覃廣勝,趙朝步,陳明棠,黃 健,李 輝,譚正準(zhǔn),鐘華配,黃加祥
(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西水牛研究所,農(nóng)業(yè)部(廣西)水牛遺傳繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西南寧 530001)
水牛是一種重要的家畜資源,它在很多欠發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)體系中占據(jù)著重要的位置,為人們提供奶、肉,也可作役力。水牛主要繁殖特點(diǎn)是超排反應(yīng)差[1]、可移植胚胎的回收率以及懷孕率低,同樣也存在青春期延遲、發(fā)情癥狀不明顯、季節(jié)性乏情期等[1]以及產(chǎn)后長(zhǎng)時(shí)間的乏情期[2-4]等生理特性問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,活體采卵(OPU)和體外胚胎生產(chǎn)(IVEP)是目前生產(chǎn)可轉(zhuǎn)移胚胎(TE)的最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)[5-8]。此外,可以利用OPU對(duì)非周期牛、懷孕奶牛以及輸卵管或生殖道感染的牛開(kāi)展研究[7,9]。也可以在對(duì)超排沒(méi)有反應(yīng)的動(dòng)物中進(jìn)行(尤其是水牛)[10]。因此,該方法是超排/胚胎移植(MOET)計(jì)劃的有效替代方案[8]。由于水牛對(duì)激素刺激的反應(yīng)低,胚胎回收率低[1,8,11],而且不可能長(zhǎng)期重復(fù)MOET處理。因此,將OPU-IVEP技術(shù)應(yīng)用于水??梢蕴岣吣赣H對(duì)遺傳改良的貢獻(xiàn)[8,11],從而克服與水牛繁殖季節(jié)有關(guān)的效率降低的問(wèn)題。本研究探討了OPU重復(fù)次數(shù)對(duì)水牛卵母細(xì)胞質(zhì)量的影響,旨在提高水牛胚胎的體外生產(chǎn)效率,為建立高效的水牛胚胎體外培養(yǎng)體系奠定基礎(chǔ)。
1.1 試劑和材料 如果無(wú)其他說(shuō)明,所有化學(xué)品和試劑(主要包括青霉素、鏈霉素、肝素鈉、TCM199培養(yǎng)基等)為Sigma公司生產(chǎn)。胎牛血清購(gòu)自Gibco BRL(Paisley,Scotland,UK)。
1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和活體采卵程序 實(shí)驗(yàn)水牛選自廣西水牛研究所水牛種畜場(chǎng),共92頭水牛(摩拉27頭、尼里-拉菲30頭和雜交水牛35頭),4~12歲,體重580~700 kg?;铙w采卵程序按照?qǐng)?bào)道[5,7,12]方法進(jìn)行?;铙w采卵儀為日本Honda公司生產(chǎn)的HS2000 B型超聲波顯像儀;配有7.5/5.0 MHz扇形陰道掃描探頭(Aloka公司),19G采卵針(針長(zhǎng)60 cm,管長(zhǎng)120 cm,日本生產(chǎn)),真空泵(FHK,日本富士平公司),恒溫槽(日本富士平公司);50 mL卵泡液收集管。穿刺前測(cè)定每個(gè)卵巢內(nèi)卵泡的數(shù)目和大小。將直徑≥3 mm卵泡穿刺,在真空壓力為50 mmHg的條件下,將卵泡液回收50 mL管收集管中。OPU每隔3 d進(jìn)行1次,連續(xù)進(jìn)行5次。
1.3 卵丘-卵母細(xì)胞復(fù)合體處理 采卵液含DPBS+3%胎牛血清+100 μg/mL青霉素+60 mg/mL鏈霉素+10 IU/mL肝素。TCM199培養(yǎng)基含5%NBS。根據(jù)卵丘細(xì)胞復(fù)合體(COCs)的形態(tài)特征,按張秀芳等[13]提出的方法對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行分類(lèi)。COCs可分為4類(lèi):A級(jí)(有兩層以上卵丘細(xì)胞和均質(zhì)細(xì)胞質(zhì)的卵母細(xì)胞);B級(jí)(至少有一層卵丘細(xì)胞和同質(zhì)細(xì)胞質(zhì)的卵母細(xì)胞);C級(jí)(部分剝落的卵母細(xì)胞,但仍顯示胞質(zhì)均一);D級(jí)(細(xì)胞質(zhì)不規(guī)則皺縮的退化卵母細(xì)胞)。A級(jí)和B級(jí)COCs在體外成熟培養(yǎng)基(TCM199+10%FBS+10 μg/mL FSH+12 U/mL LH+1 μg/mL E2+50 μmol/L半胱氨酸)中,于39℃、5%CO2濕化氣氛中培養(yǎng)22~24 h[14]。
