TÄIUSTATUD ARETUSTEHNOLOOGIA, GENEETILISE PROGRESSI TAGAJA

Peeter Padrik, PhD1,Ülle Jaakma, PhD2, Triin Hallap, PhD2,3

1 Eesti Tõuloomakasvatajate Ühistu2 Eesti Maaülikool

3 Eesti Põllumajandus-Kaubanduskoda

Tõuraamat 1885Kunstliku seemenduse algus 1938Seemenduspunktid 1948Seemendusjaamad 1956Sügavkülmutatud sperma tootmise algus 1969Piimatoodangult lehma kohta Euroopas 2. koht (2018)

Eestis on pikk karjakasvatuse traditsioon

1906

Jacqline 2003I-IX/175 168 kg – 3,95 – 3,17

Eta 1983I-XIII/129 707kg – 4,20 – 3,22

Eestis on pikk karjakasvatuse traditsioon

Meie uurimistöö peamine eesmärk oli selliste spermide kvaliteeti määravate meetoditeleidmine, mida oleks võimalik rakendada seemendusjaama tööprotsessis ja mis sobiksidsamas ka emasloomade tiinestumise prognoosimiseks

UURIMISTÖÖ EESMÄRK

Selleks uuriti värske ja sügavkülmutatud/sulatatud spermide membraani terviklikkust,liikumiskarakteristikuid, spermimembraani stabiilsust ja mitokondriaalset aktiivsust ningnende näitajate seost emasloomade tiinestumisega.

Täiendavalt uuriti, kuidas mõjutavad sügavkülmutatud/sulatatud spermide kvaliteeti pullivanus ja sperma kogumise aastaaeg ning holsteini verelisuse suurenemine sugupullipõlvnemises.

Morfoloogiliselt anormaalsed spermid

Spermide sabad keerduvad hüpo-osmootseteslahustes (testid HOT-1; HOT-2, HOT-3)

NaCl. % 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2mOsm/kg-1 224 193 161 130 97 66

Spermide liikuvusparameetrid värskes ja sügavkülmutatud/sulatatud pullispermas määrati kompuuteranalüüsi (Computer Assisted SpermAnalysis, CASA) abil. Määrati: liikuvate spermide (LS) ja otseliikuvate spermide (OLS) osakaal ja spermide kõrvalekaldeamplituud liikumistrajektoorist(SKA)

Spermide spetsiifilised liikuvusparameetrid

I Spermide morfoloogiline kvaliteet

II Spermi plasmamembraani terviklikkus

III Spermide spetsiifilised liikuvusparameetrid

NÄITAJAD, MIDA UURITI:

Elus stabiilse plasmamembraaniga Sperm (ESM)

Ebastabiilse plasmamembraaniga sperm

Erineva membraanistabiilsusega spermid.

Suure mitokondriaalseaktiivsusega sperm-SMA

Väikese mitokondriaalseaktiivsusega sperm-VMA

Erineva mitokondrite aktiivsusega spermid

IV Spermimembraani stabiilsus

V Spermi mitokondrite aktiivsus

Spermimembraani stabiilsuse määramisekskasutati voolutsütomeetriat ja spermid värvitiYo-PRO 1 ja Merocyanine 540 värvinguga.

Spermide mitokondriaalse aktiivsusemääramiseks kasutati voolutsütomeetriat jaSYBR-14 / MitoTracker Deep Red värvingut.

NÄITAJAD, MIDA UURITI:

Liikuvate ja otseliikuvate spermide osakaal sügavkülmutatud/sulatatud pullispermas oli sügis-talvisel perioodil oluliselt kõrgem võrreldes kevad-suvise perioodiga (P < 0,05).

