低温保存对绵羊精子DNA链完整性的影响_徐振军

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DOI:10.13881/j.cnki.hljxmsy.2012.07.048
56
Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine
№ 4 2012
低温保存对绵羊精子 DNA 链完整性的影响
徐振军, 张红霞,wenku.baidu.com刘
中图分类号: S826 文献标识码: B
收稿日期:2011 - 07 - 15 ;修回日期:2011 - 07 - 29 基金项目:内蒙古自治区高校科研项目( NJ09170 ) linkur3@ 126. com. 作者简介:徐振军( 1965 - ) , 男, 教授, 硕士,
最敏感、 快速、 特异的新方法, 具有广泛的应用前景。 TUNEL 法是指脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺 将分子生物学方法与形态学方法相结 口末端标记法, , 合 用来对完整的凋亡细胞核或凋亡小体进行原位染 能准确地反映细胞凋亡最典型的形态学及生物化 色, [6 ] 学特征 。目前, 此方法多用于人类精子 DNA 的研 [7 ] , 究 在家畜尤其是绵羊精子 DNA 链完整性的研究 中鲜有报道。试验采用 TUNEL 法研究低温保存对小 尾寒羊精子 DNA 链完整性的影响, 以期为绵羊低温 保存精液在生产中的应用提供参考 。 1 材料 1. 1 主要试剂 三羟甲基氨基甲烷 ( Tris ) 、D - ( + ) - 葡萄糖、 青霉素、 链霉素, 由 Sigma 公司生产; 柠檬酸钠、 氯化 纯乙酸、 磷酸二氢钠、 磷酸氢二钠, 均为国产化学 钠、 纯; TUNEL 细胞凋亡检测试剂盒, 由武汉博士德公司 生产。 1. 2 稀释液的配制 1. 2. 1 低温保存稀释液的配制 取基础液 ( 葡萄糖 3 g, 柠檬酸钠 3 g, 超纯水 100 mL, 煮沸消毒) 80 mL, 20 mL , 、 加新鲜卵黄 青霉素 链霉素各 10 万 IU, 配制 [1 ] 成低温保存稀释液 。 1. 2. 2 缓冲液的配制 取磷酸氢二钠 22 g, 磷酸二 5. 5 g , 1 000 mL , 加纯化水定容至 配制成 氢钠 0. 01 mmol / L PBS 缓冲液 ( pH 值为 7. 0 ~ 7. 2 ) 。 取 Tris 1. 2 g, 加超纯水定容至 1 000 mL, 氯化钠 8. 5 g, 再加入纯乙酸 0. 5 mL, 配制成 0. 01 mmol / L TBS 缓 冲液( pH 值为 7. 5 ) 。 2 方法 2. 1 精液的采集与常规品质评定 体质健康、 性欲旺盛的小尾寒羊 选取膘情中等、 种公羊 1 只, 用假阴道法采集精液。 精液采出后, 立
冰, 刘黎明, 王佳鹏
文章编号: 1004 - 7034 ( 2012 ) 04 - 0056 - 03
( 赤峰学院 生命科学学院, 内蒙古 赤峰 024000 )
关键词:低温保存; 绵羊精子; DNA 链; 原位缺口末端标记( TUNEL) 法 摘 要:为了探讨低温保存对绵羊精子 DNA 链完整性的影响, 采用原位缺口末端标记 ( TUNEL ) 法对 48 h、 72 h、 96 h 处理的低 小尾寒羊新鲜和低温保存精子的 DNA 链完整性进行检测。结果表明: 经 24 h、 ( 0. 028 0 ± 0. 0142) , ( 0. 037 3 ± 温保存绵羊精液的 DNA 链断裂精子百分率分别为( 0. 017 2 ± 0. 006 2) , 0. 017 0 ) , ( 0. 037 1 ± 0. 008 8 ) 。与新鲜精液相比, 低温保存的精液中 DNA 链断裂精子百分率虽然略 有增加但无统计学差异, 表明低温保存对绵羊精子 DNA 链的完整性没有显著性损伤。 