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논문 상세정보

무지개 송어의 유전 육종학적 연구 VII. 동결보존시킨 정자와 신선한 난모세포의 수정 및 미세구조적 변화

Studies on Genetics and Breeding in Rainbow Trout(Oncorhynchus mykiss) VII. Fertilization of Fresh Egg with Co-Preserved Sperm and Ultrastructural Changes

초록

건국대학교 축산대학 부설 양어장에서 사육중인 50마리의 무지개 송어 수컷에서 채취된 정액을 각각 1989년 12월부터 1990년 12월까지 $-20^{\circ}C$$-40^{\circ}C$에서 1년 1989년 12월부터 2월까지 2개월동안 $-196^{\circ}C$인 액체질소탱크내에서 그리고 1990년 12월부터 2월까지 $-20^{\circ}C,\;-40^{\circ}C,\;-70^{\circ}C$에서 2개월 동안 동결보존후, $-13^{\circ}C$ 냉수에 해동시켜 20분간 원심분리기에서 정자를 분리시킨 다음 Tyrode 용액으로 50배 정도 희석시킨 후의 정자의 생존율 및 운동성과 신선한 난자와 인공수정시킨 후의 수정률 및 부화율을 조사한 결과는 다음과 같다. 동결보존전과 해동후의 정자의 생존율을 비교해 볼 때 전반적으로 생존전과 큰 차이 없이 생존율이 높게 나타났다. 3가지의 항동해제로 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨 후의 수정률은 모두 $99\%$ 이상으로서 이러한 수치는 $99\%$ 이상을 나타내는 대조구와 차이가 없었고, $-20^{\circ}C,\;-40^{\circ}C,\;-70^{\circ}C$\;-196^{\circ}C와 같이 서로 다른 온도에서도 수정률은 대조구와 큰 차이 없이 나타났다. 1M의 DMSO의 항동해제로 $-196^{\circ}C$에서 2개월 동안 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 수정률 및 부화율은 BSA가 포함된 희석액이 각자 $96\%$$8\%$ 이고, 포함되지 않은 희석액은 각각 $98\%,\;10\%\;$로서 BSA가 포함되지 않은 경우에서 부화율이 약간 높게 나타났다. 1M DMSO의 항동해제로 2개월동안 동종보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으펄 인공수정 시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-196^{\circ}C$에서 $10\%,\;-40^{\circ}C$에서 $34\%,\;-70^{\circ}C$에서 $35\%$로 나타났다. 1M의 methanol의 항동해제 동결보존시친 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $22\%,\;-70^{\circ}C$에서 $28\%$로 나타났다. 1M glycerol의 항동해제로 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $22\%,\;-70^{\circ}C$에서 $33\%$로 나타났다. 1.5M DMSO의 항동제로 2개월동안 동결보존 시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $27\%,\;-40^{\circ}C$에서 $36\%,\;-70^{\circ}C$에서 $35\%$로 나타났다. 1.5M glycerol의 항동해제로 2개월동안 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $34\%,\;-40^{\circ}C$에서 $31\%,\;-70^{\circ}C$에서 $31\%$로 나타났다. 1.5M methane의 항동해제로 2개월동안 동결보존시킨후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $28\%-40^{\circ}C$에서 $29\%-70^{\circ}C$에서 $28\%$로 나타났다. 신선한 정자의 중편부는 2본의 중앙섬유소, 9본의 외측조대섬유, 미토콘드리아초로 구성되어 있다. 동결보존시 정자는 편모의 구부러짐, 정자경부의 핵막의 이탈, 핵내용물이 유출되는 손상을 입었다.

Abstract

This study was carried out to develop new techniques useful for cryopreservation, thawing and artificial insemination, and ultrastructural changes of cryopreserved spermatozoa in rainbow trout(Oncorhynchus mykiss) . Two extenders, such as Tyrode solution and Whittingham's $T_6$ solution, were used to preserve rainbow trout sperm in refrigerator $(-20,\;-40\;and\;-70^{\circ}C)$ or liquid nitrogen $%(-196^{\circ})$. Hand-stripped semen was diluted to 1:16 with two extenders, an then the semen were frozen after mixing semen and each extender containing 1M or 1.5M DMSO solution to 1:1. After 60 days cryopreserved semen was thawed in a $13^{\circ}$ water bath, and subsequently centrifugated. After centrifugation at 1,000 rpm for 5 min thawed semen was washed with extenders, and then fertilized with fresh eggs. The results obtained in these experiments were summarized as follows: After cryopreservation, over 75% of spermatozoa were appeared motile and the survival rate was high. Following cryopreservation by the addition of cryoprotectant such as DMSO, methanol and glycerol, the fertilization rate of the thawed spermatozoa appeared over $99\%$ compared with the control having $99\%$ of fertilization rate. There was no difference between the control and experimental groups such as $(-20^{\circ}C\;-40^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}C)$ and $-196^{\circ}$ in fertilization rate. Following cryopreservation at $-196^{\circ}$ by the addition of 1M DMSO of cryoprotectant, each fertilization rate following 24 hours and hatching rate following 24 days showed $96\%$ and $8\%$ by the addition of BSA, but showed $98\%\;and\;10%$ by no addition of BSA. Following 2 months of cryopreservation by the addition of 1M DMSO of cryoprotectant, there were $10%$ of hatching rate at $-196^{\circ}\;and\;10\%\;and\;35\%,\;respectively,\;at\;-40^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}C$. Following 2 months of cryopreservation by the addition of 1M methanol of cryoprotectant, there were $22\%$ of fertilization rate at $-20^{\circ}C,\;and\;28\%,\;at\;-70^{\circ}C$ Following 2 months of cryopreservation by the addition of 1M glycerol of cryoprotectant, there were $22\%$ of fertilization rate at $-20^{\circ}C$, and $33\%,\;at\;-70^{\circ}C$. pollowing 2 months of cryopreservation by the addition of 1.5M DMSO of cryoprotectant, there were $27\%$ of fertilization rate at $-20^{\circ}C,\;an\;36\%\;and \;35\%,\;respectively,\;at\;-40^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}C$. Following 2 months of cryopreservation by the addition of 1.5M glycerol of cryoprotectant, there were $34\% \;of\;fertilization\;rate\;at\;-20^{\circ}C, \;and\;31\%\;and\;31\%,\;respectively,\;at \;-40^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}$. Following 2 months of cryopreservation by the addition of 1.5M methanol of cryoprotectant, there were $28\%$ of fertilization rate at $-20^{\circ}C,\;and\;29\%\;and\;28\%,\;respectively,\;at\;-40^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}C.$ From 10 days and 15 days following fertilization at $13^{\circ}C\;and\;10^{\circ}C$, respectively, the mortality rate of fertilized ova was markedly increased. The middle piece of spermatozoa had two set of central doublets, nine set of outer coarse fibres, and mitochondrial sheath. Spermatozoa went through morphological changes during storage, e.g. winding of flagella, detachment of the nuclear envelope and the plasma membrane from the nucleus of the sperm head. There were $1\%$ abnormal spermatozoa in fresh sperm and about $15\%$ during storage.

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