Dương Thúy Yên * , Bùi Thị Liên Hà , Trần Ngọc Hải Nguyễn Thanh Phương

* Tác giả liên hệ (thuyyen@ctu.edu.vn)

Abstract

This review synthesized studies on sex determination, scientific basis, approaches, and achievements in sex reversal of giant freshwater prawn (GFP) (Macrobrachium rosenbergii) around the world. GFP has a ZW sex determination system, where sex chromosomes are homozygous (ZZ) in males and heterozygous (ZW) in females. Sex differentiation of this species is controlled by protein-like hormone of the androgen gland. Males whose androgen gland is ablated (andrectomy) or in-activated by using RNA interference (RNAi) will develop to neo-females. Mating of these neo-females with normal males produces monosex males. These approaches have been applied successfully in commercial farming of GFP. However, the use of artificial hormone such as 17 α-methyltestosterol was not successful in sex reversal of GFP.
Keywords: Giant freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii, sex determination, sex reversal

Tóm tắt

Bài viết này tổng hợp những kết quả nghiên cứu về cơ chế xác định giới tính, cơ sở khoa học, phương pháp và thành tựu trong việc chuyển giới tính tôm càng xanh trên thế giới. Tôm càng xanh có cơ chế xác định giới tính là ZW, trong đó con đực đồng hợp (ZZ) và con cái dị hợp (ZW) ở cặp nhiễm sắc thể giới tính. Sự biệt hóa giới tính của tôm càng xanh được điều khiển bởi hormon có bản chất protein của tuyến androgen. Con đực khi bị cắt bỏ tuyến androgen (phương pháp vi phẫu) hay bất hoạt tuyến này bằng phương pháp RNA can thiệp (RNAi) sẽ chuyển thành con cái giả. Sinh sản giữa những con cái giả với con đực bình thường sẽ sinh ra đàn tôm toàn đực. Các phương pháp trên đã và đang được áp dụng thành công trong nuôi thương phẩm. Tuy nhiên, phương pháp chuyển giới tính tôm càng thành bằng hormon nhân tạo như 17 α-methyltestosterol thì không thành công.
Từ khóa: Biệt hóa giới tính, chuyển giới tính, Macrobrachium rosenbergii, tôm càng xanh

Article Details

Tài liệu tham khảo

Aflalo, E.D., Raju, D.V.S.N., Bommi, N.A., Verghese, J.T., Samraj, T.Y.C., Hulata, G., Ovadia, O., Sagi, A., 2012. Toward a sustainable production of genetically improved all-male prawn (Macrobrachium rosenbergii): Evaluation of production traits and obtaining neo-females in three Indian strains. Aquaculture 338–341, 197–207.

Aflalo, E.D.D., Hoang, T.T.T.T.T., Nguyen, V.H.H., Lam, Q., Nguyen, D.M.M., Trinh, Q.S.S., Raviv, S., Sagi, A., 2006. A novel two-step procedure for mass production of all-male populations of the giant freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii. Aquaculture 256(1-4), 468–478.

Baghel, D.S., Lakra, W.S., Satyanarayana Rao, G.P., 2004. Altered sex ratio in giant fresh water prawn, Macrobrachium rosenbergii (de Man) using hormone bioencapsulated live Artemia feed. Aquaculture Research 35(10), 943–947.

Barki, A., Karplus, I., Khalaila, I., Manor, R., Sagi, A., 2003. Male-like behavioral patterns and physiological alterations induced by androgenic gland implantation in female crayfish. Journal of Experimental Biology 206(11), 1791–1797.

Bùi Thị Liên Hà, 2014. Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu các giải pháp công nghệ điều khiển giới tính tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii)”. Đề tài cấp Nhà nước thuộc chương trình ‘Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực thủy sản đến năm 2020’. Đơn vị chủ trì: Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II.

FAO, 2016. Cultured Aquatic Species Information Programme: Macrobrachium rosenbergii (De Man, 1879). http://http://www.fao.org/fishery/culturedspecies/Macrobrachium_rosenbergii/en

Jiang, X.-H., Qiu, G.-F., 2013. Female-only sex-linked amplified fragment length polymorphism markers support ZW/ZZ sex determination in the giant freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii. Animal genetics 44(6),782–785.

Lezer, Y., Aflalo, E.D., Manor, R., Sharabi, O., Abilevich, L.K., Sagi, A., 2015. On the safety of RNAi usage in aquaculture: The case of all-male prawn stocks generated through manipulation of the insulin-like androgenic gland hormone. Aquaculture 435, 157–166.

Malecha, S.R., Nevin, P.A., Ha, P., Barck, L.E., Lamadrid-Rose, Y., Masuno, S., Hedgecock, D., 1992. Sex-ratios and sex-determination in progeny from crosses of surgically sex-reversed freshwater prawns, Macrobrachium rosenbergii. Aquaculture 105(3-4), 201–218.

Martin, G., Sorokine, O., Moniatte, M., Bulet, P., Hetru, C., Van Dorsselaer, A., 1999. The structure of a glycosylated protein hormone responsible for sex determination in the isopod, Armadillidium vulgare. European Journal of Biochemistry 262(3),727–736.

Nagamine, C., Knight, A.W., Maggenti, A., Paxman, G., 1980a. Masculinization of female Macrobrachium rosenbergii (de Man) (Decapoda, Palaemonidae) by androgenic gland implantation. General and Comparative Endocrinology 41(4), 442–457.

