CC BY
24
УДК 636.52/.58:604.6
ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕМЕНИ ГИБРИДНЫХ ОВЕЦ С РАЗЛИЧНОЙ КРОВНОСТЬЮ ПО АРХАРУ
В.А. БАГИРОВ, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник
Б.С. ИОЛЧИЕВ, доктор биологических наук, главный научный сотрудник
Н.А. ЗИНОВЬЕВА, доктор биологических наук, академик РАН, директор (e-mail: n_zinovieva@mail. ru)
Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства им. Л.К. Эрнста, пос. Дубро-вицы, 60, Подольский р-н, Московская обл., 142132, Российская Федерация
Резюме. Сохранение генетических ресурсов in vitro в форме криобанков - приоритетный способ консервации генетических ресурсов. Цель работы - оценка качественных показателей свежеполученного и заморожено-оттаянного семени баранов-производителей разного генетического происхождения. Исследования проводили в ВИЖ им. Л.К. Эрнста в 2014-2016 гг. Изучали сперму баранов-производителей с различной долей кровности по романовской породе и архару: F1 (n=1, 50 % крови архара, получен посредством хирургического осеменения романовской овцы заморожено-оттаянным семенем архара), возвратный кросс BC1 (n=5, 25 % крови архара, получен посредством скрещивания романовских овец с бараном F1), возвратный кросс BC2 (n=5, 12,5 % крови архара, получен посредством скрещивания романовских овец с баранами BC1). В качестве контроля использовали сперму романовского барана (ROM). Все бараны-производители находились в одинаковых условиях кормления и содержания. Для свежеполученного семени доля сперматозоидов с прямолинейным поступательным движением (классы А+В) в группах ROM, F1, BC1 и BC2 составила, соответственно, 93,0±1,7, 92,7±4,0, 90,6±2,4 и 88,9±2,1 %. Криоконсервация приводила к существенному снижению доли сперматозоидов классов A+B во всех группах соответственно до 42,2±1,5, 52,3±8,4, 43,6±3,9 и 42,0±2,8 %. Не было выявлено достоверных различий по показателю доли сперматозоидов с интактными акросомами (значения для свежеполученного семени варьировали от 89,9±2,9 % в BC1 до 96,5±6,7 % в F1, для заморожено-оттаянного - от85,2±2,9 % вBC2до 90,3±8,7% в ROM) и по показателю доли сперматозоидов с поврежденной ДНК (для свежеполученного семени - от 8,6±2,8 % в F1 до 12,7±1,7 % ROM, для заморожено-оттаянного - от 11,6±3,9 % в ROM до 14,8±2,5 % в BC1). Результаты исследования будут использованы при разработке требований к качеству семени баранов-производителей с различной долей кровности по архару для создания криобанков генеративного материала.
Ключевые слова: гибриды романовской овцы и архара, качество семени, криобанки.
Для цитирования: Багиров В.А., Иолчиев Б.С., Зиновьева Н.А. Характеристика качественных показателей семени гибридных овец с различной кровностью по архару // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 5. С. 43-45.
Сохранение генетических ресурсов in vitro в форме криобанков рассматривают сегодня в качестве приоритетного способа их консервации [1]. Подтверждением этому служат результаты анализа, проведенного FAO [2], согласно которым 20 % стран уже имеют полностью действующие in vitro банки биоресурсов животных, а еще 50 % стран планируют их создание в течение ближайших 5 лет.
На сегодняшний день основным генетическим материалом, используемым в программах по сохране-
нию генетических ресурсов животных, служит сперма самцов, что связано с доступностью и легкостью ее получения спермы, возможностью сохранения при низких температурах (криоконсервация) практически неограниченный период времени и широким распространением метода искусственного осеменения в животноводстве [3]. Для большинства видов сельскохозяйственных животных, для которых разработаны и внедрены технологии искусственного осеменения, уже созданы криозащитные среды и протоколы, обеспечивающие достаточно высокий выход функционально полноценных сперматозоидов после замораживания - оттаивания. Однако для диких видов и получаемых на их основе новых селекционных форм существующие протоколы для криоконсервации еще субоптимальны [4].
В качестве одного из перспективных способов генетического совершенствования домашних животных рассматривают гибридизацию с родственными им дикими видами, что позволяет повысить биоразнообразия и привнести в генофонд домашних животных присущие диким видам генетические задатки, представляющие интерес для селекции [5, 6]. С другой стороны, гибридизация домашних и диких видов с последующим поглотительным скрещиванием рассматривается в качестве одной из стратегий реконструкции и восстановлении редких и исчезающих диких видов.
