Luận văn Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa và tăng trưởng của cá Rô phi (Oreochromis niloticus)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN ĐỖ VĂN BƯỚC ẢNH HƯỞNG CỦA THUỐC TRỪ SÂU HOẠT CHẤT QUINALPHOS LÊN MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ, SINH HÓA VÀ TĂNG TRƯỞNG CỦA CÁ RÔ PHI (Oreochromis niloticus) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN ĐỖ VĂN BƯỚC ẢNH HƯỞNG CỦA THUỐC TRỪ SÂU HOẠT CHẤT QUINALPHOS LÊN MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ, SINH HÓA VÀ TĂNG TRƯỞNG CỦA CÁ RÔ PHI (Oreochromis niloticus) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG 2010 i LỜI CẢM TẠ Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy PGs.Ts. Nguyễn Thanh Phương đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô Ts. Đỗ Thị Thanh Hương đã cho tôi những lời khuyên, những ý kiến đóng góp quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn đến các bạn Nguyễn Thị Kim Hà, Nguyễn Văn Toàn công tác tại Bộ môn Dinh dưỡng và Chế biến thuỷ sản đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Xin gởi lời cảm ơn đến các bạn lớp Cao học K15, các em sinh viên lớp Nuôi trồng thuỷ sản K34 (Liên thông) và các em sinh viên lớp Nuôi trồng thuỷ sản K35 (Liên thông) đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn dự án “Nghiên cứu được thực hiện dưới sự tài trợ kinh phí của dự án - PhysCAM” (Nghiên cứu Đào tạo về sinh lý động vật Thủy sản ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, 2007-2010 do DANIDA, Đan Mạch tài trợ) đã hỗ trợ kinh phí và phương tiện cho tôi thực hiện đề tài này. Xin được gởi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Kiên Giang, Ban Lãnh đạo Chi cục Nuôi trồng thuỷ sản tỉnh Kiên Giang, các anh, chị và các bạn đồng nghiệp cơ quan đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động viên trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. Cuối cùng, xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, chia sẽ và động viên trong suốt thời gian tập trung tại trường. Chân thành cảm ơn! ii TÓM TẮT Cá rô phi (Oreochromis niloticus) là một trong những loài được thả nuôi phổ biến trong các mô hình canh tác trên ruộng lúa (nuôi luân canh hay nuôi kết hợp). Sử dụng thuốc trừ sâu để phòng và trừ sâu rầy cho lúa là một biện pháp kỹ thuật phổ biến. Thuốc trừ sâu rơi vào môi trường nước là một trong những mối nguy có thể ảnh hưởng đến cá thả nuôi. Thuốc trừ sâu Kinalux 25EC chứa họat chất quinalphos là một trong những loại được sử dụng phổ biến trên lúa hiện nay. Nghiên cứu này được tiến hành để đánh giá mức độ ảnh hưởng của thuốc lên cá rô phi ở nồng độ gây chết và dưới ngưỡng gây chết nhằm xác định mức độ độc tính của thuốc đối với cá. Giá trị LC50–96 giờ của thuốc Kinalux 25EC với cá rô phi cỡ 10–12 g/con là 0,84 mg/L. Ở cá sắp chết thì hoạt tính men cholinesterase (ChE) ở não bị ức chế từ 80,7% đến 90,9% và cơ bị ức chế từ 56,1% đến 86,7%. Hoạt tính ChE trong não và gan ở thời điểm 96 giờ tiếp xúc với thuốc bị ức chế lần lượt là 85,6% và 90,8%; trong khi hoạt tính GST ở não và gan tăng cao hơn có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với đối chứng ở cùng thời điểm thu mẫu. Thí nghiệm tăng trưởng được thực hiện ở bốn mức nồng độ là 0,08; 0,17; 0,34 và 0,50 mg/L, tăng trọng trung bình trên ngày (DWG) và tỷ lệ sống của cá giảm theo sự gia tăng của nồng độ thuốc và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng (p<0,05). Hệ số chuyển hoá thức ăn (FCR) đạt cao nhất ở nồng độ 0,50 mg/L và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng (p<0,05). Kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt chất quinalphos độc đối với cá rô phi và ảnh hưởng đến sự phát triển của cá khi tiếp xúc với nồng độ thấp. Từ khoá: Cá rô phi, quinalphos, ức chế, nhạy cảm, tăng trưởng iii ABSTRACT Tilapia (Oreochromis niloticus) is one of popularly cultured species in rice-fish farming systems. The use of insecticides to control pests in rice is a popular technique. However, the insecticide use might reach water environment and cause hazard affect on fish. Insecticide Kinalux 25EC containing active ingredient called quinalphos is a common type of insectice, which is used currently. This study was conducted to evaluate the effects of quinalphos on tilapia at concentrations of sublethal and lethal in order to determine the levels of toxicity to this fish. Value of LC50-96 hours of Kinalux 25EC on tilapia (sizing 10-12 g) was 0.84 mg/L. The activity of enzyme cholinesterase (ChE) in the brain of fish was inhibited from 80.7% to 90.9% and muscle inhibited from 56.1% to 86.7% at the stage of mortality. The activity of ChE in the brain and liver at 96 hours was inhibited 85.6% and 90.8%, respectively; while the GST activity in brain and liver was significantly higher if compared with control treatment at the same sampling point (p<0.05). The growth experiment was carried out at four