بخشی از مقاله
چکیده
توانایی پیش انتخاب جنسیت نتاج از طریق جدا کردن اسپرم حاوي کروموزوم X و Y پیامدهاي بسیار محسوسی براي صنعت پرورش دام دارد. این توانایی یک ابزار فنآوري براي کمک به برنامه هاي اصلاح دامهاي ماده به خصوص براي تولید شیر، و در نرها براي تولید گوشت و افزایش تعداد دام است. برخی محققین تلاش کرده اند تا اسپرمهاي حاوي کروموزوم X و Y را با استفاده از تکنیکهاي مختلف بر اساس اصول متفاوت جرم و تحرك، الگوهاي شناوري، تغییرات سطح، تفاوت حجمی، توزیع مخالف سانتریفیوژي، و خواص ایمونولوژیکی مربوطه جداسازي کنند.
با این حال، هیچ یک از این روشها قادر به ایجاد جداسازي معنی دار جمعیتهاي اسپرمهاي بارور نبودند و یا اینکه آنها تکرارپذیر نبودند. استفاده بهینه از فنآوري تعیین جنسیت نیازمند مدیریت عالی و دقیق حیوانات - تغذیه، کنترل بیماري، تشخیص فحلی، مدیریت مایع منی، و تکنیکهاي تلقیح - می باشد از این رو استفاده از فنآوري فعلی نیازمند دقت و زمان بندي دقیق تلقیح است. مایع منی تعیین جنسیت شده به طور قابل توجهی میتواند نرخ اصلاح ژنتیکی را بهبود ببخشد و اثرات مهمی در محصول نهایی تولیدات تجاري داشته باشد.
کلمات کلیدي: انتخاب جنسیت، مایع منی، نرخ اصلاح ژنتیکی
مقدمه
سابقهي تلقیح مصنوعی در صنعت پرورش دام براي بهبود ژنتیکی مخصوصاً در گاو شایع است. به عنوان مثال ممکن است مایع منی تعداد کمی از نرهاي انتخاب شده براي تلقیح هزاران ماده در هر سال مورد استفاده قرار گیرد پیش انتخاب نتاج با تغییر نسبت جنسی طی قرنها موضوع اساسی بوده است. در صنعت دام، جنسیت از پیش تعیین شده، هدف اصلی پرورش دهندگان به دلیل مزیتهاي مالی آن بوده است.
مادهها براي تولیدات محصولات لبنی و تولید فرزند ضروري هستند، در حالی که نرها معمولاً براي تولید گوشت به دلیل بازدهی تبدیل بهتر خوراك و نسبت گوشت لخم به چربی مورد نیاز هستند.طی این بررسی سعی بر آن است که روشهاي معمولی که در آزمایشگاهها مورد استفاده قرار میگیرد و روشهاي نوین جداسازي اسپرم که درصد نتیجه آنها بیشتر و پذیرفته تر است را مورد مطالعه قرار میدهیم.
روش مهاجرت اسپرم
ابتدایی ترین روش جداسازي اسپرم روش مهاجرت اسپرم میباشد که اساس این روش، حرکت پیشرونده اسپرمها است. در این روش ابتدا مایع منی به آرامی با میزان کمی کشت مخلوط شده و سانتریفیوژ میگردد، حدود یک سیسی محیط کشت به آرامی به لوله اضافه میشود تا دولایه با هم مخلوط نگردد. اسپرمهاي فعال از قسمت پایین محلول شستشو به سمت قسمت فوقانی محلول شستشو حرکت میکنند.
به طوري که 90 درصد اسپرمهاي جدا شده از قسمت پایین محلول داراي حرکت میباشند و سلولهایی مانند گلبول سفید و یا دیگر سلولهاي زاینده در این بخش وجود ندارند . بازده این روش با توجه به تعداد دفعات سانتریفیوژ، زمان انکوباسیون و نوع محیط مورد استفاده و ... در آزمایشگاههاي مختلف متفاوت است. استفاده از این تکنیک در افرادي که داراي پارامترهاي نامناسب اسپرم هستند، توصیه می شود.