家畜精液的保存技术是 20 世纪随着人工授精技 术广泛应用而产生的, 其目的是为了延长精子的存活 时间及维持其受精能力, 便于长途运输, 扩大精液的 , , 使用范围 提高公畜的配种效率 对充分发挥良种公 畜的遗传潜力、 加快畜群品种改良步伐、 濒危物种保 [1 ] 存、 动物基因研究均具有十分重要的意义 。 目前, 冷冻保存是常用的精子保存方法 , 但该方法需要长期 , 使用液氮和低温保存设备 这在一些地区是难以实现 的, 而且运输困难。 低温保存是将稀释后的精液在 4 ℃ 的低温环境中保存几天或十几天, 不需要液氮和 低温装置, 便于运输, 近年来已成为精液保存研究的 [2 ] 新热点 。而提高保存精液的品质和受精能力是精 液低温保存技术的关键。目前, 精液品质的主要检测 指标有精子活率、 精液量、 精液颜色、 精子密度、 精子 畸形率、 顶体完整率、 存活时间、 气味等。一些研究发 现, 这些指标与受孕率的关系并不密切, 冷冻或低温 造成的精子结构和功能的变化才是导致受孕率降低 的根本原因。哺乳动物精子形态在不同物种间有差 异, 但是有共同的结构特征, 即主要由头部、 颈部和尾 部组成。精子形态的差异主要在头部, 由 DNA 和核 [3 ] 蛋白组成 , 其中 DNA 是主要的遗传物质, 它通过半 保留复 制 将 自 己 优 质 的 基 因 传 递 给 下 一 代, 所以 DNA 链的完整性对于正常胚胎的形成非常关键。 因 此, 对精子 DNA 链的完整性进行检测具有重要意义 。 近年来, 精子 DNA 链完整性一直是生殖学领域 研究的热点之一, 随着技术的进步和研究的深入, 精 [4 - 5 ] DNA 。 子 链完整性的检测方法逐渐增多 目前, 原位缺口末端标记( TUNEL ) 法是原位检测细胞凋亡
完整性无显著影响。 4 讨论 DNA 链的完整性对于正常胚胎的形成非 常 关 所以阐述低温保存精子 DNA 链的完整性对于评 键, 价精 液 品 质 有 重 要 意 义。 研 究 表 明, 精子细胞核 [8 ] DNA 的损伤是由于凋亡异常引起的 。 凋亡细胞单 个散在分布, 早期形态学改变为染色质固缩, 常聚集 呈境界分明的颗粒块状或新月形小体, 细胞 于核膜, 质浓缩。细胞核和细胞外形褶皱, 核裂解成质膜包绕 的碎片, 细胞突出形成质膜小泡, 脱落后形成凋亡小 体, 其内可保持完整的细胞器和致密的染色质 。在分 细胞 DNA 片段在内源性核酸内切酶的激 子水平上, [9 ] 活下被切割成许多短的片段 。TUNEL 法是采用非 同位素法检测细胞在凋亡过程中 DNA 链的断裂情 况, 在原位快速准确地检测单个凋亡细胞 。其原理是 当细胞凋亡发生时, 内源性核酸酶被激活, 使 DNA 的 双链断裂或 1 条链出现缺口, 产生一系列 3' - OH 末 端。在 TDT 作用下, 组织细胞原位 DNA 切口可被标 — —尿 苷 三 磷 酸 ( dUTP ) , dUTP 结 合 在 记上生物 素— DNA 断点部位, 可以通过生物标记的抗地高辛抗体 反应后, 再结合 SABC , 然后加入显色底物 DAB 。 凋 从而可以在显微镜下观察到着 亡的细胞核呈棕黄色, 色的凋亡细胞。试验采用 TUNEL 法对低温保存小尾 寒羊精子的 DNA 损伤情况进行检测, 试验结果表明, 新鲜与低温保存精子的 DNA 链断裂率没有显著差 异, 说明低温保存不会对绵羊精子 DNA 链完整性造 [10 - 12 ] 。 成显著损伤, 这与许多学者的研究结果一致 , 试验中 低温保存小尾寒羊精子的活率随时间的 延长呈极显著下降, 但其 DNA 链断裂率与鲜精相比 虽略有增加但无显著差异, 提示绵羊精子具有较好的 抗低温打击能力, 有望在生产中应用。 : 参考文献
表1
项目 精子活率 DNA 链断裂率
2012 年 4 月( 上) 57
低温保存对绵羊精子活率和 DNA 链完整性的影响
0h 试验次数 A 5 0.802 ±0.002 5
a
24 h 0.748 ±0.014
a B
48 h 0.648 ±0.026
a C
72 h 0.544 ±0.051
a D
96 h 0.452 E ±0.043
