Do chất lượng và tính sẵn có của nước bị giảm do nhiệt độ toàn cầu cao hơn, những hiểu biết sâu sắc từ nghiên cứu mới của Viện Earlham có thể được sử dụng để lai tạo các loài cá có khả năng phục hồi tốt hơn và bảo vệ nguồn thực phẩm chính cho hàng triệu người.

Cá rô phi (Oreochromis niloticus) được nuôi phổ biến trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt, cung cấp các chất dinh dưỡng và protein thiết yếu. Việc sử dụng chúng trong nuôi trồng thủy sản đã tăng lên đáng kể, phần lớn là do khả năng thích ứng của chúng với các điều kiện nước và hệ thống sản xuất khác nhau. Tuy nhiên, nhiệt độ toàn cầu tăng cao đã làm cạn kiệt nguồn nước ngọt. Các trang trại nuôi cá - và những người sống dựa vào chúng để làm thức ăn - đang rất cần các giống cá vẫn có thể phát triển mạnh mặc dù độ mặn cao hơn và nhiệt độ nước tăng lên.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Viện Earlham, Đại học Stirling và Đại học East Anglia đã khám phá bộ gen của cá rô phi để xác định những thay đổi có lợi trong bộ gen chịu trách nhiệm tăng khả năng chịu đựng các điều kiện nước thay đổi.

Họ đã kiểm tra mô lấy từ mang – một cơ quan điều hòa thẩm thấu quan trọng ở cá – và tạo dữ liệu trình tự DNA và RNA để nghiên cứu hoạt động, quy định và chức năng của các gen khác nhau. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã xác định sự khác biệt di truyền tại các vùng điều hòa gen ở cá rô phi vằn và 27 loài cá rô phi khác. Giả định của họ là sự khác biệt giữa cá rô phi vằn, một loài nước ngọt và các loài thích nghi với nước mặn có thể đã phát sinh để kiểm soát các gen liên quan đến việc thích nghi với các môi trường nước khác nhau.

Nhóm đã tối ưu hóa phương pháp giải trình tự bộ gen cho thấy hoạt động của các vị trí liên kết yếu tố phiên mã tiềm năng và công tắc di truyền để bật và tắt biểu hiện. Cách tiếp cận của họ đã xác định các vùng của bộ gen mà họ tin là chịu trách nhiệm kiểm soát hoạt động của một số gen điều hòa thẩm thấu, từ đó ảnh hưởng đến chức năng của mang và cách cá phản ứng với điều kiện nước thay đổi.

Các nhà nghiên cứu đã xác định được một số gen liên quan đến các đặc điểm giúp cá rô phi chịu được nước mặn hơn và thích nghi với nước ngọt. Chúng bao gồm các gen liên quan đến quá trình trao đổi chất và quy trình vệ sinh chung chịu trách nhiệm phản ứng với những thay đổi môi trường để duy trì sự cân bằng.

Tiến sĩ Tarang Mehta, tác giả nghiên cứu và nhà khoa học nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Earlham, cho biết trong một thông cáo báo chí: “Các nhà lai tạo đang rất cần nguồn gen để cung cấp thông tin cho các chương trình nhân giống của họ để có thể lựa chọn nhanh chóng và chính xác các đặc điểm mang lại khả năng phục hồi cao hơn. Bằng cách xác định đặc điểm của các gen chịu trách nhiệm cho những đặc điểm mong muốn này, giờ đây chúng tôi có thể chia sẻ những nguồn tài nguyên mới này với các trang trại nuôi cá nước ngọt để giúp hướng dẫn các chương trình nhân giống chọn lọc.”

Tiến sĩ Wilfried Haerty, tác giả nghiên cứu và trưởng nhóm tại Viện Earlham, cho biết thêm: “Chúng tôi đã xác định các vùng trong bộ gen của cá rô phi vằn mà chúng tôi có thể nhắm mục tiêu để giúp nhân giống cá có khả năng chịu mặn cao hơn – một điều đáng buồn là nguồn nước ngọt của chúng ta đang bị suy thoái và ngày càng trở nên quan trọng. Các bước tiếp theo là sử dụng các phương pháp tiếp cận bộ gen tương tự để tìm ra các gen và bộ điều chỉnh của chúng liên quan đến các đặc điểm quan tâm khác đối với nuôi trồng thủy sản, như tăng trưởng và kháng bệnh”.