Nagamine, C., Knight, A.W., Maggenti, A., Paxman, G., 1980b. Effects of androgenic gland ablation on male primary and secondary sexual characteristics in the Malaysian prawn, Macrobrachium rosenbergii (de Man) (Decapoda, Palaemonidae), with first evidence of induced feminization in a nonhermaphroditic decapod. General and Comparative Endocrinology 41(4),423–441.

Nair, M.C., Salin, K.R., Raju, M.S., Sebastian, M., 2006. Economic analysis of monosex culture of giant freshwater prawn (Macrobrachium rosenbergii de Man): A case study. Aquaculture Research 37(9),949–954.

New, M.B., Nair, C.M., 2012. Global scale of freshwater prawn farming. Aquaculture Research 43(7),960-969

Ngernsoungnern, A., Ngernsoungnern, P., Kavanaugh, S., Sower, S.A., Sobhon, P., Sretarugsa, P., 2008. The identification and distribution of gonadotropin-releasing hormone-like peptides in the central nervous system and ovary of the giant freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii. Invertebrate Neuroscience 8(1),49–57.

Nguyễn Nhứt, Nguyễn Văn Hảo, Trần Nguyễn Ái Hằng, Nguyễn Thị Thu Thủy, Hồ Thị Lan, 2009. Mô hình sản xuất đại trà tôm giống càng xanh toàn đực tại Việt Nam. Tạp chí nghề cá sông Cửu Long, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II, 168 – 177.

Nguyễn Thanh Phương, Trần Ngọc Hải, Trần Thị Thanh Hiền, Marcy N Wilder, 2003. Nguyên lý và kỹ thuật sản xuất giống tôm càng xanh - NXB NN TP HCM, 127 trang.

Nguyễn Thị Thu Thủy, Trần Nguyễn Ái Hằng, Nguyễn Nhứt, Hồ Thị Lan, 2009. Nâng cao chất lượng tôm càng xanh cái giả và tỷ lệ biến thái ấu trùng tôm càng xanh toàn đực. Tạp chí nghề cá sông Cửu Long, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II, 178 – 190.

Ohs, C.L., D’Abramo, L.R., Kelly, A.M., 2006a. Effect of dietary administration of 17 a -methyltestosterone on the sex ratio of postlarval freshwater prawn , Macrobrachium rosenbergii , during the nursery stage of culture. Journal of World Aquaculture Society 37,328–333.

Ohs, C.L., D’Abramo, L.R., Petrie-Hanson, L., Kelly, A.M., 2006b. Apparent Control of Sexual Differentiation of Freshwater Prawn, Macrobrachium rosenbergii, Through Dietary Administration of Dopamine Hydrochloride. Journal of Applied Aquaculture 18(4),19–32.

Okumura, T., Hara, M., 2004. Androgenic gland cell structure and spermatogenesis during the molt cycle and correlation to morphotypic differentiation in the giant freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii. Zoological science 21(6),621–628.

Rungsin, W., Paankhao, N., Na-Nakorn, U., 2006. Production of all-male stock by neofemale technology of the Thai strain of freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii. Aquaculture 259(1-4), 88–94.

Sagi & cohen, 1990. Growth, maturation and progeny of sex-reversed Macrobrachium rosenbergii males. World Aquaculture Report 21,87–90.

Sagi, A., 2013. Monosex culture of prawns through androgenic gene silencing. INFOFISH internaltional 22–24.

Sagi, A., Aflalo, E.D., 2005. The androgenic gland and monosex culture of freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii (De Man): A biotechnological perspective. Aquaculture Research 36(3),231–237.

Sagi, A., Ra’anan, Z., Cohen, D., Wax, Y., 1986. Production of Macrobrachium rosenbergii in monosex populations: Yield characteristics under intensive monoculture conditions in cages. Aquaculture 51(3-4), 265–275.

Siddiqui, A.Q., Al-Hafedh, Y.S., Al-Harbi, A.H., Ali, S.A., 1997. Effects of Stocking Density and Monosex Culture of Freshwater Prawn Macrobrachium rosenbergii on Growth and Production in Concrete Tanks in Saudi Arabia. Journal of the World Aquaculture Society 28(1),106–112.

Subramoniam, T., 2016. Sexual Biology and Reproduction in Crustaceans. Acedamic Press. P526

Ventura, T., Aflalo, E.D., Weil, S., Kashkush, K., Sagi, A., 2011a. Isolation and characterization of a female-specific DNA marker in the giant freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii. Heredity 107(5), 456-461.

Ventura, T., Manor, R., Aflalo, E.D., Weil, S., Raviv, S., Glazer, L., Sagi, A., 2009. Temporal silencing of an androgenic gland-specific insulin-like gene affecting phenotypical gender differences and spermatogenesis. Endocrinology 150 (3), 1278–1286.

Ventura, T., Manor, R., Aflalo, E.D., Weil, S., Rosen, O., Sagi, A., 2012. Timing sexual differentiation: full functional sex reversal achieved through silencing of a single insulin-like gene in the prawn, Macrobrachium rosenbergii. Biology of reproduction 86(3), 90.

Ventura, T., Rosen, O., Sagi, A., 2011b. From the discovery of the crustacean androgenic gland to the insulin-like hormone in six decades. General and Comparative Endocrinology 173(3)381–388.