở Ấn Độ.