1.4 統(tǒng)計(jì)分析 統(tǒng)計(jì)計(jì)算連續(xù)OPU獲得的回收卵母細(xì)胞和優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞的比例。統(tǒng)計(jì)尼里-拉菲、摩拉以及雜交水牛不同批次回收回收卵母細(xì)胞和優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞的比例。應(yīng)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以不同批次為固定因子,A、B、C、D及頭均可視卵泡數(shù)為因變量,采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),以P<0.05作為顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn),差異顯著的采用Duncan′s法進(jìn)行多重比較。
表1顯示,連續(xù)5次活體采卵時(shí),第1次卵母細(xì)胞回收率(65.91%)顯著高于第2~5次卵母細(xì)胞,而第2、3、4、第5次之間差異不顯著,這可能是第1次卵母細(xì)胞可穿刺的中等卵母細(xì)胞比第2~5次卵母細(xì)胞多,便于穿刺,回收率高,而第2~5次小卵泡多。優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞(A+B級(jí))1~5次的回收率分別為55.64%、64.05%、70.28%、69.30%、67.65%,優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞的平均百分率為66.05%。進(jìn)行連續(xù)活體采卵時(shí),第1、2次優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞的百分率比第3、4、5次效果差,第1、2次的優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞的百分率與其他批次優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率差異顯著。第1次活體采卵回收C級(jí)卵母細(xì)胞(裸卵和網(wǎng)狀細(xì)胞)所占比例(39.76%)最大,與第2、3、4、5次差異顯著。隨著重復(fù)OPU次數(shù)的增加,D級(jí)卵母細(xì)胞(裸卵和網(wǎng)狀細(xì)胞)所占的比例不斷減少。
從表2可看出,尼里-拉菲水牛C級(jí)卵母細(xì)胞隨著活體采卵次數(shù)增加,所占的比例不斷減少,第1次活采所占的比例最大與第2、3、4、5次差異顯著;優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞(A+B級(jí))回收率第2、3、4、5次分別是70.49%、77.71%、69.80%、65.06%,顯著高于第1次回收率(52.50%)。摩拉水牛C級(jí)卵母細(xì)胞變化規(guī)律與尼里-拉菲水牛相近,第1次活體采卵C級(jí)回收率占比例達(dá)47.92%,與第2、3、4、5次差異顯著;優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞(A+B級(jí))回收率在48.43%~79.76%,第1次與第2、3、4、5次差異顯著。第1次卵母細(xì)胞回收效果最好(63.06%),與其余4次差異顯著。從表2也可看出,雜交水牛A級(jí)卵母細(xì)胞回收率比尼里-拉菲和摩拉水牛好,并且效果相對(duì)穩(wěn)定,而第1次的卵母細(xì)胞回收率(70.95%)與第2、3、4、5次差異顯著。總而言之,不同水牛品種在C級(jí)、優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞回收率和卵母細(xì)胞回收率不同。
3.1 連續(xù)活體采卵對(duì)卵母細(xì)胞回收率的影響 卵母細(xì)胞回收率受多種因素影響,如活體采卵頻率等。黃右軍等[15]報(bào)道,第1次活體采卵回收率為78.5%,第2次回收率為62.0%,第3次為51.2%。梁賢威等[16]報(bào)道,連續(xù)活體采卵第1、2、3次采卵平均穿刺卵泡數(shù)和頭均回收的卵母細(xì)胞數(shù)雖存在差異,摩拉水牛卵母細(xì)胞回收率為70.02%,尼里-拉菲水牛為67.41%。而本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行連續(xù)5次活體采卵時(shí),卵母細(xì)胞回收百分率比梁賢威等[16]的結(jié)果低(65.91%、48.16%、43.54%、50.77%和47.31%),但連續(xù)活體采卵,卵母細(xì)胞的回收率隨著采卵次數(shù)增加而呈下降趨勢(shì),這與黃右軍等[15]報(bào)道的結(jié)果相近。陳明棠等[17]對(duì)富鐘水牛進(jìn)行活體采卵,發(fā)現(xiàn)隨著活體采卵次數(shù)增加,卵母細(xì)胞回收率下降。許紅喜等[18]對(duì)雪龍黑牛的活體采卵結(jié)果表明,每周采卵1次,第1次卵母細(xì)胞回收率70%,第2次采卵回收率44%。這可能是第1次穿刺卵母細(xì)胞中等卵泡數(shù)量比第2、3、4、5次多,便于穿刺。另外,隨著穿刺次數(shù)增加,卵母細(xì)胞募集速度變慢,所以可視卵泡數(shù)量減少。加上穿刺次數(shù)增加,卵巢受損增加,導(dǎo)致卵泡數(shù)量減少,從而回收率下降。
表1 采卵批次對(duì)活體采卵卵母細(xì)胞質(zhì)量的影響