concentration levels of Kinalux 25EC including 0.08; 0.17; 0.34 and 0.50 mg/L. Daily weight gain (DWG) and survival rate of fish decreased as the increase of quinalphos concentrations and significant difference if compared with those of the control treatment (p<0.05). Feed conversion ratio (FCR) of the 0,50 mg/L treatment was significantly higher if compared with that of the control (p<0.05). The research results show that the active ingredient quinalphos is highly toxic to tilapia and affects the the fish growth when fish is exposed to low concentrations. Keywords: Tilapia, quinalphos, inhibition, sensitivity, growth iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành trên kết quả nghiên cứu thực tế của tôi trong khuôn khổ dự án “Nghiên cứu được thực hiện dưới sự tài trợ kinh phí của dự án - PhysCAM” (Nghiên cứu Đào tạo về sinh lý động vật Thủy sản ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, 2007-2010 do DANIDA, Đan Mạch tài trợ). Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào liên quan trong cùng lĩnh vực. Dự án có quyền sử dụng kết quả của luận văn này để phục vụ cho dự án. Cần Thơ, ngày tháng năm 2010 Ký tên Đỗ Văn Bước v MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ .................................................................................................... i TÓM TẮT......................................................................................................... ii ABSTRACT..................................................................................................... iii LỜI CAM ĐOAN............................................................................................ iv MỤC LỤC ........................................................................................................ v DANH SÁCH BẢNG..................................................................................... vii DANH SÁCH HÌNH.....................................................................................viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... ix CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................... 1 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 3 2.1 Một vài đặc điểm về cá rô phi............................................................. 3 2.1.1 Đặc điểm hình thái và phân loại .................................................. 3 2.1.2 Đặc điểm môi trường sống .......................................................... 3 2.1.3 Đặc điểm dinh dưỡng .................................................................. 4 2.1.4 Đặc điểm sinh trưởng ...................................................................... 4 2.2 Tình hình nuôi cá rô phi trên thế giới ................................................. 4 2.3 Sơ lược về nuôi cá rô phi ở Việt Nam ................................................ 5 2.4 Giới thiệu về thuốc BVTV.................................................................. 5 2.5 Sơ lược về một số thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ ................................. 6 2.6 Mức độ ảnh hưởng của thuốc trừ sâu lên một số loài thủy sản ở nồng độ gây chết (LC50–96 giờ)................................................................... 7 2.7 Ảnh hưởng của thuốc BVTV lên một số men ở cá............................. 8 2.7.1 Sơ lược về men cholinesterase .................................................... 8 2.7.2 Khả năng ức chế men cholinesterase (ChE) của thuốc BVTV ... 8 2.7.3 Ảnh hưởng của thuốc BVTV lên men Glutathione S-transferase (GST) ........................................................................................... 9 2.8 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu lên tỷ lệ sống và tăng trưởng của cá . 10 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............. 11 3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu..................................................... 11 3.2 Vật liệu nghiên cứu ........................................................................... 11 3.2.1 Cá dùng trong thí nghiệm .......................................................... 11 3.2.2 Hóa chất dùng trong thí nghiệm ................................................ 11 3.3 Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 12 3.3.1 Phương pháp xác định LC50 của quinalphos ............................. 12 3.3.2 Xác định ngưỡng ức chế ChE gây chết cá................................. 13 3.3.3 Xác định mức độ nhạy cảm của ChE và GST với quinalphos .. 13 vi 3.3.4 Ảnh hưởng của quinalphos lên tăng trưởng, tỷ lệ sống của cá.. 14 3.4 Phương pháp phân tích...................................................................... 14 3.4.1 Cách lấy mẫu ............................................................................. 14 3.4.2 Cách nghiền mẫu ....................................................................... 