روش سانتریفیوژ شیب غلظت
اساس این روش، این است که اسپرم حاوي کروموزوم از نظر اندازه کوچکتر بوده و بنابراین نسبت به اسپرم حاوي کروموزوم ، از سیالیت شناوري رو به پایین بیشتري برخوردار می باشند. با استخراج بخش زیرین محلول قسمت غنی شده اسپرم حاوي کروموزوم بدست میآید و بخشهاي فوقانی محلول از رده خارج میشوند. در این روش براساس چگالی، باکتریها گلبولهاي سفید، اسپرمهاي مرده و زنده هر کدام به ترتیب در لایه هاي از بالا تا پایین قرارمیگیرند و اسپرمهاي زنده با بیشترین چگالی که احتمالاً داراي حرکت میباشند، به انتهاي لوله رسیده و ته نشین میشوند. با رعایت سرعت و دور چرخش سانتریفیوژ میتوان به راحتی اسپرمهاي زنده داراي جرم حجمی بالا و اسپرمهاي بالغ را از اسپرمهاي مرده یا دیگر سلولها جداسازي کرد.
روش فلوسایتومتري این فنآوري بر پایهی دستگاه فلوسایتومتري است که به یک جداکننده ي سلول مجهز می باشد که میتواند اسپرمهاي حاوي کروموزوم - اسپرم X، ماده - را از اسپرم حاوي کروموزوم - اسپرم Y، نر - در نمونه منی، تشخیص دهد.اندازه اسپرم حاوي کروموزوم در پستانداران به دلیل اختلاف در میزان DNA با هم تفاوت دارند. اسپرم با رنگ مخصوص DNA میتواند به ناحیه آدنین-تیمین اسیدهاي نوکلئیک متصل شود - آماده میشود.
هنگامی که اسپرم رنگآمیزي شده با هوخست 33342 در خطوط 351 و 364 نانومتر یک لیزر آرگون نور ساطع میکند، پیامهاي فلورسنس منتشر میشوند . از آنجا که اسپرم حاوي کروموزوم در گونههاي بالا با درصد ذکر شده براي هر گونه بزرگتر از اسپرم حاوي کروموزوم است. این اختلاف در میزان DNA میتواند توسط رنگ فلورسنس متمایز و براساس اختلاف در شدت فلورسنس تابشی توسط فلوسایتومتر جداسازي شود.
روش بیوشیمیایی روش حاضر مربوط به ترکیبات و روشها براي پردازش اسپرم به منظور اصلاح عملکرد اسپرم و نسبت جنسیتی در نتاج گونههاي پستانداران است. این جنبه به طور کلی بیشتر به یک روش استفاده از ترکیب براي تغییر اسپرم پستانداران از نظر عملکردي و به طور خاص براي افزایش باروري اسپرم به منظور افزایش گیرایی معطوف است. علاوه براین، میتواند براي تغییر باروري اسپرم حاوي کروموزوم X و Y و همچنین استفاده اسپرم در فرآیندهاي تولیدمثلی تلقیح مصنوعی، لقاح آزمایشگاهی ، و انتقال رویان به منظور تغییر جنسیت در پستانداران مورد استفاده قرار گیرد.
استفاده از روش هاي تعیین جنسیت در گاوهاي شیري اسپرم تعیین جنسیت شده می تواند به عنوان ابزاري کارآمد براي پیشرفت ژنتیکی گاوهاي شیري به کار گرفته شود اغلب پیشرفت هاي ژنتیکی که در جمعیت گاوهاي شیرده اتفاق افتاده است از طریق ازمون نتاج گاوهاي نر و با استفاده از تلقیح مصنوعی بوده است. نتایج تحقیقات گذشته نشان داده است این امکان وجود دارد که اسپرم هاي x وy را با استفاده از روش فلوسیتومتري با دقت 85 تا 95 درصد از یکدیگر تفکیک نمود.
