Ảnh minh họa: Internet

Vi tảo nắm giữ những vai trò đặc biệt quan trọng, không thay thế trong sản xuất giống các đối tượng nuôi trồng thủy sản. Với đặc điểm giá trị dinh dưỡng tế bào rất cao, vi tảo được ứng dụng làm nguồn thức ăn trực tiếp và gián tiếp trong sản xuất giống tôm he cũng như nhiều đối tượng cá biển, thân mềm khác. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vi tảo chứa hàm lượng protein cao khoảng 30-40%, lipid 10-20% và carbohydrate chiếm khoảng 5-15% trọng lượng khô tế bào (dw). Đặc biệt, các acid béo không no đa nối đôi mạch dài (long-chain PUFA) như docosahexaenoic acid (DHA), eicosapentaenoic acid (EPA), arachidonic acid (ARA), amino acid thiết yếu, vitamin và các chất bổ dưỡng khác được tìm thấy trong hầu hết các loài vi tảo với một hàm lượng cao. Bên cạnh đó, kích thước tế bào vi tảo nhỏ bé từ vài cho tới vài chục micrometer phù hợp với cỡ miệng cũng như tập tính ăn lọc của các ấu trùng động vật thủy sản, đặc biệt là ấu trùng tôm.  Trong sản xuất giống tôm và động vật thân mềm, tảo silic được ứng dụng một cách phổ biến nhất bởi cấu tạo lớp vỏ tế bào từ silicate dễ dàng cho ấu trùng tiêu hóa và hấp thu.

Trên thế giới và ở Việt Nam, nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy để nâng cao năng suất và giá trị dinh dưỡng vi tảo là hướng đi nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Cũng giống như hầu hết các sinh vật sản xuất khác, sinh trưởng và thành phần sinh hóa nội bào của vi tảo phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường sống, đặc biệt là ánh sáng. Ánh sáng là một trong ba nguồn năng lượng đầu vào chính cho quá trình quang hợp của vi tảo. Vi tảo cần ánh sáng cho giai đoạn quang hóa để tạo ra (ATP) Adenosine triphosphate, (NADPH) Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase và cũng cần bóng tối cho giai đoạn sinh hóa tổng hợp các phân tử cần thiết cho sự phát triển. Mỗi loài vi tảo khác nhau có các thành phần khác nhau về sắc tố quang hợp. Điều đó dẫn tới sự khác nhau về độ rộng quang phổ có thể được sử dụng trong quá trình quang hợp ở vi tảo. Hay nói cách khác, ảnh hưởng của ánh sáng lên sinh trưởng, phát triển và thành phần sinh hóa tế bào vi tảo dưới ba góc độ là cường độ ánh sáng, quang phổ màu, và chu kì quang.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cường độ ánh sáng ảnh hưởng một cách trực tiếp và là yếu tố quyết định đến hiệu suất quá trình quang hợp, kết quả là sinh trưởng/sinh khối quần thể vi tảo. Luôn tồn tại một khoảng cường độ ánh sáng mà ở đó, hiệu suất quang hợp của vi tảo đạt đến trạng thái cực đại. Khoảng cường độ ánh sáng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng/loài  vi  tảo,  các  điều  kiện  môi  trường sống như nhiệt độ, CO2, muối dinh dưỡng... Bên cạnh đó, quá trình thích nghi của vi tảo trong từng điều kiện môi trường sống cụ thể về cường độ ánh sáng dẫn đến những thay đổi trong một số phản ứng sinh lý nội bào, sinh tổng hợp protein, lipid thay đổi về sắc tố đưa đến những thay đổi về thành phần sinh hóa tế bào.