В ВИЖ им. Л.К. Эрнста в рамках работы по созданию новой селекционной формы овец посредством гибридизации домашних овец (Ovis aries) романовской породы и архара (Ovis атътоп) сформирован массив животных с различной долей кровности исходных видов, создан криобанк спермы баранов-производителей [7].
Цель работы - оценка качественных показателей свежеполученного и заморожено-оттаянного семени баранов-производителей.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в ВИЖ им. Л.К. Эрнста в 2014-2016 гг. Изучали сперму баранов-производителей разных типов с различной долей кровности по романовской породе и архару: F1 (n=1, 50 % крови архара, получен посредством хирургического осеменения романовской овцы заморожено-оттаянным семенем архара), возвратный кросс BC1 (n=5, 25 % крови архара, получен посредством скрещивания романовских овец с бараном F1), возвратный кросс BC2 (n=5, 12,5 % крови архара, получен посредством скрещивания романовских овец с баранами BC1). В качестве контроля использовали сперму романовского барана (ROM). Все бараны-производители находились в одинаковых условиях кормления и содержания.
Сбор семени проводили посредством электроэякуляции. Разбавление, криоконсервацию и оттаивание семени осуществляли в соответствии с методикой криоконсервации в гранулах [8, 9]. Для анализа спермы использовали программное обеспечение «Зоосперм 1.0» (ООО «ВидеоТесТ», Санкт-Петербург, Россия), обрабатывающее
100
80 1-
60 .
40
20
0
ROM F1 BC1 BC2 ROM F1 BC1 BC2
СПС ЗОС
Рисунок. Оценка активности сперматозоидов в свежеполученном и заморожено-оттаянном семени баранов: СПС - све-жеполученное семя, ЗОС - заморожено-оттаянное семя; ROM - чистопородный романовский, F1 - гибрид романовской овцы и архара (50 % крови архара), BC1 - возвратный кросс 1 (25 % крови архара), BC2 - возвратный кросс 2 (12,5 % крови архара); ось Y - распределение сперматозоидов по классам, %: A+B - сперматозоиды с быстрым (A) и межденным (B) прямолинейно-поступательным движением; C - сперматозоиды с манежным или колебательным движением; D - неподвижные сперматозоиды: Щ - А + В; □ - С; □ - D.
видеоизображения для распознавания каждого сперматозоида по заданным параметрам и последующей их оценки [10]. Микроскопическую оценку семени проводили по следующим показателям: активность (подвижность), морфометрические показатели, состояние акросом, состояние ДНК в хроматине. Активность сперматозоидов оценивали по доле сперматозоидов с прямолинейным поступательным движением (классы A и B), с манежным или колебательным движением (класс С) и неподвижных сперматозоидов (класс D). Целостность акросом изучали методом дифференциальной окраски «живых» сперматозоидов (классы А+B и С) с использованием набора Дифф-Квик (Россия). Для определения фрагментации ДНК в хроматине изучали наличие разрывов ДНК в «живых» сперматозоидах с помощью акридин-оранжевого теста (АО-тест) с использованием флуоресцентной микроскопии. Индекс фрагментации ДНК (DFI) рассчитывали как отношение количества сперматозоидов с поврежденной ДНК к общему количеству исследованных сперматозоидов, выраженное в процентах. Все названные показатели определяли в свежеполученном разбавленном (СПС) и заморожено-оттаянном семени (ЗОС). Статистический анализ данных проводили с помощью MS Excel.
Результаты и обсуждение. Достоверных различий в активности сперматозоидов в СПС и ЗОС между группами выявлено не было (см. рисунок). Для СПС доля сперматозоидов с прямолинейным поступательным движением (классы А+В) в группах ROM, F1, BC1 и BC2 составила соответственно 93,0±1,7, 92,7±4,0, 90,6±2,4 и 88,9±2,1 %. Кри-оконсервация приводила к существенному (p<0,001) снижению доли сперматозоидов классов A+B во всех группах соответственно до 42,2±1,5, 52,3±8,4,
43,6±3,9 и 42,0±2,8 %. Отмечена тенденция большей криоустойчивости сперматозоидов гибрида F1, что может быть следствием проявления эффекта гетерозиса в первом поколении межвидового скрещивания. Так, эффект гетерозиса по показателю подвижности сперматозоидов наблюдали у кроссбредных хряков по сравнению с исходными родительскими формами. У хряков бельгийский ладрас х дюрок он составил 3,57 % [11], у хряков гермпшир х пьетрен - 1,60 % [12]. У самцов кроликов, полученных от скрещивания пород новозеландская белая х рекс, эффект гетерозиса по показателю активности сперматозоидов составил 2,43 % (р<0,05) [13].