باروري اسپرم تعیین جنسیت شده به واسطه صدمات فیریکی که در طی فرآیند جداسازي بر اسپرم وارد می گردد از اسپرم معمولی کمتر است . اگر میزان آبستنی اسپرم معمولی در حدود 50 درصد در نظر گرفته شود در آن صورت میزان آبستنی اسپرم تعیین جنسیت شده 30 درصد خواهد بود .در یک تحقیق میزان باروري اسپرم معمولی 58 درصد گزارش گردیده است و میزان باروري اسپرم تعیین جنسیت شده در تلیسه ها به طور متوسط بین مقادیر 21 تا 35 درصد متغیر بوده است .در گزارشی دیگر بیان شد که میزان باروري اسپرم تعیین جنسیت شده حدود 75 درصد اسپرم معمولی است.
میزان باروري اسپرم تعیین جنسیت شده در گاوهاي شیرده برابر 21 درصد و میزان باروري اسپرم معمولی در گاوهاي شیرده برابر 46 درصد گزارش گردید .در تحقیقی دیگر میزان باروري اسپرم معمولی در گاوهاي شیرده 38 درصد و میزان باروري اسپرم تعیین جنسیت شده برابر 25 درصد گزارش شد.نتایج تحقیقات انجامش ده در خصوص تاثیر اسپرم تعیین جنسیت شده بر پیشرفت ژنتیکی گاوهاي شیرده نشان داد که در صورت استفاده گسترده از اسپرم تعیین جنسیت شده ممکن است تا 15 درصد پیشرفت ژنتیکی افزاایش یابد.
اسفاده از اسپرم تعیین جنسیت شده در گله هاي تجاري گاوشیري منجر به افزایش 30 درصد پیشرفت ژنتیکی در گاوهاي شکم اول در سال یازدهم انتخاب گردید اما با طی زمان این مقدار به 9 درصد در سال بیستم کاهش یافت در تحقیقی دیگر نشان داده شد که استفاده از اسپرم تعیین جنسیت شده تاثیر اندکی بر پیشرفت ژنتیکی حیوانات داشته است.محققان دیگر طی تحقیقات انجام گرفته بیان نمودند که این انتظار وجود دارد که در صورت استفاده از اسپرم تعیین جنسیت شده 15 درصد پیشرفت ژنتیکی جمعیت گاوهاي شیري افزایش یابد.
تغییرات مورد انتظار در فاصله نسل در مسیر مادر مادران آینده گاوهاي شیري در اثر استفاده از اسپرم تعیین جنسیت شده یکی از اهداف اصلی برنامه هاي اصلاح نژادي بهبود پیشرفت ژنتیکی حاصل از برنامه هاي انتخاب است. یکی از مولفه هاي اصلی موثر بر پیشرفت ژنتیکی که رابطه معکوس با آن دارد، فاصله نسل است. فاصله نسل نشان دهنده متوسط سن والدین در زمان تولد فرزندان انتخابی آن ها جهت نسل بعد و یه به عبارت دیگر فاصله زمانی بین تولد والدین و تولد فرزندان انخابی آن ها است.
عوامل مختلفی بر فاصله نسل موثر هستند. از جمله این عوامل می توان به سن زایش اول، سن اولین تلقیح، فاصله گوساله زایی و ترکیب سنی جمعیت اشاره نمود. جوزي شکالگورابی و همکاران با توجه به ترکیب سنی جمعیت و سن دام ها در هر کلاس سنی متوسط فاصله نسل در مسیرهاي مختلف انتخاب در گاوهاي هلشتاین ایران را 5/37 سال برآورد نمودند. تعیین جنسیت اسپرم یکی از فناوري هاي تولید مثلی است که در سال هاي اخیر در صنعت گاو شیري مورد استفاده و مطالعه قرار گرفته است . در این روش اسپرم هاي x و y با روش فلوسایتومتري با صحت بالا جدا می شوند.
