티모시 건초 급여 한우 씨수소 정소상체 정자의 수정 효과 Effect of sperm penetration of oocytes after in vitro fertilization (IVF) with cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull after feeding of timothy hay원문보기
본 연구는 티모시 건초와 농후 사료 위주의 사료를 급여한 한우 씨수소 정소상체 정자 체외수정 효율 조사를 통해 정자의 활용 가능성을 조사하였다. 농후 사료는 체중의 1.8%를 급여하고 양질의 티모시 건초를 자유채식 시킨 14개월령 거세우의 정소에서 분리된 정소상체 미부의 정자를 회수하고 동결 흉해 후 체외수정을 실시한 결과는 다음과 같다. 웅성전핵과 자성전핵이 형성(2PN)된 난자는 정상수정으로, 1개의 전핵(1PN), Expanded Sperm Head (ESH), Polyspermy 형태는 비정상적인 수정의 형태로 평가하였다. 정상적으로 수정된 난자의 비율은 정소상체 정자의 경우 전체 침투율은 49.7% 그리고 정상적인 2PN을 가진 난자는 18.5%를 보였으며, 대조구 정자의 전체 침투율은 54.4%로서 정소상체 정자 보다 높은 결과를 보였으나 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 정상적으로 2PN을 형성한 비율은 36.7%로서 정소상체 정자를 이용한 정자 보다 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 체외수정 후 발달률 조사에서 정소상체 정자의 분할률은 81.2%, 대조구 정자는 82.7%로 유사한 결과를 보였으나, 배반포 발달률은 정소상체 정자 24.4%와 대조구 정자 12.2%로 정소상체 정자를 사용한 난자의 발달에서는 유의적으로 높았다(p<0.05).
본 연구는 티모시 건초와 농후 사료 위주의 사료를 급여한 한우 씨수소 정소상체 정자 체외수정 효율 조사를 통해 정자의 활용 가능성을 조사하였다. 농후 사료는 체중의 1.8%를 급여하고 양질의 티모시 건초를 자유채식 시킨 14개월령 거세우의 정소에서 분리된 정소상체 미부의 정자를 회수하고 동결 흉해 후 체외수정을 실시한 결과는 다음과 같다. 웅성전핵과 자성전핵이 형성(2PN)된 난자는 정상수정으로, 1개의 전핵(1PN), Expanded Sperm Head (ESH), Polyspermy 형태는 비정상적인 수정의 형태로 평가하였다. 정상적으로 수정된 난자의 비율은 정소상체 정자의 경우 전체 침투율은 49.7% 그리고 정상적인 2PN을 가진 난자는 18.5%를 보였으며, 대조구 정자의 전체 침투율은 54.4%로서 정소상체 정자 보다 높은 결과를 보였으나 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 정상적으로 2PN을 형성한 비율은 36.7%로서 정소상체 정자를 이용한 정자 보다 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 체외수정 후 발달률 조사에서 정소상체 정자의 분할률은 81.2%, 대조구 정자는 82.7%로 유사한 결과를 보였으나, 배반포 발달률은 정소상체 정자 24.4%와 대조구 정자 12.2%로 정소상체 정자를 사용한 난자의 발달에서는 유의적으로 높았다(p<0.05).
In this study, we examined effect of sperm penetration of oocytes after in vitro fertilization (IVF) with cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull after feeding of timothy hay. One testicle with epididymides was castrated from one Hanwoo bull (14 months of age) and spermatozoa recovered from caud...
In this study, we examined effect of sperm penetration of oocytes after in vitro fertilization (IVF) with cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull after feeding of timothy hay. One testicle with epididymides was castrated from one Hanwoo bull (14 months of age) and spermatozoa recovered from cauda epididymis and cryopreserved. As control, frozen Hanwoo semen was used. Matured cumulus oocyte complexes were co-incubated with frozen-thawed cauda epididymal spermatozoa for 12 or 18 hours. After IVF, presumptive zygotes were cultured in modified synthetic oviductal fluid. In experiment 1, we examined sperm penetration rate at 12 hours of IVF with epididymal sperm. Total penetration rate among cauda epididymis and control was similar(mean${\pm}$standard error, cauda epididymis and control vs. $49.7{\pm}11.3$ and $54.4{\pm}12.8%$). In experiment 2, cleavage and blastocyst developmental rate were evaluated at day 2 and day 8 after IVF for 18 hours. Cleavage rate among cauda epididymis and control was similar(cauda epididymis and control vs. $81.2{\pm}3.4$ and $82.7{\pm}2.5%$). However, blastocyst developmental rate of cauda epididymis group was significantly higher than that of control group(cauda epididymis and control vs. $24.4{\pm}1.6$ and $12.2{\pm}2.8%$, p<0.05). In conclusion, cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull has high embryo developmental competence and can be used as an alternative to ejaculated frozen sperm in vitro.