Bên cạnh cường độ chiếu sáng thì chu kì quang cũng có những ảnh hưởng rất lớn tới sinh trưởng quần thể và thành phần sinh hóa vi tảo. Về mặt nguyên lý, có hai phản ứng  riêng biệt trong quá trình quang hợp vi tảo. Cụ thể, phản ứng trong pha sáng xảy ra trên lớp màng của lục lạp tại đó, năng lượng ánh sáng được chuyển hóa thành nguồn hóa năng dưới dạng NADPH, và hợp chất cao năng lượng ATP. Kế tiếp là phản ứng trong pha tối xảy ra trong chất nền của lục lạp, còn gọi là quá trình hoạt hóa enzyme, (chu trình Calvin-Benson). Do đó, bất kì sự thiếu hụt của một trong hai pha sáng – tối này đều cản trở quá trình sinh trưởng của vi tảo. Điểm nổi bật trong các nghiên cứu ảnh hưởng chu kì quang trên vi tảo, các nhà nghiên cứu thường quan tâm nhiều hơn đến thành phần sinh hóa tế bào vi tảo. Theo đó, nhiều bằng chứng từ các công trình nghiên cứu chỉ ra rằng, chu kì quang là một trong những yếu tố quyết định đến thành phần sinh hóa, hàm lượng sắc tố, sinh tổng hợp lipid và thành phần các acid béo.

Với lợi thế về tài nguyên diện tích mặt nước lớn, đường bờ biển dài hơn 3,260 km, điều kiện khí hậu thuận lợi, và truyền thống lâu đời trong canh tác nông – lâm – ngư nghiệp, nuôi trồng thủy sản Việt Nam đã và đang được định hướng là một trong những ngành kinh tế đặc biệt quan trọng trong cơ cấu nền kinh tế quốc gia. Trong đó, tôm lợ mặn là một trong số các đối tượng chủ lực biểu hiện ở cả tổng sản lượng nuôi và giá trị kinh tế. Tảo silic biển, Thalassiosira weissfl ogii được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất giống tôm thẻ chân trắng ở Việt Nam. Nghiên cứu nâng cao năng suất và giá trị dinh dưỡng vi tảo phục vụ sản xuất giống tôm là hướng đi rất quan trọng, có ý nghĩa thiết thực góp phần thúc đẩy ngành tôm ngày càng phát triển. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm tìm hiểu ảnh hưởng của các điều kiện chiếu sáng lên kết quả quá trình nuôi cấy T. weissfl ogii, từ đó có những đề xuất góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững và hiệu quả ngành nuôi trồng thủy sản nước nhà.

Kết quả nghiên cứu này đưa đến kết luận chu kì quang và cường độ ánh sáng ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng quần thể T. weissfl ogii. Ở khía cạnh tác động của chu kì quang, trong các điều kiện nuôi cấy có cường độ ánh sáng thấp, sinh trưởng quần thể vi tảo sẽ tăng khi tăng thời gian chiếu sáng. Trong khi đó, ở điều kiện nuôi cấy cường độ chiếu sáng cao, khi tăng thời gian chiếu  sáng  từ  mức  thấp  lên  trung  bình  sinh trưởng quần thể tăng nhẹ, và giảm khi tiếp tục tăng thời gian chiếu sáng. Xu hướng tác động này diễn ra tương tự ở khía cạnh tác động của cường độ chiếu sáng. Mối  tương tác giữa  cường độ  chiếu sáng và chu kì quang lên sinh trưởng quần thể được biểu hiện một cách rõ ràng và có ý nghĩa thống kê cao.Việc tăng cường độ và thời gian chiếu sáng trong chu kì quang làm gia tăng tích lũy các axit béo no, axit béo không no một nối đôi, triacylglycerol. Ngược lại, hàm lượng EPA và DHA giảm khi gia tăng điều kiện chiếu sáng trong một số trường hợp cụ thể. Mối tương tác giữa cường độ chiếu sáng và chu kì quang lên thành phần sinh hóa vi tảo T. weissfl ogii chưa được thể hiện rõ ràng.Ứng dụng kết quả nghiên cứu này đưa đến hướng lựa chọn cường độ chiếu sáng và chu kì quang trong nuôi cấy T. weissfl ogii ở mức trung bình (100-125  μE/m2/s và 18hL:6hD) đem lại hiệu quả nuôi cấy và tiết kiệm nguồn năng lượng.