Liikuvate ja otseliikuvate spermide osakaal, sõltuvalt aastaajast millal sperma varuti

TULEMUSED

70.33 67.8 67.8 69.559.6 57.6 58.63 56.48

01020304050607080

`Talv Kevad Suvi Sügis

%

Liikuvate spermide osakaal(%) Otseliikuvate spermide osakaal(%)

Sugupulli vanus mõjutab oluliselt suure mitokondriaalse aktiivsusega ja stabiilse membraaniga spermide osakaalu sügavkülmutatud/sulatatud spermas (P < 0,05)

TULEMUSED

66.978.4 82.6

51.3 55.665.1

0

20

40

60

80

100

`1…2 3…4 5…7Pulli vanus aastates

Suure mitokondriaalse aktiivsusega spermide osakaal(%)Stabiilse membraaniga spermide osakaal(%)%

87,7−96,9% ja 100% holsteini verelisusega pullide grupis esines värskes spermas patoloogilisisperme rohkem kui 75,0 − 87,6% pullide grupis (P < 0,001).

Patoloogiliste spermide esinemissagaedus sõltuvalt pulli holsteini verelisusest

TULEMUSED

0

5

10

15

`75,0…87,6 87,7…96,9 100Holsteini verelisus %

Patoloogiline pea Sabata spermPatoloogiline keskosa Patoloogilisi sperme kokku

%

87,5−93,8% holsteini verelisusega noorpullide rühmas olid liikuvate ja otseliikuvate spermidening stabiilse membraaniga ja suure mitokondriaalse aktiivsusega spermide osakaal kõrgem kui100% holsteini verelisusega pullide rühmas (P < 0,05)

79.3

66.965.1

49.3

0102030405060708090

`87,5…93,8 100

% Liikuvaid sperme (%) Otseliikuvaid sperme(%)

Holsteini verelisus %

TULEMUSED

Spermide liikuvus sõltuvalt pulli holsteini verelisusest

TULEMUSED

Spermadooside tootmise seisukohast oluline tulemus:Hüpo-osmootne test näitas, et värskes spermas intaktse membraaniga spermide osakaalu jasügavkülmutatud/sulatatud spermide liikuvusparameetrite vahel on tugev positiivne seos(r = 0,77–0,81; P < 0,001).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Terv

iklik

u m

embr

aani

ga sp

erm

ide

%

värs

kes s

perm

as

Otseliikuvate spermide osakaal sügavkülmutatud/sulatatud spermas %

r = 0,81P < 0,001

20

30

40

50

60

70

80

20 30 40 50 60 70 80 90Otseliikuvate spermide %

r = 0,65P < 0,001

Emasloomade tiinestumine %

TULEMUSED

Otseliikuvate spermide % ja emasloomade tiinestumise vaheline seos

Korrelatsioonid kvaliteedinäitajate ja emasloomade tiinestumine vahel

• Sügavkülmutatud/sulatatud pullispermas liikuvate spermide osakaalu ja emasloomade tiinestumise vahel on keskmine kuni tugev positiivne korrelatsioon nii ejakulaatide kui pullide lõikes (r = 0,50–0,73; P < 0,05–0,001).

• Sügavkülmutatud/sulatatud pullispermas otseliikuvate spermide osakaalu ja emasloomade tiinestumise vahel on keskmine positiivne korrelatsioon (r = 0,65; P < 0,001 Vt Joonis).

• Spermimembraani stabiilsuse, spermi mitokondrite aktiivsuse ja emasloomade tiinestumise vahel oli samuti positiivne korrelatsioon (r = 0,52–0,51; P < 0,001).

TULEMUSED

Prognoositud ja tegelik emasloomade tiinestumine

Emasloomade tiinestumise prognoosimiseks koostati mudel sügavkülmutatud/sulatatud spermide seitsme kvaliteediparameetri alusel.

Kolm olulist uurimistulemust, millel põhjal tehti tehnoloogilised täiustused ja uuendusedKehtna seemendusjaamas seemendusdooside tootmisprotsessi:

Erinevad faktorid mis mõjutavad värske sperma kvaliteeti: pulli vanus, sesoonsus, aretuspulli tõug,põlvnemine, spermavarumise intensiivsus.

Värskes pullispermas tervikliku membraaniga spermide ja otseliikuvate spermide osakaalu vahelsügavkülmutatud/sulatatud spermas on tugev positiivne korrelatsioon.