In this study, we examined effect of sperm penetration of oocytes after in vitro fertilization (IVF) with cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull after feeding of timothy hay. One testicle with epididymides was castrated from one Hanwoo bull (14 months of age) and spermatozoa recovered from cauda epididymis and cryopreserved. As control, frozen Hanwoo semen was used. Matured cumulus oocyte complexes were co-incubated with frozen-thawed cauda epididymal spermatozoa for 12 or 18 hours. After IVF, presumptive zygotes were cultured in modified synthetic oviductal fluid. In experiment 1, we examined sperm penetration rate at 12 hours of IVF with epididymal sperm. Total penetration rate among cauda epididymis and control was similar(mean${\pm}$standard error, cauda epididymis and control vs. $49.7{\pm}11.3$ and $54.4{\pm}12.8%$). In experiment 2, cleavage and blastocyst developmental rate were evaluated at day 2 and day 8 after IVF for 18 hours. Cleavage rate among cauda epididymis and control was similar(cauda epididymis and control vs. $81.2{\pm}3.4$ and $82.7{\pm}2.5%$). However, blastocyst developmental rate of cauda epididymis group was significantly higher than that of control group(cauda epididymis and control vs. $24.4{\pm}1.6$ and $12.2{\pm}2.8%$, p<0.05). In conclusion, cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull has high embryo developmental competence and can be used as an alternative to ejaculated frozen sperm in vitro.
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문제 정의
, 2015). 그러나 개체에 따른 정소상체 정자의 수정 능력과 수정란 발달률에 차이가 있을 가능성이 있어(Martins et al., 2007), 다른 개체에서 채취한 정소상체 정자의 경우에도 수정 능력과 수정란 발달률에 차이가 없는지 검증하기 위해 본 연구를 수행하였다. 정소상체 정자 동결 융해 후 12시간 후의 난자 침투능력과 체외에서 8일간 배양한 후 배반포 발달률을 측정하였다.
본 연구는 티모시 건초와 농후 사료 위주의 사료를 급여한 한우 씨수소 정소상체 정자 체외수정 효율 조사를 통해 정자의 활용 가능성을 조사하였다. 농후 사료는 체중의 1.
제안 방법
수정후의 난자를 에탄올:빙초산=3:1 용액에 고정시킨 후 1% aceto-orcein으로 염색하여 핵형을 조사하였다. 웅성전핵과 자성전핵 형성(2 pronucleus, 2PN)을 정상적으로 수정된 난자로 그리고 1개의 전핵(1PN)과 expanded sperm head(ESH), 그리고 polyspermy 형태는 비정상적인 수정의 형태로 평가하였다.
, 2007), 다른 개체에서 채취한 정소상체 정자의 경우에도 수정 능력과 수정란 발달률에 차이가 없는지 검증하기 위해 본 연구를 수행하였다. 정소상체 정자 동결 융해 후 12시간 후의 난자 침투능력과 체외에서 8일간 배양한 후 배반포 발달률을 측정하였다.
따라서 본 연구에서는 생후 12개월령에 당대 검정이 종료된 14개월령 씨수소를 거세하여 정소에서 정소상체 정자를 채취하고 동결 보존하였다. 정소상체 정자의 활용성을 검증하기 위해서 체외수정을 통한 정소상체 정자의 난자 침투 능력과 수정란의 생산 능력을 분석하였다. 수정란 생산은 우수 유전형질을 보유하고 있는 암가축으로부터 다수의 수정란을 회수하여 다른 개체에 이식후 자축을 생산함으로써 우수한 유전형질을 가진 개체를 효과적으로 증식시킬 수 있고, 형질이 동일한 다수의 자축을 짧은 기간내에 생산이 가능하므로 가축 개량에 매우 유용하게 이용 가능한 방법이다(Christensen, 1991; Smith, 1984).
체외수정에 사용된 정액은 대조구로 2두의 한우동결정액(KPN)을 이용하였으며, 처리구는 정소상체 미부 정액을 사용하였다. 정자분리는 45/90% Percoll 농도구배로 ×700G에서 20분간 원심분리하여 상층액을 제거한 후, 정자 pellet을 약 6ml의 modified Brackett and Oliphant (mBO)-defined medium (DM) 배지를 이용하여 희석 후, ×500G에서 5분 동안 원심분리하여 침전된 정자를 회수하였다.