15 3.4.3 Phân tích ChE ............................................................................ 15 3.4.4 Phân tích GST............................................................................ 16 3.4.5 Phân tích protein ........................................................................ 17 3.5 Tốc độ tăng trưởng............................................................................ 18 3.6 Các chỉ tiêu khác ............................................................................... 19 3.7 Phương pháp xử lý số liệu ................................................................ 19 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 20 4.1 Giá trị LC50 –96 giờ của hoạt chất quinalphos đối với cá rô phi ..... 20 4.1.1 Các yếu tố môi trường trong thời gian thí nghiệm ................... 20 4.1.2 Kết quả thí nghiệm LC50–96 giờ ............................................... 20 4.2 Ngưỡng ức chế men ChE trong não và cơ gây chết cá ..................... 21 4.2.1 Hoạt động của cá trong thời gian thí nghiệm ............................ 21 4.2.2 Hoạt tính ChE ở não và cơ của cá bắt đầu chết ......................... 22 4.3 Mức độ nhạy cảm của men ChE và GST ở cá khi tiếp xúc với hoạt chất quinalphos ................................................................................. 24 4.3.1 Biến động các yếu tố môi trường trong thời gian thí nghiệm ... 24 4.3.2 Hoạt tính của men ChE trong não và gan cá ............................. 25 4.3.3 Hoạt tính của men GST trong gan và não của cá ...................... 28 4.4 Ảnh hưởng của thuốc lên tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá ... 30 4.4.1 Các yếu tố môi trường trong thời gian thí nghiệm .................... 30 4.4.2 Tỷ lệ sống của cá trong thời gian thí nghiệm ............................ 32 4.4.3 Ảnh hưởng của thuốc lên tăng trưởng của cá............................ 33 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ................................................... 36 5.1 Kết luận ............................................................................................. 36 5.2 Đề xuất .............................................................................................. 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 37 PHỤ LỤC A........................................................ Error! Bookmark not defined. PHỤ LỤC B........................................................ Error! Bookmark not defined. PHỤ LỤC C........................................................ Error! Bookmark not defined. PHỤ LỤC D........................................................ Error! Bookmark not defined. PHỤ LỤC E........................................................ Error! Bookmark not defined. vii DANH SÁCH BẢNG trang Bảng 3.1: Quá trình phân tích ChE................................................................16 Bảng 3.2: Quá trình phân tích GST ...............................................................17 Bảng 3.3: Quá trình thiết lập đường chuẩn và phân tích protein...................18 Bảng 4.1: Các yếu tố môi trường trong thí nghiệm LC50–96 giờ ..................20 Bảng 4.2: Các yếu tố môi trường trong thí nghiệm mức độ nhạy cảm .........25 Bảng 4.3: Hoạt tính men ChE trong não cá ...................................................25 Bảng 4.4: Hoạt tính ChE trong gan cá ...........................................................27 Bảng 4.5: Yếu tố môi trường trong thời gian thí nghiệm ..............................31 Bảng 4.6: NO2-, NO3- và NH3 trong thời gian thí nghiệm .............................31 Bảng 4.7: Số cá chết qua từng thời điểm.......................................................33 Bảng 4.8: Khối lượng và tốc độ tăng trưởng tuyệt đối của cá.......................34 viii DANH SÁCH HÌNH trang Hình 2.1: Sản lượng lượng nuôi cá rô phi trên thế giới ...................................5 Hình 3.1: Hệ thống thí nghiệm LC50..............................................................13 Hình 3.2: Lấy mẫu não cá..............................................................................15 Hình 3.3: Lấy mẫu cơ cá................................................................................15 Hình 4.1: Cá bị sẫm màu (A) và cá bình thường không bị sẫm màu (B) ......22 Hình 4.2: Phần trăm hoạt tính men ChE bị ức chế ở não cá..........................23 Hình 4.3: Phần trăm hoạt tính ChE bị ức chế ở cơ cá ...................................24 Hình 4.4: Phần trăm ChE bị ức chế ở não cá trong thí nghiệm mức độ nhạy cảm... 26 Hình 4.5: Phần trăm ChE bị ức chế ở gan cá trong thí nghiệm mức độ nhạy cảm... 28 Hình 4.6: Hoạt tính GST ở gan cá .................................................................29 Hình 4.7: Hoạt tính GST ở não cá .................................................................30 Hình 4.8: Tỷ lệ sống của cá qua thời gian thí nghiệm...................................32 Hình 4.9: Hệ số chuyển đổi thức ăn