Доля сперматозоидов с нормальной акросомой в свежеполученном семени превышала 90 % у всех обследованных животных. Наблюдали тенденцию повышения доли сперматозоидов с интактной акросомой у барана F1, по сравнению с животными других групп, что также можно рассматривать как проявление гетерозиса. Оценка заморожено-оттаянного семени показала незначительное снижение величины этого показателя во всех исследованных группах, одновременно различия между группами нивелировались. Доля сперматозоидов с поврежденной ДНК была минимальной в свежеполученном семени барана F1, максимальной - у животного романовской породы. Для баранов возвратных кроссов были характерны промежуточные значения величины этого показателя. Цикл замораживания-оттаивания приводил к повышению доли сперматозоидов с поврежденной
Таблица. Оценка свежеполученных сперматозоидов по состоянию акро-сомы и степени фрагментации ДНК
Доля сперматозоидов с интакт- Индекс фрагментации ДНК
Группа ными акросомами, % (DFI), %
СПС I ЗОС СПС I ЗОС
ROM 92,4±5,2 90,3±8,7 12,7±1,7 11,6±3,9
F1 96,5±6,7 88,3±4,7 8,6±2,8 12,7±3,5
BC1 89,9±2,9 86,7±3,5 10,2±1,9 14,8±2,5
BC2 89,2±2,1 85,2±2,9 10,9±1,1 12,3±1,3
исследуемые группы баранов: ROM - чистопородный романовский, F1 - гибрид романовской овцы и архара (50 % крови архара), BC1 - возвратный кросс 1 (25 % крови архара), BC2 - возвратный кросс 2 (12,5 % крови архара)
ДНК во всех группах за исключением чистопородного романовского барана (см. табл.).
Выводы. Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют, что прилитие крови диких видов не оказало существенного влияния на подвижность сперматозоидов - основной показатель, характеризующий качество семени самцов. Доли сперматозоидов с прямолинейным поступательным движением у чистопородного романовского барана (ROM), гибрида F1 романовской овцы и архара и в группах возвратных кроссов с 25 % (BC1) и 12,5 % (BC2) крови архара существенно не различались и находились в пределах 88,9-93,0 %. Криоконсервация приводила к достоверному (p<0,001) снижению доли
подвижных сперматозоидов у животных всех типов, при этом наибольшей криорезистентностью обладало семя гибрида F1 (52,3 % против 42,0-43,6 % в других исследованных группах), что может быть обусловлено эффектом гетерозиса. Существенных различий по показателям доли сперматозоидов с интактными акросомами и доли сперматозоидов с поврежденной ДНК, характеризующим биологическую полноценность семени, между баранами-производителями исследованных групп выявлено не было. Полученные результаты будут использованы при разработке требований к качеству семени баранов-производителей с различной долей кровности по архару для создания криобанков генеративного материала.
Литература.
1. Криобанки соматических клеток как перспективный способ сохранения генетических ресурсов животных / Г.Н. Сингина, Н.А. Волкова, В.А. Багиров, Н.А. Зиновьева // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 6. C. 3-14.
2. Boettcher P.J., Akin O. Current arrangements for national and regional conservation of animal genetic resources //Animal Genetic Resources. 2010. Vol. 47. Pp. 73-83.
3. Role and state of cryopreservation in local cattle breeds / F. Pizzi, D. Duclos, H. Woelders, A. Maki-Tanila // Local cattle breeds in Europe - Development of policies and strategies for self-sustaining breeds. The Netherlands: Wageningen Academic Publishers, 2010. Pp. 78-95.
4. A mule cloned from fetal cells by nuclear transfer/ G.L. Woods, K.L. White, D.K. Vanderwall, G. Li, K.I. Aston, T.D. Bunch, L.N. Meerdo, B.J. Pate//Science. 2003. Vol. 301. Pp. 1063.
5. Hybridization andspeciation/R.J. Abbott, D. Albach, S. Ansell, J.W. Arntzen, S.J.E. Baird, N. Bierne et al. // J. Evol. Biol. 2013. Vol. 26. Pp. 229-246.
6. Сохранение и рациональное использование генофонда животных/В.А. Багиров, Ш.Н. Насибов, П.М. Кленовицкий, С.А. Лесин, В.А. Воеводин, Н.А. Зиновьева, Л.К. Эрнст, В.В. Калашников, В.А. Солошенко//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. № 2. C. 37-40.
7. Establishment of semen bank of wild Ovis species and their hybrids with domestic sheep / V. Bagirov, B. lolchiev, M. Zhilinskij, P. Klenovitskij, N. Zinovieva // Reproduction in Domestic Animals. 2016. Vol. 51 (2). Pp. 72-73. doi: 10.1111/rda.12801.
8. Лесин С. А. Криоконсервация семени для сохранения и рационального использования биоразнообразия овец: дис. ... канд. биол. наук. Дубровицы, 2010. 105 с.
