Порівняльна характеристика розмірів сперміїв кнурів різних генотипів

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 636. 4. 082. 453. 5

Порівняльна характеристика розмірів сперміїв кнурів різних генотипів

В.О. Мельник, кандидат біологічних наук

О.О. Кравченко, кандидат сільськогосподарських наук

Миколаївський державний аграрний університет

Досліджено породні особливості морфологічних розмірів складових сперміїв кнурів, що пов'язані з біологічною функцією сперміїв. Встановлено вірогідну різницю в площі зовнішньої поверхні та об'єму сперміїв в залежності від генотипу кнурів-плідників. Вираховано коефіцієнт відношення площі загальної поверхні сперміїв до їх об'єму.

Кнури-плідники, спермії, площа та об'єм складових частин сперміїв

Исследованы породные особенности морфологических размеров составных спермиев хряков, которые взаимосвязаны с биологической функцией спермиев. Установлена достоверная разница в площади внешней поверхности и объема спермиев в зависимости от генотипа хряков-производителей. Вичислен коефициент отношения площади общей поверхности спермиев к их объему.

Хряки-производители, спермии, площадь и объем составных частей спермиев

Studied the morphological features of breed components size boar spermatozoa associated with biological function of spermatozoa. Found significant differences in external surface area and volume of spermatozoa depending on the genotype of breed boars. Calculates the ratio of the total surface area of spermatozoa to their volume.

Вreed boars, spermatozoa, area and volume of parts spermatozoa

Штучне осіменіння свиноматок з використанням сперми кнурів після зберігання протягом 3-12 діб на сьогодні - головний важель створення промислового конкурентноспроможного свинарства. Впроваджена технологія штучного осіменіння самок з використанням замороженої сперми плідників, яка розроблена українськими вченими [1, 3, 4].

Всі племінні ремонтні кнурці, які закупляються з племінних господарств повинні проходити суворий відбір у відповідності з вимогами інструкції та програми оцінки як за власною продуктивністю так і за оцінкою потомків. Особлива увага приділяється якості спермопродукції, завдяки цьому аналізу і відбору докорінно покращується якість кожного покоління кнурців. Тому проблема підвищення якості та кількості спермопродукції кнурів-плідників, запліднюючої здатності сперміїв на базі комплексної оцінки морфологічних показників, фізіологічної функції та біохімічних властивостей сперми досить актуальна [2, 5].

Знання впливу породи та індивідуальних особливостей кнурів-плідників на якість сперми, запліднюючу здатність та морфологію сперміїв має велике значення для організації ефективного відтворення, для розробки технологічних прийомів обробки і зберігання сперми. Сперма племінних кнурів-плідників, яка застосовується при штучному осіменінні та поступає в продажу, повинна відповідати жорским технологічним ветеринарним вимогам та генетичним якостям.

Не дивлячись на проведення великої кількості досліджень спрямованих на покращення довготривалого зберігання сперміїв, але деякі спермії не витримують процедури технології розбавлення та впливу розріджувачів. Причини загибелі сперміїв не відомі в повній мірі [2, 3, 4].

Завданням технології зберігання - є оптимізація швидкості охолодження, щоб довести до мінімуму загибель сперміїв внаслідок зниження температури та утворення гіпертонічних розчинів. При оптимальних умовах розрідження та охолодження спермії повинні зберегти рухливість та запліднюючу здатність. В значній мірі це залежить від величини відношення зовнішньої поверхні сперміїв до їх об'єму, що обумовлює швидкість руху води та осмотично активних речовин через плазматичні та і акросомальні мембрани складових частин сперміїв [3, 4].

Метою роботи було вивчення особливостей лінійних розмірів, площини поверхні та об'ємів складових частин сперміїв у взаємозв'язку з породними і індивідуальними особливостями кнурів-плідників. Дослідження були направлені на поглиблення науково-теоретичних знань та практичних розробок нових прийомів ефективного використання спермопродукції, способів оцінки якості сперми, технологічних прийомів роботи зі спермою кнурів при розрідженні, охолодженні та зберіганні та штучному осіменінні свиноматок.

Матеріали і методика досліджень

осіменіння свиноматка кнур плідник

Породні, морфологічні особливості розмірів сперміїв вивчали зі сперми 82 кнурів-плідників, яку одержували на штучну вагіну або мануально в умовах племзаводів «Техмет-Юг» та «Миг-Сервіс-Агро». Препарат для вимірювання сперміїв готували після розрідження свіжоодержаної сперми 1,0% розчином натрію бікарбонату. Розріджену сперму наносили на предметне скло і накривним скельцем робили притиснуту краплю. Для запобігання підсихання сперми по краях накривного скельця наносили тонкий шар вазеліну. Вимірювання складових сперміїв проводили при збільшенні у 600Ч за допомогою окулярмікрометру. Від кожного кнура в препараті вимірювали по 100 сперміїв, які мали прямолінійне просторове положення у нефіксованому стані, без фарбування.

