doi: 10.15389/agrobiology.2018.6.1212rus
УДК 636.52/.58:576.3/.7: 577.21:57.086.83
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 16-16-10059 (исследование петухов, полученных посредством трансплантации донорских сперматогониев) и в рамках задания Федерального агентства научных организаций (ФАНО России) № АААА-А18-118021590132-9 (исследование трансгенных петухов, полученных с использованием лентивирусных векторов).
ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА ПЕТУХОВ С НОРМАЛЬНЫМ
И МОДИФИЦИРОВАННЫМ ГЕНОМОМ
Н.А. ВОЛКОВА, А.Н. ВЕТОХ, Б.С. ИОЛЧИЕВ, М.А. ЖИЛИНСКИЙ, Л.А. ВОЛКОВА, Е.К. ТОМГОРОВА, Н.А. ЗИНОВЬЕВА
К современным успехам в создании трансгенной сельскохозяйственной птицы следует отнести получение эффективных генных конструкций и разработку результативных систем доставки рекомбинантной ДНК в клетки-мишени. Однако при разведении генно-модифицированной птицы вероятны проблемы с трансгенным потомством, в частности репродуктивные нарушения, ограничение численности потомства, снижение его жизнеспособности. В настоящей работе впервые была изучена гистологическая структура семенников и состав сперматогенных клеток в семенных канальцах у трансгенных петухов, полученных нами разными способами, и оценено качество и оплодотворяющая способность их семени. Исследования (ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста, 2017-2018 годы) выполняли на трансгенных петухах (Gallus gallus L.), полученных на основе породы Первомайская, и их нетрансгенных аналогах. Из трансгенных петухов сформировали две группы — полученные при введении лентивирусного вектора pWRSV в эмбрионы кур in vivo (I группа, n = 4) и посредством трансплантации трансформированных донорских сперматогониев в семенники стерильных петухов-реципиентов (n = 5). В контрольную группу (n = 5) отбирали нетрансгенных петухов в возрасте 8-9 мес. Сперму получали 1 раз в 2-3 сут в подогретые до 30 °С пенициллиновые флаконы, используя абдоминальный массаж. Оценивали объем эякулята, подвижность и концентрацию спермиев, площадь головки и акросомы, общую длину сперматозоидов, длину жгутика. Критериями оценки оплодотворяющей способности семени служили оплодотворяемость яиц и вывод молодняка. Изучали гистоструктуру семенных канальцев и состав сперматогенных клеток. Показано, что у трансгенных петухов количественные и качественные показатели спермы ухудшались по сравнению с контролем: объем эякулята, концентрация и подвижность сперматозоидов у особей в I опытной группе были ниже соответственно на 19, 15 и 1 %, во II опытной группе — на 38, 29 и 2 %. Отклонений в сохранности акросом у трансгенных петухов не отмечали. Гистологический анализ семенников у трансгенных петухов и их нетрансгенных аналогов не выявил значительных патологических нарушений в гистоструктуре семенных канальцев. Однако было установлено незначительное снижение количества сперматогенных клеток у трансгенных особей по сравнению с контролем (разница до 19 %). Оплодотворяющая способность семени у петухов в опытных группах также оказалась ниже, чем в контроле: в I группе различия по проценту вывода молодняка составили 15 %, во II — 10 % (р < 0,05), что может свидетельствовать об ухудшении функционального состояния половых клеток у генетически модифицированной птицы при интеграции трансгена.
Ключевые слова: петухи, Gallus gallus L., трансгенез, генные конструкции, трансплантация, трасформированные сперматогонии, акросома, сперматозоид, качество спермы, оплодотворяющая способность, выводимость.
REPRODUCTIVE QUALITY OF ROOSTERS WITH NORMAL
AND MODIFIED GENOME
N.A. Volkova, A.N. Vetokh, B.S. Iolchiev, M.A. Zhilinskiy, L.A. Volkova,
E.K. Tomgorova, N.A. Zinovieva
To date, progress has been made in the production of transgenic poultry: effective gene constructs have been obtained, and efficient systems for recombinant DNA delivery into target cells have been created. However, when breeding a genetically modified poultry, problems may arise with transgenic offspring, in particular its low viability or limited number. This paper is the first to report on histological structure of the testes and the composition of spermatogenic cells in the seminiferous tubules of transgenic roostersand on the quality and fertilizing ability of their semen. The study was carried out on transgenic roosters which were obtained by us in different ways based on chicken (Gallus gallus L.) Pervomaiskaya breed and their non-transgenic analogues (vivarium of Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry, 2017-2018). Group I was transgenic roosters after introduction of the lentiviral vector pWRSV into chicken embryos in vivo (n = 4); Group II was transgenic roosters obtained by transplantation of transformed in vitro donor spermatogonia into the testes of sterile recipient roosters (n = 5). The control group included non-transgenic roosters selected as analogues (breed, age). Sperm was collected once every 2-3 days in penicillin vials heated to 30 °C by abdominal massage carried by the same technician. The following semen indicators were investigated: ejaculate volume, sperm motility and concentration in the ejaculate, the head and acrosome area, total spermatozoa length, flagella length. The criteria for evaluation of the fertilizing capacity of semen were the egg fertilization and the hatching of the younger generation. The histological structure of the seminiferous tubules and the composition of spermatogenic cells were also studied. Our experiments show that the quantitative and qualitative indicators of sperm in transgenic roosters decrease compared to the control. The volume of ejaculate, the concentration and motility of spermatozoa were 19, 15 and 1 % lower in Group I and 38, 29 and 2 % lower in Group II. However, there are no deviations in the safety of the acrosome in transgenic roosters when compared to the control individuals. Histological analysis of testes of the transgenic and non-transgenic roosters also reveals no significant pathological disturbances in the seminiferous tubules. Nevertheless, an insignificant decrease in the number of spermatogenic cells in transgenic individuals occurs when compared to the control ones (up to 19 %). The fertilizing capacity of the transgenic roosters’ semen is also lower than that of the control roosters. In Group I the differences with the control group for the percentage of chick hatching were 15 %, in the Group 2 — 10 % (р < 0.05), which may indicate some negative effect of the integration of the transgene on the functional state of the germ cells in the studied genetically modified individuals.
Keywords: roosters, Gallus gallus L., transgenesis, gene constructs, transplantation, gene-transformed spermatogonia, acrosome, spermatozoon, semen quality, fertilizing ability, hatching.
ФГБНУ Федеральный научный центр |
Поступила в редакцию |