表2 不同品種連續(xù)活體采卵對(duì)卵母細(xì)胞質(zhì)量的影響
3.2 連續(xù)活體采卵對(duì)優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞回收率的影響 本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,第1次活體采卵的優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率最差,第2次不斷增加,第3、4、5次保持相對(duì)穩(wěn)定。這可能與各批次之間C級(jí)卵母細(xì)胞變化相關(guān),本實(shí)驗(yàn)中隨著活體采卵次數(shù)增加,C級(jí)卵母細(xì)胞(裸卵和網(wǎng)狀細(xì)胞)所占的比例不斷減少。本研究平均優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞(A+B級(jí))的百分率為66.05%,與梁賢威等[16]報(bào)道優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞回收率為70.92%相似,與Yadav等[19]報(bào)道的經(jīng)馬絨毛膜促性腺激素(eCG)處理的摩拉母水?;铙w采卵回收率(71.60%)以及未經(jīng)處理的摩拉水牛卵母細(xì)胞平均回收率(64.18%)結(jié)果相似。比Di Francesco等[20]報(bào)道對(duì)意大利地中海水牛開(kāi)展活體采卵效果好,其優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率在52.7%~65.6%。本研究的結(jié)果表明,第1次活體采卵優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率低的原因,可能是由于第1次比其他各次的閉鎖卵泡較多,加上水牛卵母細(xì)胞透明帶脆弱和顆粒細(xì)胞與卵母細(xì)胞之間的連接不緊密相關(guān),這與Le Van Ty等[21]報(bào)道卵泡閉鎖水平較高的觀點(diǎn)一致。隨采卵次數(shù)增加,閉鎖卵泡減少,C和D級(jí)卵母細(xì)胞所占比例減少,卵母細(xì)胞質(zhì)量提高,因而回收的可用卵母細(xì)胞比例也隨之增加。
3.3 不同品種水牛連續(xù)活體采卵對(duì)采卵效果的影響 本實(shí)驗(yàn)表明,尼里-拉菲水牛連續(xù)5次采卵,各批次卵母細(xì)胞回收率差異不顯著,但優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率差異顯著,第1次與第2、3次和5次相比回收效果最差;對(duì)卵母細(xì)胞回收率而言,摩拉水牛第1次回收效果最好,達(dá)63.06%,而其余各次回收率分別是46.32%、35.69%、47.01%、45.54%;優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率在48.43%~79.76%,第1次與其余各次間差異顯著;但雜交水?;厥章涯讣?xì)胞率、優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞回收率差異不顯著。與梁賢威等[16]報(bào)道的尼里拉菲、摩拉水牛卵母細(xì)胞回收率(67.41%、70.02%)相比差異較大。但比阿根廷的摩拉水牛活體采卵[23]效果好,其連續(xù)對(duì)摩拉水牛活體采卵6次,每次間隔7 d和14 d,平均每次卵母細(xì)胞回收率分別是31.5%、51%。優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞回收率與富鐘水牛[17]也有差異(激素處理組回收率為70.88%,未處理組為60.2%)。但與Neglia等[23]報(bào)道連續(xù)18次(每周采卵2次)活采非泌乳的地中海水牛優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞(A+B級(jí))平均回收率58.5% 相接近。Gimenes等[24]報(bào)道,用同期發(fā)情方法處理3個(gè)品種青年牛的第5、7、9天后進(jìn)行活體采卵,結(jié)果表明巴西的瘤牛、荷斯坦牛和水牛卵母細(xì)胞回收率分別是82.3%、66.7%、72.5%,優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞回收率分別是68.8%、57.7%、60.9%,瘤牛活體采卵效果比水牛和荷斯坦牛效果好,這是由于瘤牛的可視卵泡數(shù)比奶牛和水牛的多??偠灾煌贩N之間,水?;铙w采卵效果不一致。
隨著連續(xù)活體采卵次數(shù)增加,對(duì)水牛卵母細(xì)胞回收率有影響,而且可使水牛卵母細(xì)胞質(zhì)量得到提高,優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞數(shù)量增加;不同品種水牛連續(xù)活體采卵,優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞百分率和卵母細(xì)胞回收率不同。