대상 데이터
Table 2에는 동결 융해 정소상체 미부 정자를 채취한 정자와 대조구 정자를 각각 사용하여 체외수정 후 난자의 분할률과 발달률을 조사하였다. 본 연구에서 정소상체 정자를 이용한 체외수정 후 발달률 조사를 위해서 총 111개의 난자를 사용하였으며, 대조구에는 462개의 난자를 사용하였다. 체외수정 후 분할률은 정소상체 정자는 81.
8%를 급여하고 양질의 티모시 건초를 자유채식 시켰다. 정소상체 정자 채취를 위해서 국립축산과학원 한우연구소에서 보유중인 14개월령의 씨수소 1두에서 거세된 정소의 정소상체 미부로 부터 정자를 회수하였다. 정자 회수를 위해서 정소는 생리식염수가 포함된 플라스틱 봉지에 담아 약 4℃를 유지하여 이동용 캐리어에 담아 실험실로 운반하였다.
데이터처리
실험결과의 통계적 분석은 SAS program(Statistics Analytical System. ver. 9. 3)을 사용하여 One-Way ANOVA로 통계 분석 및 p<0.05 수준에서 유의성을 분석하였다.
6%를 나타냈다. 배반포 발달률 에서도 유의적인 차이는 없었으나 정소상체 정자를 이용하였을 때 25.9%로 대조구 20.2%에 비해 높게 나타났다. 상업적으로 판매되는 동결 융해 정자에 비하여 14개월령의 정소상체 정자를 이용하였을 때의 수정란 생산성이 떨어지지 않는 결과로 볼 때, 한우의 정소상체 정자를 이용한 수정란 가능할 것으로 사료된다.
7%로 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 비정상 수정율(1PN, ESH, polyspermy)에서도 정소상체 정자 그룹과 대조구에서 유의적인 차이를 보이지 않았다. Yang et al.
2%에 비해 높게 나타났다. 상업적으로 판매되는 동결 융해 정자에 비하여 14개월령의 정소상체 정자를 이용하였을 때의 수정란 생산성이 떨어지지 않는 결과로 볼 때, 한우의 정소상체 정자를 이용한 수정란 가능할 것으로 사료된다. 본 연구에서 정소상체 정자를 이용하였을 때 배반포 이 높았던 이유는 다음과 같이 추측해 볼 수 있다.
(2015)은 13개월령 한우 정소상체 정자와 성숙 난자를 18시간 공배양 한 후, 정자의 난자 침투율을 비교하였다. 유의적인 차이는 없었지만 정소상체 정자의 난자 침투율은 86.4%로 대조구 정자 74.7%에 비해 높은 결과를 나타냈다. 이 결과는 체외배양시 정소상체 정자의 수정 능력이 대조구 정자에 비해 떨어지지 않음을 시사한다.
4%로서 유의적인 차이는 보이지 않았다. 정상수정의 비율은 정소상체 정자가 18.5%, 대조구 정자는 36.7%로 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 비정상 수정율(1PN, ESH, polyspermy)에서도 정소상체 정자 그룹과 대조구에서 유의적인 차이를 보이지 않았다.
웅성전핵과 자성전핵이 형성(2PN)된 난자는 정상수정으로, 1개의 전핵(1PN), Expanded Sperm Head (ESH), Polyspermy 형태는 비정상적인 수정의 형태로 평가하였다. 정상적으로 수정된 난자의 비율은 정소상체 정자의 경우 전체 침투율은 49.7% 그리고 정상적인 2PN을 가진 난자는 18.5%를 보였으며, 대조구 정자의 전체 침투율은 54.4%로서 정소상체 정자 보다 높은 결과를 보였으나 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 정상적으로 2PN을 형성한 비율은 36.
7%로서 정소상체 정자를 이용한 정자 보다 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 체외수정 후 발달률 조사에서 정소상체 정자의 분할률은 81.2%, 대조구 정자는 82.7%로 유사한 결과를 보였으나, 배반포 발달률은 정소상체 정자 24.4%와 대조구 정자 12.2%로 정소상체 정자를 사용한 난자의 발달에서는 유의적으로 높았다(p<0.05).
