Ocena funkcjonalnych i strukturalnych zmian plemników knura podczas przechowywania nasienia w stanie płynnym z uwzględnieniem polimorfizmu genów CD9,DAZL, ESR2 i PIWIL4 oraz grupy genetycznej
Ładowanie...
Data
2024
Tytuł czasopisma
ISSN czasopisma
Tytuł tomu
Wydawca
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Abstrakt
Inseminacja w hodowli świń ma już ponad 50 letnią historię i spośród dostępnych technologii reprodukcyjnych jest metodą w największym stopniu wykorzystywaną w doskonaleniu postępu genetycznego. W przypadku trzody chlewnej nasienie kriokonserwowane ma niewielkie zastosowanie, a przyczyną tego jest duża wrażliwość plemników knura na szok chłodowy, wiązana ze składem błony plazmatycznej tych gamet, ulegającej strukturalnemu uszkodzeniu. Stąd też nasienie samców tego gatunku zwierząt przechowywane jest głównie w stanie płynnym, a jego przydatność do wykorzystania ograniczona jest zazwyczaj do kilkunastu dni i zależy od wielu czynników środowiskowych i genetycznych.
Celem pracy było określenie zmian strukturalno-funkcjonalnych plemników przechowywanych w stanie płynnym z uwzględnieniem polimorfizmu genów CD9, DAZL, ESR2 i PIWIL4 oraz rasy/grupy genetycznej knurów. Badania przeprowadzono na 195 knurach ras/grup genetycznych: duroc, duroc × pietrain, pbz, PIC oraz wbp w wieku od 18 do 36 miesięcy. Po pobraniu i rozrzedzeniu nasienia w rozcieńczalnikach Vitasem LD oraz Gedil przechowywano je w tubach w temperaturze 16 °C. Pierwszego dnia badań wykonano preparaty morfologiczne (eozyna – nigrozyna) określając odsetek plemników żywych i z nieuszkodzonym akrosomem, procent plemników z wadami morfologicznymi głównymi i podrzędnymi. W 1., 3., 5. i 7. dniu określano procent plemników o ruchu postępowym na stoliku Bloma, ruchliwość plemników (system CASA), ocenę integralności błony komórkowej i aktywności mitochondriów plemników na podstawie barwienia fluorescencyjnego (fluorochromy SYBR-14 i PI, JC-1), oraz integralności akrosomów (lektyna PNA). Analizę genetyczną knurów wykonano na wyizolowanym z plemników DNA, identyfikując polimorfizmy wybranych genów metodą PCR–RFLP. wybranych genów metodą PCR–RFLP. Przeprowadzone badania wykazały, że czas konserwacji miał istotny wpływ na ruchliwość plemników ocenianą metodą tradycyjną na stoliku Bloma i za pomocą systemu CASA, integralność błony komórkowej i akrosomu oraz aktywność mitochondriów plemników. Wraz z upływem czasu konserwacji oceniane wskaźniki charakteryzujące kinetykę i żywotność plemników oraz integralność błony komórkowej ulegały wyraźnemu pogorszeniu. Skłania to do wykonywania zabiegów inseminacyjnych, o ile to możliwe, nasieniem mającym krótszy okres przechowywania. W przypadku różnych wskaźników wykazano istotne różnice między wariantami polimorficznymi genów, z wyjątkiem genu PIWIL4. Stwierdzono jednocześnie istotny wpływ rasy/grupy genetycznej na kształtowanie się tych cech, co nie pozwala na jednoznaczną preferencję nasienia knurów z daną formą polimorficzną do konserwacji w stanie płynnym. Najwyższymi wartościami analizowanych wskaźników w czasie przechowywania, z wyjątkiem wysokiej aktywności mitochondriów, ogólnie charakteryzowały się knury linii PIC, a najniższymi knury rasy wbp, u których między pierwszym a ostatnim dniem wystąpiły największe różnice. Wykazane pozytywne zależności między procentowym udziałem plemników o ruchu postępowym ocenianym szacunkowo pod mikroskopem a wskaźnikami charakteryzującymi ruchliwość plemników, integralność ich błony komórkowej i aktywność mitochondriów wskazują na pełną przydatność powszechnie wykorzystywanej metody w praktyce laboratoryjnej do określania jakości nasienia i kwalifikacji ejakulatów do dalszego wykorzystania w inseminacji.