Морфологічний аналіз за розмірами проводили за показниками довжини, ширини та товщини складових частин сперміїв, з наступним підрахунком площин, об'ємів складових і сперміїв в цілому. Умовно за формою головку спермія прийняли, як овальну пластинку, шийку та тіло за формою циліндра, а хвостик - конуса.

Статистичну обробку цифрового матеріалу виконували стандартним біометричним методом з використанням ПЕОМ у форматі табличного редактора Microsoft Excel. Вірогідність одержаних величин та відмінностей між групами визначали за допомогою критеріїв Стьюдента при трьох рівнях значимості “р” (0,05; 0,01; 0,001).

Результати досліджень. Спермії це вузькоспеціалізовані репродуктивні клітини, які мають диференційовані органоїди, гетерогенну біологічну структуру, важливим елементом якої є мембранний апарат здатний здійснювати осмотичний і дифузний обмін та реагувати на температурні перепади оточуючого середовища. Крім зовнішньої оболонки спермія в обміні осмотично активних речовин приймає участь і мембранний апарат органоїдів та ендоплазматична сітка. Тому знання про структурні розміри, біологічну функцію складових частин сперміїв є корисним для розробки методів їх зберігання на основі використання явища анабіозу.

Породні особливості площини зовнішньої поверхні та об'єму сперміїв кнурів порід велика біла (ВБ), червона білопояса (ЧБП), дюрок української селекції (ДУС), українська м'ясна (УМ) та ландрас (Л) наведено в табл. 1, 2.

Наведені дані таблиці 1 свідчать, що головка сперміїв, яка включає в себе акросому, ядро, цитоплазму і плазматичну мембрану в середньому по п'яти досліджуємим породам має середню площу зовнішньої поверхні 85,8 мкм2. Найбільшу поверхню головки спермія мають кнури породи ВБ - 96,7 мкм2, а найменшу - ландрас - 69,7 мкм2, різниця складає 27,0 мкм2 (28%) та УМ відповідно 73,6 мкм2 - 23,1 мкм2 (24%). У відсотковому відношенні головка за площею в середньому займає 45,6% від всієї площини спермія.

Таблиця 1

Породна характеристика площи складових сперміїв кнурів

Шийка спермія коротка (0,79-0,92 мкм), тонка (0,54-0,67 мкм) структура яка з'єднує головку з тілом і є найбільш вразливою та ломкою частиною. Шийка виконує функцію кінетичного центру активації рухливості сперміїв. В нижній частині шийки розташована поперечно орієнтована по відношенню до ядра проксимальна центріоль. Дистальна центріоль орієнтована в напрямку осі хвоста спермія. Проксимальна центріоль складається з 9 мікротрубочок, вони дають початок фібрилярним структурам тіла і хвостика. В середньому площа поверхні шийки дорівнює 3,10 мкм2, з коливаннями від 2,88 мкм2 у кнурів породи ЧБП до 3,29 мкм2 у ДУС. У загальній площі спермія в середньому площа шийки складає 1,6%, з коливаннями від 1,4% (ВБ) до 1,9% (Л) відповідно по породам.

Тіло або середня частина спермія довге (11,4-13,1 мкм) має симетричну будову, товщиною 1,05-1,2 мкм починається від шийки і продовжується до кінця мітохондріального чехлика. Чехлик утворює три спіралі навколо осьового комплексу фібріл і дає початок хвостика. Осьовий комплекс тіла складається з 9-ти товстих фібріл зовнішнього шара, 9-ти тонких фібріл внутрішнього та 2-х тонких центральних фібріл. Об'єм всіх мітохондрій складає біля 80% від загального об'єма тіла спермія це джерело енергетичного матеріалу, витрачаємого сперміями для руху.

В середньому зовнішня площа тіла сперміїв дорівнює 43,5 мкм2, з коливаннями від 38,1 мкм2 у сперміїв породи УМ - до 49,5 мкм2 у сперміїв кнурів ВБ. У загальній поверхні сперміїв, тіло в середньому займає 23,1%.

Хвостик є рушийним апаратом спермія довжиною від 30,0 до 33,4 мкм. Осьовий комплекс хвостика переходить з тіла і не змінюється, тоньшають тільки фібрили зовнішнього шара. Хвостик здійснює ритмічні, хвильоподібні рухи по спіралі, при цьому хвиля розповсюджується від основи тіла до кінця хвостика, що забезпечує прямолінійний поступальний рух спермія.

За площиною зовнішньої поверхні хвостик займає друге місце після головки і в середньому дорівнює 55,9 мкм2, що складає 29,7%. Найбільша площа поверхні хвостика сперміїв у кнурів породи ВБ - 58,8 мкм2, а найменша - 53,4 мкм2 у ДУС та ландрас.

