CC BY
23
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Б. Естествени и хуманитарни науки, т. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018. Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series B. Natural Sciences and the Humanities, Vol. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018.
ИЗПОЛЗВАНЕ НА КЛЪСТЕР АНАЛИЗ ЗА ОЦЕНКА НА ВЛИЯНИЕТО НА ВЪЗРАСТТА ПРИ ПОЛУЧАВАНЕ НА СПЕРМАТА НА ОСНОВАТА НА НЯКОИ ПОКАЗАТЕЛИ НА ЕЯКУЛАТА ПРИ
ХИБРИДНИ НЕРЕЗИ Ивелина Запря нова*, ВелЕка Кунева*,Радка Малинова Аграрен университет - Пловдив
USE OF CLUSTER ANALYSIS FOR: ASSESSMENT OF THE AGE INFLUENCE IN SPERM ACQUISITION ON THE BASIS OF SOME INDICATORS OF THE EJACULATE OF HYBRID BOARS Ivelina Zapryanova*, Velika Kuneva*, Radka Malinova AgricRltural University - Plovdiv
Abstract
The aim of this survey is to assess the influence of age in acquiring the ejaculates and their grouping according to basic indicators of sperm production of terminal boars (Large White x Pietrain), with the help of cluster analysis. The analyzed material consisted of 304 ejaculates, acquired within the period of 2011-2014. The boars were divided into two groups depending on their age of ejaculate acquisition (from 12 to 24 months (n=172), and over 36 months(n=132). A hierarchical cluster analysis was applied in order to identify the similarity and closeness of the individuals, on which basis it was established that the boars of the first age class were grouped in 2 clusters, and of the second class - in one cluster, depending on the indications of volume of the sperm, the concentration, the total concentration, and the motility of the sperms. The application of the cluster analysis defined the similarity and closeness of the individuals and the lines acquired by them, which gives the opportunity to increase the objectiveness in assessing the quality of the ejaculates, as well as to improve their reliability in connection to their use in artificial insemination.
Key words: cluster analysis, boars, sperm, age, dendrogram, ejaculate
ВЪВЕДЕНИЕ
В условията на модерното свиневъдство и провежданата интензивна селекция, разплодниците са обект на строг отбор по произход, конституция, растежни способност и продуктивност на потомството (Venev and Stoikov, 2002). Навлизането на изкуственото осеменяване увеличава многократно ролята на разплодниците в процеса на генетично усъвършенстване на животните. Според авторите на обстоен анализ и преценка се подлагат не само половото поведение, а също така и развитието на половата им система, количеството и качеството на спермата, оплодителната им способност и т.н.
Промените, които настъпват в еякулата в зависимост от възрастта и породата на нерезите се отнасят главно до обема на семенната течност, концентрацията на сперматозоидите и общия брой сперматозоиди с прогресивни движения. Генетичните
различия понякога не позволяват да се осъществи ефективно осеменяване, поради голямата разлика между обема и концентрацията на сперматозоидите при разплодници от различни породи (Szostak, 2003; Kunavongkrit et al., 2005). Клъстер анализът е метод за класификация и йерархия, при който изследваната съвкупност се обособява в определен брой групи, наречени клъстери. Този метод се използва и за оценка на структурата на взаимовръзките между изследваните показатели (Кунева и Тахсин, 2015).
Основна цел на това проучване е чрез прилагане на клъстер анализ да се извърши групиране на базата на основни показатели на спермопродукцията при нерезите.
Проучването включва общо 304 еякулата, получени през периода януари 2011-май 2014 г., добити от 8 разплодни нереза (Large White x Pietrain), отглеждани в свинеферма, намираща се в района около град Пловдив. За целта на изслудването животните бяха разделени в 2 групи спрямо възрастта на получаване на спермата (от 12 до 24 месеца (n=172), и над 36 месеца (n=132).
Еякулатите бяха получени по метода на двойната ръкавица, събирани в градуирана спермосъбирателна чаша, покрита със стерилна марля. Веднага след получаването и филтрирането материалът се преценяваше по количествени и качествени показатели, включващи:
- обем на еякулата (om3),
- концентрация на сперматозоидите (x106 sperm/сш3), измерена в спермодензитометър
- обща концентрация на сперматозоидите в еякулат (х109), изчислена чрез умножението на концентрацията на сперматозоидите по обема на еякулата
- подвижност (%), определена по рутинен начин под микроскоп със стандарто увеличение ( Nikolov et al., 2012).
За индентифициране подобието и близостта на индивидите е използван йерархичен клъстер анализ. Използван е методът на междугруповото свързване (Ward, 1963; Dyuran, Odelly, 1977). Като мярка за сходство е използвано евклидовото междугрупово разстояние
показатели, данните предварително са стандартизирани. Построени са дендрограми, които представят графично групирането по проучваните показатели в отделни клъстери. Обработката беше извършена със софтуерен продукт SPSS version 13.
Показателите на спермата при нерезите както и влиянието на възрастта на разплодниците са описани в предишни наши проучвания ( Zapryanova and Hristev, in press). Беше установено достоверно влияние на разплодника (р<0.001) върху репродуктивната способност. Възрастта на нереза при получаване еякулата оказва значителен ефект върху обема, концентрацията и общата концентрация на спермата (р<0.001), и върху подвижността на сперматозоидите (р<0.05). Нерезите до 12 месечна възраст имат най-малък обем на спермата и най-голяма подвижност на сперматозоидите. С най-малка подвижност се характеризират разплодниците от трета възрастова група.