Insemination in pig breeding has a history of more than 50 years, and of the available reproductive technologies, it is the method most used in improving genetic progress. In the case of pigs, cryopreserved semen has little use, and the reason for this is the high sensitivity of boar sperm to cold shock, linked to the specific composition of the plasma membrane of these gametes, which undergoes structural damage. Hence, the semen of males of this animal species is mainly stored in a liquid state, and its suitability for use is usually limited to several days and depends on a many of environmental and genetic factors. The aim of the study was to determine the structural and functional changes of liquid-stored spermatozoa taking into account the polymorphism of CD9, DAZL, ESR2 and PIWIL4 genes and the breed/genetic group of boars. The study was conducted on 195 boars of the breed/genetic group: Duroc, Duroc × Pietrain, Polish Landrace, PIC and Polish Large White, aged 18 to 36 months. Semen, after collection and dilution in Vitasem LD and Gedil diluents, was stored in tubes at 16 °C. On the first day of the study, morphological preparations (eosin - nigrosin) were made, determining the percentage of spermatozoa alive and with intact acrosome, the percentage of spermatozoa with major and minor morphological defects. On days 1., 3., 5. and 7., the percentage of spermatozoa with progressive movement on Blom's table, sperm motility (CASA system), assessment of sperm cell membrane integrity and mitochondrial activity by fluorescent staining (fluorochromes: SYBR-14 and PI, JC-1), and acrosome integrity (PNA lectin) were determined. Genetic analysis of the studied boar groups was performed on DNA isolated from spermatozoa, identifying polymorphisms of the chosen genes by PCR-RFLP. The study showed that preservation time had a significant effect on sperm motility assessed by the traditional method on Blom's table and with the CASA system, as well as on the integrity of the cell membrane and acrosome, and sperm mitochondrial activity. With the passing of time, the evaluated indicators characterizing sperm kinetics and viability and cell membrane integrity deteriorated markedly. This induce to perform insemination procedures, if possible, with semen having a shorter storage period. Significant differences between polymorphic variants of genes were shown for various indicators, with the exception of the PIWIL4 gene. At the same time, a significant effect of breed/genetic group on the formation of these traits was found, which does not allow a clear preference of boar semen with a particular polymorphic form for liquid preservation. The highest values of the analyzed indices during storage, with the exception of high mitochondrial activity, were generally characterized by boars of the PIC line, and the lowest by boars of the Polish Large White breed, in which the greatest differences occurred between the first and last days. The demonstrated positive correlations between the percentage of spermatozoa with progressive motility estimated under the microscope and indices characterizing sperm motility, the integrity of their cell membranę and mitochondrial activity indicate the full usefulness of the commonly used method in laboratory practice for determining semen quality and qualifying ejaculates for further use in insemination.
Insemination in pig breeding has a history of more than 50 years, and of the available reproductive technologies, it is the method most used in improving genetic progress. In the case of pigs, cryopreserved semen has little use, and the reason for this is the high sensitivity of boar sperm to cold shock, linked to the specific composition of the plasma membrane of these gametes, which undergoes structural damage. Hence, the semen of males of this animal species is mainly stored in a liquid state, and its suitability for use is usually limited to several days and depends on a many of environmental and genetic factors. The aim of the study was to determine the structural and functional changes of liquid-stored spermatozoa taking into account the polymorphism of CD9, DAZL, ESR2 and PIWIL4 genes and the breed/genetic group of boars. The study was conducted on 195 boars of the breed/genetic group: Duroc, Duroc × Pietrain, Polish Landrace, PIC and Polish Large White, aged 18 to 36 months. Semen, after collection and dilution in Vitasem LD and Gedil diluents, was stored in tubes at 16 °C. On the first day of the study, morphological preparations (eosin - nigrosin) were made, determining the percentage of spermatozoa alive and with intact acrosome, the percentage of spermatozoa with major and minor morphological defects. On days 1., 3., 5. and 7., the percentage of spermatozoa with progressive movement on Blom's table, sperm motility (CASA system), assessment of sperm cell membrane integrity and mitochondrial activity by fluorescent staining (fluorochromes: SYBR-14 and PI, JC-1), and acrosome integrity (PNA lectin) were determined. Genetic analysis of the studied boar groups was performed on DNA isolated from spermatozoa, identifying polymorphisms of the chosen genes by PCR-RFLP. The study showed that preservation time had a significant effect on sperm motility assessed by the traditional method on Blom's table and with the CASA system, as well as on the integrity of the cell membrane and acrosome, and sperm mitochondrial activity. With the passing of time, the evaluated indicators characterizing sperm kinetics and viability and cell membrane integrity deteriorated markedly. This induce to perform insemination procedures, if possible, with semen having a shorter storage period. Significant differences between polymorphic variants of genes were shown for various indicators, with the exception of the PIWIL4 gene. At the same time, a significant effect of breed/genetic group on the formation of these traits was found, which does not allow a clear preference of boar semen with a particular polymorphic form for liquid preservation. The highest values of the analyzed indices during storage, with the exception of high mitochondrial activity, were generally characterized by boars of the PIC line, and the lowest by boars of the Polish Large White breed, in which the greatest differences occurred between the first and last days. The demonstrated positive correlations between the percentage of spermatozoa with progressive motility estimated under the microscope and indices characterizing sperm motility, the integrity of their cell membranę and mitochondrial activity indicate the full usefulness of the commonly used method in laboratory practice for determining semen quality and qualifying ejaculates for further use in insemination.
Opis
Słowa kluczowe
knur - plemniki, sperma - konserwowanie, polimorfiz genetyczny - badania, Duroc (rasa świń) - hodowla, Pietrain (rasa świń) - hodowla, Polska biała zwisłoucha (rasa świń hodowla), błona komórkowa - badania
Cytowanie
Kwita, E. (2024). Ocena funkcjonalnych i strukturalnych zmian plemników knura podczas przechowywania nasienia w stanie płynnym z uwzględnieniem polimorfizmu genów CD9,DAZL, ESR2 i PIWIL4 oraz grupy genetycznej. Szczecin, 116 k. (Niepublikowana praca doktorska)
https://hdl.handle.net/20.500.12539/2452