Загальна площа поверхні сперміїв по досліджуємим породам кнурів в середньому складає 188,3 мкм2, найбільша поверхня сперміїв була у кнурів породи ВБ - 207,7 мкм2, а найменша - 167,1 мкм2 у ландрасів. Вище наведене дає підставу стверджувати, що за площиною зовнішньої поверхні спермії кнурів різних порід мають відмінності, що необхідно враховувати при технологічних операціях зі спермою.

Об'єм сперміїв кнурів як найбільш важливий показник розмірів дозволяє зробити повну характеристику параметрів складових статевих клітин (табл. 2).

Середній об'єм головки сперміїв кнурів по пяти досліджуємих породах складає 37,9 мкм3, з коливанням від 27,97 мкм3 у кнурів породи ландрас до 44,26 мкм3 у ЧБП. Об'єм головки займає найбільшу частку в загальному об'ємі сперміїв від 57,3% у ландрасів до 64,9% у ЧБП. Нами встановлена висока достовірна різниця за обємом головки сперміїв у кнурів породи ВБ в порівнянні з УМ та ландрас (р<0,001).

Таблиця 2

Порівняльна характеристика об'ємів складових сперміїв кнурів різних генотипів,

Примітки: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001

Шийка за об'ємом найменша структура спермія і в середньому має - 0,25 мкм3, з породними відхиленнями від 0,20 мкм3 у кнурів породи УМ до 0,28 мкм3 - ВБ відповідно (р<0,01).

Тіло за об'ємом в середньому дорівнює 12,39 мкм3, що відповідає - 20,2% в загальному об'ємі сперміїв. Нами встановлено, що найбільший об'єм тіла притаманний сперміям кнурів породи ВБ - 14,94 мкм3, що достовірно (р<0,001) перевищує цей показник у кнурів породи УМ - 10,04 мкм3, Л - 11,02 мкм3 та ЧБП - 12,32 мкм3.

Об'єм хвостика в середньому був 10,61 мкм3, що дорівнює 17,3% в загальному об'ємі сперміїв. Встановлена достовірна різниця (р<0,01) цього показника між сперміями кнурів ВБ та УМ і Л.

Середній загальний об'єм сперміїв кнурів досліджуємих порід становив 61,16 мкм3. Встановлена достовірна різниця за цим показником у кнурів породи ВБ в порівнянні з породою ДУС - 60,74 мкм3 (р<0,01), породою УМ - 50,4 мкм3 (р<0,001) та Л - 48,82 мкм3 (р<0,001).

Маленький об'єм головки, тіла, хвостика і взагалі сперміїв кнурів породи УМ та Л може слугувати породною ознакою.

Для успішних технологічних маніпуляцій з спермою кнурів досить важливо враховувати показник відношення загальної площини поверхні сперміїв до їх об'єму, який в середньому був - 3,08, з породними коливаннями від 2,91 у кнурів ЧБП до 3,42 у ландрасів. Збільшення цього показника вказує на підвищення чутливості сперміїв до технологічних процесів під час розрідження, еквілібрації, охолодження та зберігання спермопродукції. Так для порівняння ми вирахували відношення загальної поверхні сперміїв бугаїв до їх об'ємів - коефіцієнт становить - 1,4-1,25, що в деякій мірі пояснює технологічну стійкість сперміїв бугая при охолодженні та нагріванні, а також швидкості руху осмотично активних речовин через цитоплазматичні мембрани.

Висновки

Встановлено породну особливість площини загальної поверхні сперміїв кнурів, яка найбільша була у породи велика біла - 207,7 мкм2, а найменша - 167,1 мкм2 у ландрасів, що необхідно враховувати при технологічних операціях зі спермою. В середньому по п`яти досліджених породах ця величина дорівнює 188,3 мкм2 .

Середній загальний об`єм сперміїв, як найбільш важливий показник розмірів статевих клітин становив 61,16 мкм3 . Встановлено достовірна різниця за цим показником у кнурів породи велика біла в порівнянні з ДУС, УМ і Л.

Морфологічна характеристика сперміїв за даними лінійних розмірів, площини поверхні та об'ємних даних дозволить виявити особливості та здатність сперміїв кнурів переносити технологічні процеси розбавлення, адаптації, охолодження та зберігання протягом тривалого часу.

Список літератури

1. Квасницкий А. В. Искусственное осеменение свиней / А. В. Квасницкий - К. : Урожай, 1983. - С. 74-100.

2. Коваленко В. Ф. Підвищення репродуктивної здатності свиней / В. Ф. Коваленко. - К. : Урожай, 1985. - С. 44-49.

3. Осташко Ф.И. Глубокое замораживание и длительное хранение спермы производителей / Ф.И. Осташко. - К. : Урожай, 1978. - 256 с.

4. Смирнов І. В. Штучне осіменіння сільськогосподарських тварин / І. В. Смирнов. - К. : Вища школа, 1976. - 256 с.

5. Стекленёв Е. П. Морфогенетическая характеристика гамет млекопитающих в связи с их гибридизацией / Е. П. Стекленёв. - К. : Аграрна наука, 2005. - С. 3-16.

Размещено на Allbest.ru