Sügavkülmutatud/sulatatud pullispermas määratud liikuvate spermide osakaalu ja emasloomadetiinestumise vahel on keskmine kuni tugev positiivne korrelatsioon.

TULEMUSED

I

II

III

Tehnoloogiline protsess

Värske sperma kvaliteet

Sügav-külmuttaud

sperma

Looduslik valik

Aretus

Aretus + kunstlik seemendus

Sugu-selekteeritud

sperma

TULEMUSTE RAKENDUSED

Värske sperma kvaliteet

VanusAastaaegHolsteini verelisus

Tehnoloogilineprotsess

Sügav-külmu-tatud

sperma

Värske sperma kvaliteeti mõjutavad faktorid

Värskes pullispermas terviklikumembraaniga spermide osakaalu jasügavkülmutatud/sulatatud spermasotseliikuvate spermide osakaalu vaheltugev seos r = 0,81; P < 0,001

Sügavkülmutatud/sulatatudspermas otseliikuvate spermideosakaalu ja emasloomadetiinestumise vahel positiivneseos r = 0,65; P < 0,001

TULEMUSTE RAKENDUSED

Täiustatud seemendusdooside tootmise mudeli rakendamine on mõjutanud seemendusjaamatootmistulemusi järgmiselt:

1) ejakulaadist toodetud seemendusdooside arv suurenes ~15% võrra,2) otseliikuvate spermide populatsioon seemendusdoosis suurenes ~20 %,3) enamus seemendusdoose toodetakse sügis-talvisel perioodil,4) seemendusdoosis spermide liikuvuse täpsem määramine ning kvaliteedistandardi tõstmine

(minimaalne otseliikuvate spermide osakaal seemendusdoosis oli enne 55-60%, praegu 65-70%) suurendas seemendusdooside kvaliteedi stabiilsust,

5) värske sperma kvaliteeti mõjutavate tegurite (aretuspulli vanus, holsteini verelisus, sesoonsus,jne.) oluliselt suurem arvestamine,

6) individuaalne spermakogumisrežiim igale pullile.

RAKENDUSTE MÕJU TOOTMISTULEMUSTELE

65026862

70527390 7447 7613 7756

80598416

8728 8851

92949619 9785

56.2 56.155.7

54.6

53.4

52

53.352.9

54.454.1

52.6

53.853.4 53.3

49

50

51

52

53

54

55

56

57

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

9500

10000

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018Piimatoodang lehma kohta Eestis, kg. Lehmade ja mullikate tiinestumine %

kg. %

Lehmade piimatoodangu ja emasloomade tiinestumise vaheline seos

Sügavkülmutatud/sulatatud spermas otseliikuvate spermide osakaalu ja emasloomade tiinestumise vaheline seos

63 6365

63 64

70

77 78 78 78 78 78 78

56.155.7

54.6

53.4

52

53.352.9

54.4 54.1

52.6

53.853.4 53.3

40

45

50

55

60

65

70

75

80

50

51

52

53

54

55

56

57

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

%

Otseliikuvate spermide % sügavkülmutatud/sulatatud spermas

Emasloomade tiinestumine %

%

KOKKUVÕTE

Tänu uurimistööst selgunud seostele täiendati seemendusdooside tootmise tehnoloogiat

Täiustatud tehnoloogia rakendamise tulemusena suurenes seemendusdoosidesotseliikuvate spermide osakaal

Spermide parem liikuvus aitas kaasa emasloomade paremale tiinestumisele ja geneetiliseleprogressile läbi aretusmaterjali efektiivsema kasutamise

Emasloomade parem tiinestumine aitas farmeritel kokku hoida seemendusele tehtavaidkulutusi, suurendada ekspordipotentsiaali, piimakarja taastootmisnäitajaid, lehmadeeluajatoodangut ning tõsta majanduslikku tulu, mis arvestuslikult võiks olla ~200 000€aastas.

AITÄH TÄHELEPANU EEST!