9. Методы получения и криоконсервации семени для сохранения генетических ресурсов животных/ Ш.Н. Насибов, В.А. Воеводин, В.А. Багиров, Б.С. Иолчиев, П.М. Кленовицкий, Ф.С. Амиршоев, С.А. Лесин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2010. № 4 (18). С. 139-141.
10. Компьютерная технология для оценки семени животных / Б.С. Иолчиев, В.А. Багиров, П.М. Кленовицкий, В.П. Кононов, Ш.Н. Насибов, В.А. Воеводин//Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. C. 54-56.
11. Heterosis of some sperm production traits in hybrid boars / L. Houska, R. Siler, J. Pavlik, J. Bazant //Ann Genet Sel Anim. 1982. Vol. 14 (4). Pp. 570. doi: 10.1186/1297-9686-14-4-570.
12. Wysokinska A., Kondracki S. Assessment of the effect of heterosis on semen parameters of two-breed crosses of Duroc, Hampshire and Pietrain boars//Archiv Tierzucht. 2013. Vol. 56 (7). Pp. 65-74.
13. El-Tarabany M.S., El-Bayomi K., Abdelhamid T. Semen Characteristics of Purebred and Crossbred Male Rabbits // PLoS ONE. 2015. Vol. 10(5). e0128435. doi:10.1371/journal.pone.0128435. URL: http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/ journal.pone.0128435(дата обращения 02.06.2017).
CHARACTERISTICS OF QUALITY PARAMETERS OF SEMEN DERIVED FROM HYBRID RAMS
WITH DIFFERENT BLOOD RATIO FOR ARGALI
V.A. Bagirov, B.S. Iolchiev, N.A. Zinovieva
L.K. Ernst All-Russian Research Institute of Animal Husbandry, pos. Dubrovitsy, 60, Podol'skii r-n, Moskovskaya obl., 142132, Russian Federation
Abstract. Saving of genetic resources in vitro in the form of cryobanks is the priority method for conservation of genetic resources. The aim of this work was to evaluate the quality characteristics of freshly derived and frozen-thawed semen of rams of different genetic origin. The investigation was carried out in the L.K. Ernst All-Russian Research Institute of Animal Husbandry in 2014-2016. As the material for our study we used the semen, which was derived from rams, having the different blood ratio for Romanov breed and argali: F1 (n = 1, 50 % of argali blood; it was obtained by surgical insemination of Romanov sheep with frozen-thawed semen of argali), backcross BC1 (n = 5, 25 % of the argali blood; obtained by crossing Romanov sheep with F1 ram), backcross BC2 (n = 5, 12.5 % of argali blood; obtained by crossing Romanov sheep with BC1 rams). The sperm of the Romanov ram (ROM) was used as a control. All rams had the identical feeding and maintenance conditions. For freshly derived semen, the ratio of spermatozoa with straight forward movement (classes A+B) in groups ROM, F1, BC1 and BC2 was, respectively, (93.0 ± 1.7), (92.7 ± 4.0), (90.6 ± 2.4) and (88.9 ± 2.1) %. Cryopreservation led to a significant decline in the proportion of spermatozoa of A+B classes in all groups, respectively, to (42.2 ± 1.5), (52.3 ± 8.4), (43.6 ± 3.9) and (42.0 ± 2.8) %. We did not observed the significant differences in the ratio of spermatozoa with intact acrosome (the values for freshly derived semen ranged from (89.9 ± 2.9) % in BC1 to (96.5 ± 6.7) % in F1; for the frozen-thawed semen - from (85.2 ± 2.9) % in BC2 to (90.3 ± 8.7) % in ROM) and in the ratio of spermatozoa with damaged DNA (the values for freshly derived semen ranged from (8.6 ± 2.8) % in F1 to (12.7 ± 1.7) % in ROM; for frozen-thawed semen - from (11.6 ± 3.9) % in ROM to (14.8 ± 2.5) % in BC1). Our data will be used to develop quality requirements for semen, derived from rams with different blood ratio for argali to create cryobanks of generative material.
Keywords: hybrids of Romanov sheep and argali, semen quality, cryobanks.
Author Details: V.A. Bagirov, D. Sc. (Biol.), corresponding member of the RAS, chief research fellow; B.S. lolchiev, D. Sc. (Biol.), chief research fellow; N.A. Zinovieva, D. Sc. (Biol.), member of the RAS, director (e-mail: [email protected]). For citation: Bagirov V.A., lolchiev B.S., Zinovieva N.A. Characteristics of Quality Parameters of Semen Derived from Hybrid Rams with Different Blood Ratio for Argali. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2017. Vol. 31. No. 5. Pp. 43-45 (in Russ.).