Отглеждането и използването на нерези с много добри репродуктивни способности, които са активни достатъчно дълго води до толям, положителен икономически ефект (Miclea et al., 2008). Clark et al. (2003) отчитат драматично увеличение на средния брой сперматозоиди от 8 -10 до 14 месечна възраст с незначителни промени след този период. Smital (2009) също наблюдава бързо увеличение на броя на сперматозоидите с напредването на възрастта на нерезите като максимумът е достигнат сравнително късно - 3,5 годишна
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ
) 2 . За да се избегне различието в дименсиите на изследваните
РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ
възраст. Авторите отдават увеличението на количеството на спермата с възрастта основно с растежът и развитието на тестисите.
с 1 а е d s is :а :s
Label Hum +---------+---------+---------+---------+--------+
I т_
5 -
Фиг. 1. Дендрограма на базата на средните междугрупови разстояние при първи възрастов клас
Flg.1. Dendrogram based on the mean between-groups distances for the first age class
На фигура 1 е представена дендрограма на база на средните междугрупови разстояние при първи възрастов клас, а индивидите са групирани в 2 клъстера. Първият клъстер се формира от два подклъстера. Първия подклъстер включва варианти 2 и 4, които са близки по съдържание на обща концентрация и подвижност, към които се присъединява и номер 5. Те са с най - голямо сходство по проучваните признаци, и с най-малко евклидово разстояние между тях. Вторият подклъстер включва варианти 1 и 3, които се отличават с близко сходство по показателите концентрация и подвижност.
Вторият клъстер включва еякулатите на три нереза, както тези с номера 6 и 8 са много близки по параметри обем, концентрация и подвижност, като номер 7 се присъединява към номер 6 на по-късен етап.
ГАЗЕ 0 5 10 15 :о :5 Label ITum +---------+---------+---------+---------+--------+
JI т
Фиг.2. Дендрограма на базата на средните междугрупови разстояние при втори възрастов клас
Flg.2. Dendrogram based on the mean between-groups distances for the second age class
Резултатите от клъстеризацията на индивидите от втори възрастов клас (фиг. 2) показват, че тяхното разпределение е в един основен клъстер въз основа на признаците обем на спермата, концентрация и обща концентрация и подвижност на сперматозоидите. С най-малки евклидови разстояния са индивидите с номера 1 и 2, които са сходни по показателите концентрация и подвижност. На по-късен етап те се обединяват с 3 и 4,които са еднородни по показателя подвижност, а на следващ етап с 6 и 8. Най-отдалечен от останалите индивиди е нерез номер 5, който е с най-голямо междугрупово разстояние.
ИЗВОДИ
Нерезите от първи възрастов клас са групирани в 2 клъстера, а от втори клас в един клъстер, въз основа на признаците обем на спермата, концентрация, обща концентрация и
подвижност на сперматозоидите. Първият клъстер се формира от два подклъстера. Първия подклъстер включва варианти 2 и 4, към които се присъединява и номер 5. Те са с най -голямо сходство по проучваните признаци, и с най-малко евклидово разстояние между тях.
Резултатите от клъстеризацията на индивидите от втори възрастов клас показват, че тяхното разпределение е в един основен клъстер въз основа на проучваните признаци. С най-малки евклидови разстояния са индивидите с номера 1 и 2, които са близки по показателите обща концентрация и подвижност На по-късен етап те се обединяват с 3 и 4, а на следващ етап с 6 и 8. Най-отдалечен от останалите индивиди е нерез номер 5, който е с най-голямо междугрупово разстояние. Групите включват нерезите със сходни качества.
Проведеният клъстерен анализ на база основни показатели на спермопродукцията при нерезите може да се използва като допълващ метод, повишаващ ефективността на преценката на разплодниците за целите на изкуственото осеменяване.
ЛИТЕРАТУРА
Alm K, Peltoniemi OA, Koskinen E, Andersson M, 2006: Porcine field fertility with two
Clark, S. G., D. J. Schaeffer, and G. C. Althouse. 2003. B-mode ultrasonographic evaluation of paired testicular diameter of mature boars in relation to average total sperm numbers. Theriogenology 60:1011-1023.
Dyuran, B., P. Odelly, 1977. Klasterniy analiz. M., Statistika.
Kunavongkrit A, Suriyasomboon A., Lundheim N., Herda T.,W., Einarsson S., 2005. Management and sperm production of boars under differing environmental conditions. Theriogenology, 63, 2: 657-667.
Kuneva V., N. Tahsin, 2015. Izpolzvane na klaster analiz za grupirane i otsenka na razlichni maslodayni hibridi slanchogled. Agraren universitet - Plovdiv, Nauchni trudove, t. LIX, kn. 2, 59-64
Miclea V., M. Zahan, Ilona Gyorgy, Ileana Miclea. 2008. The influence of boar age on ejaculate quality. Bulletin UASVM Animal Science and Biotechnologies, 65(1-2)
Nikolov I., Zh. Baychev, M. Sabev, D. Kazachka, R.Stefanov, P. Parvanov, 2012. Biologichen kontrol i sahranyavane na sperma ot selskostopanski razplodnitsi, Sofia, 141
Smital, J. 2009. Effects influencing boar semen. Anim. Reprod. Sci. 10:335-346.
Szostak B., 2003. Wplyw genotypu, wieku knura i sezonu eksploatacji na wybrane cechy ejakulatow. Zesz. Nauk. Prz. Hod., 68, 2: 147-155.
Venev I., Al. Stoykov, 2002. Genetichni i selektsionni aspekti na razmnozhitelniya protses pri goveda, ovtse i svine, Sagitarius, rr 195
Ward, J. H., 1963. Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association, 58, 236-244
Zapryanova I., Hr. Hristev. Age dynamics of some indices of sperm from terminal boars (in press)
Corresponding authors: e-mail: [email protected], kuneva. [email protected]