0.012 6 ±0.006 0 0.017 2 ±0.006 2 0.028 0 ±0.014 2 0.037 3 ±0.017 0 0.037 1 a ±0.008 8
注: 同行数据肩标大写字母不同表示差异极显著 ( P < 0. 01 ) , 小 写字母相同表示差异不显著( P > 0. 05 ) 。
《黑龙江畜牧兽医》 科技版 即在 37 ℃ 条件下进行常规品质评定, 选择原精液密 “密” 级、 精子活力在 0. 8 以上、 无异常气味、 度达到 色泽为乳白色、 精子形态正常的用于试验。 2. 2 精液的稀释与低温保存 将符合要求的新鲜精液 在精液常规检查完成后, 按 3 ~ 6 倍的比例, 在 35 ℃ 条件下用保存稀释液进行 混匀后裹 8 ~ 10 层纱布, 置于 4 ℃ 一次性等温稀释, 冰箱中 保 存。 每 隔 24 h 检 查 精 子 活 率 1 次, 测定 DNA 链的完整性, 0. 3 。 至精子活率低于 为止 2. 3 精子活率评定 取 中 层 精 液 10 μL 滴 于 将稀 释 精 液 摇 匀 后, 37 ℃ 恒温板上等温预热的载玻片上, 盖片后置于配 37 ℃ ( 400 有 恒温台的显微镜下 倍) , 检查精子 300 个以上, 分别计算 呈 直 线 运 动 精 子 数 和 总 精 子 数, 计算精子活率。 2. 4 精子 DNA 链完整性的检测( TUNEL 法) 取新鲜或低温保存的绵羊精液制作涂片 , 充分晾 干后, 立即用 4% 多聚甲醛( 用 0. 01 mol / L PBS 配制) PBS 液洗涤 ( 2 min × 2 次 ) , 室温固定 60 min, 纯化水 洗涤( 2 min × 2 次 ) 。 用新鲜配制的 3% H2 O2 室温 纯化水洗涤 ( 2 min × 3 次 ) 。 标本片加 处理 10 min, TBS 洗涤( 2 min × 新鲜稀释液于 37 ℃ 消化 30 ~ 40 s, 2 次) 。 标本片加标记液[ 脱氧核糖核苷酸末端转移酶 ( TDT ) 和 标 记 的 脱 氧 核 苷 酸 ( DIG - d - UTP ) 各 1 μL, 37 ℃ 加入 18 μL 标记缓冲液中] 置于湿盒中, TBS 洗 涤 ( 2 min × 2 次 ) 。 加 封 闭 液, 标记 2 h, 50 μL / 片, 室温放置 30 min, 甩掉封闭液, 不洗。用抗 ( 1 mL 抗体稀 体稀释液稀释生物素化抗地高辛抗体 释液加生物素化抗地高辛抗体 10 μL ) , 按 50 μL / 片 37 ℃ 反应 30 min, TBS 洗 加至标本片, 置于湿盒中, 涤( 2 min × 2 次) 。 用抗体稀释液稀释链霉亲和素 - 1 mL 抗 体 稀 释 液 加 SABC 过 氧 化 物 酶 ( SABC , 10 μL) , 37 ℃ 反应 30 min, 按 50 μL / 片处理标本片, TBS 洗涤( 5 min × 2 次 ) 。 使用二氨基联苯胺 ( DAB , 1 mL 纯化水, A, B, C 试剂 分别加入 DAB 试剂盒中, PBS 洗涤 ( 5 min × 4 次 ) 。 DAB 各 1 滴) 显色 20 min, 染色后光镜镜检 ( 400 × ) , 精子头部无染色为阴性, 表明 DNA 链无断裂; 精子头部呈棕黄色为阳性, 表 明 DNA 链断裂。每份样品计数 300 个以上精子, 计 算 DNA 链断裂精子百分率。 2. 5 数据处理 试验数据采用 Excel 软件中数据分析工具库进 t 检验和方差分析。试验重复 5 次以上。 行描述统计、 3 结果( 见表 1 ) 与分析 由表 1 可知: 随着低温保存时间的延长, 精子活 率呈逐渐下降趋势, 且差异极显著 ( P < 0. 01 ) , 而精 DNA , 子 链断裂率与鲜精相比虽有所增加 但差异不 显著( P > 0. 05 ) , 表明低温保存对绵羊精子 DNA 链
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