본 연구에서 정소상체 정자를 이용한 체외수정 후 발달률 조사를 위해서 총 111개의 난자를 사용하였으며, 대조구에는 462개의 난자를 사용하였다. 체외수정 후 분할률은 정소상체 정자는 81.2% 그리고 대조구의 정자는 82.7%로서 유사한 경향을 보였으나, 체외수정 후 8일째 배반포 수정란의 발달률 에서는 정소상체 미부 정자가 24.2%로서 대조구 정자의 12.2% 보다 유의적으로 높았다(p<0.05). Martins et al.
후속연구
본 연구에서도 정소상체 미부 정자 회수시 정장이 포함되지 않아 동결 융해후 정자의 상태가 좋아 배반포 발달률에 영향을 미친 것으로 추측한다. 그러나 소 정소상체 정자에 정장을 첨가하였을 때, 동결 융해 후 정자의 성상에 미치는 영향에 대해서는 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서 제시한 바와 같이 한우 정소상체 정자를 이용한 배반포 생산을 통해 개량이 가능하지만, 수정란의 체외 배양에 필요한 장비와 숙련된 기술을 필요로 한다.
후대검정은 검정기간이 길고 비용이 많이 소요되어 소규모 집단의 개량에는 적합하지 않으며 또한 형매검정의 경우 최대 정확도가 50%로 후대검정과 같은 정확도를 얻기가 매우 어려운 실정이다. 당대검정이 끝난 씨수소의 정소에서 정자를 채취하고, 씨수소를 비육하게 되면 검정기간을 단축하고 소규모 집단의 씨수소 선발과 산육 및 도체능력의 검정이 가능할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 생후 12개월령에 당대 검정이 종료된 14개월령 씨수소를 거세하여 정소에서 정소상체 정자를 채취하고 동결 보존하였다.
그러나 소 정소상체 정자에 정장을 첨가하였을 때, 동결 융해 후 정자의 성상에 미치는 영향에 대해서는 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서 제시한 바와 같이 한우 정소상체 정자를 이용한 배반포 생산을 통해 개량이 가능하지만, 수정란의 체외 배양에 필요한 장비와 숙련된 기술을 필요로 한다. 수정란 생산 조건이 갖추어져 있지 않은 현장에서는 인공수정을 통하여 정소상체 정자를 이용하고, 인공수정에 정소상체 유래 정자를 이용하기 위한 효율적인 정소상체 정자의 동결 방법이 연구되어져야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서 제시한 바와 같이 한우 정소상체 정자를 이용한 배반포 생산을 통해 개량이 가능하지만, 수정란의 체외 배양에 필요한 장비와 숙련된 기술을 필요로 한다. 수정란 생산 조건이 갖추어져 있지 않은 현장에서는 인공수정을 통하여 정소상체 정자를 이용하고, 인공수정에 정소상체 유래 정자를 이용하기 위한 효율적인 정소상체 정자의 동결 방법이 연구되어져야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
소에게 거세를 실시함으로써 얻는 효과는?
, 2002). 거세를 실시함으로써 고급육 생산 가능성이 높아져 농가 소득의 증대로 이어지고 있다. 씨수소의 도체형질 검정을 위해서는 자손의 능력을 검정하거나 형매의 능력을 검정하는 방법을 주로 사용하고 있다.
씨수소의 도체형질 검정을 위한 두가지 검정방법은?
씨수소의 도체형질 검정을 위해서는 자손의 능력을 검정하거나 형매의 능력을 검정하는 방법을 주로 사용하고 있다. 후대검정은 검정기간이 길고 비용이 많이 소요되어 소규모 집단의 개량에는 적합하지 않으며 또한 형매검정의 경우 최대 정확도가 50%로 후대검정과 같은 정확도를 얻기가 매우 어려운 실정이다. 당대검정이 끝난 씨수소의 정소에서 정자를 채취하고, 씨수소를 비육하게 되면 검정기간을 단축하고 소규모 집단의 씨수소 선발과 산육 및 도체능력의 검정이 가능할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 생후 12개월령에 당대 검정이 종료된 14개월령 씨수소를 거세하여 정소에서 정소상체 정자를 채취하고 동결 보존하였다.
축산 현장에서 한우의 개량 방법은 무엇이 있는가?
한우의 개량에 대한 연구는 매우 다양한 방법으로 접목되어 오고 있다. 축산 현장에서는 고능력 보증씨수소 정액을 사용하는 인공수정 방법과 암소의 혈통을 고려한 수정란이식 방법이 이루어지고 있다. 한우의 정자와 난자를 이용하여 산업적 활용가치를 높여 생산성을 향상시켜 농가의 이익에 도움이 되는 연구는 많은 연구자들에 의해 진행되어왔다.
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