của cá ...................................................34 ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AChE Acetylcholinesterase AChI Acetylthiocholine iodide BSA Albumine bovine Sigma BVTV Bảo vệ thực vật CDNB 1-chloro-2,4-dinitrobenzene ChE Cholinesterase Ctv Cộng tác viên DTNB Dithiobisnitrobenzoate DWG Daily weight gain (Tăng trọng trung bình theo ngày) FAO Food and Agriculture Organization (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên Hợp Quốc) FCR Feed conversion ratio (Hệ số chuyển hoá thức ăn) GSH Glutathione GST Glutathione S-transferase LC50 Lethal concentration 50 (Nồng độ gây chết 50%) TLS Tỷ lệ sống Wc Khối lượng cuối Wđ Khối lượng đầu 1 CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong sản xuất nông nghiệp, nhất là trong trồng lúa ngày càng trở nên phổ biến với nhiều chủng loại thuốc khác nhau. Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tồn tại trong môi trường nước ngày càng trở thành vấn đề đáng quan tâm, đặc biệt là khả năng ảnh hưởng đến các loài thủy sinh vật. Theo Berg (2001) ước tính có đến 30.000 tấn thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng hàng năm trên đồng ruộng ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Ảnh hưởng của thuốc BVTV lên các loài thủy sinh vật nói chung hay một số loài cá nói riêng đã được nghiên cứu trên nhiều loại thuốc khác nhau từ nồng độ gây chết (LC50) đến nồng độ dưới ngưỡng gây chết. Cá rô phi (Oreochromis niloticus) là loài có khả năng thích ứng rộng, do đó chúng có thể nuôi trong các hệ thống nuôi khác nhau. Ở nước ta cá rô phi đang được nuôi khá phổ biến, trong đó phần lớn sản lượng cá rô phi được nuôi ở ao, lồng bè trên sông, hồ chứa vùng nước ngọt (Phạm Anh Tuấn và ctv., 2008). Hiện tại, cá rô phi cũng là một trong những đối tượng thả ghép trong các mô hình nuôi cá trên ruộng lúa. Cá rô phi nuôi trong ruộng lúa có khả năng tiếp xúc với các hoạt chất thuốc BVTV và khi đó cá có thể bị ảnh hưởng. Các loại thuốc BVTV trong đó loại thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ (Organophosphorus) được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp đặc biệt là trong canh tác lúa. Nhìn chung, thuốc không tồn tại trong thời gian dài nhưng việc sử dụng lặp lại nhiều lần trong mùa vụ nhất là trong mô hình nuôi cá kết hợp trồng lúa khi đó cá phải tiếp xúc thường xuyên với hàm lượng thuốc trừ sâu dưới mức ngưỡng gây chết có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của cá. Thuốc gây hại cho sinh vật chủ yếu qua tác động lên hệ thần kinh thông qua ức chế hoạt tính của men cholinesterase (Rao, 2006) và làm thay đổi hoạt tính của một số men khác như Catalase và Glutathione S-transferase (Maduenho and Martinez, 2008). Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu lên đối tượng thuỷ sản đã được nghiên cứu rất nhiều trong thời gian qua. Trong đó, đối với cá rô phi thì ảnh hưởng của thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ lên sinh lý, sinh hóa và tốc độ tăng trưởng vẫn còn nhiều khí cạnh cần được nghiên cứu tiếp tục. Vì vậy đề tài: Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos (gốc lân hữu cơ) lên một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa và tăng trưởng của cá rô phi (Oreochromis niloticus) được chọn nghiên cứu. 2 Mục tiêu tổng quát Nhằm tìm hiểu mức độ ảnh hưởng của thuốc trừ sâu Kinalux 25EC có hoạt chất quinalphos thuộc gốc lân hữu cơ lên các loài cá nuôi nói chung và cá rô phi nói riêng từ đó có thể đưa ra khuyến cáo hợp lý trong việc sử dụng thuốc nhằm làm giảm ảnh hưởng đến sự phát triển của cá nuôi, đặc biệt trong mô hình nuôi cá kết hợp trồng lúa. Mục tiêu cụ thể Nhằm tìm hiểu mức độ độc cấp tính (LC50), thay đổi hoạt tính của các men và khả năng tăng trưởng của cá rô phi (Oreochromis niloticus) trong bể khi tiếp xúc với thuốc trừ sâu Kinalux 25EC (hoạt chất quinalphos). Nội dung - Xác định giá trị LC50–96 giờ của thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ hoạt chất quinalphos lên cá rô phi (Oreochromis niloticus) giai đoạn giống 10–12 g/con. - Xác định sự ảnh hưởng của hoạt chất quinalphos ở các nồng độ khác nhau đến hoạt tính của men cholinesterase (ChE) và men giải độc glutathione S-transferase (GST) ở cá rô phi. - Ảnh hưởng của quinalphos ở nồng độ dưới ngưỡng gây chết lên sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá rô phi. 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Một vài đặc điểm về cá rô phi 2.1.1 Đặc điểm hình thái và phân loại 2.1.1.1 Phân loại Cá rô phi Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758) được phân loại như sau: Giới: Animalia (giới động vật) Ngành: Chordata (có dây sống) Lớp: Actinopterygii (lớp phụ cá vây tia) Bộ: Perciformes (cá vược) Họ: Cichlidae Giống: Oreochromis Loài: Oreochromis niloticus Căn cứ vào đặc trưng về tập tính sinh sản và hình thái bên ngoài cá rô phi được phân loại thành ba giống là Tilapia gồm những loài ấp trứng trên vật bám (giá