尼罗罗非鱼精子冷冻保存新突破:离子稀释液与 1mmol 牛磺酸的关键作用

【字体: 时间:2025年05月03日 来源:Cryobiology 2.3

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  尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)养殖对满足全球食物需求意义重大,但精子冷冻保存技术受限。研究人员对比离子、葡萄糖和 bicine 三种稀释液及不同抗氧化剂浓度对其精子参数影响。发现离子稀释液效果好,1mmol 牛磺酸利于精子冷冻保存。为优化保存技术提供依据。

  随着全球人口的不断增长,人们对食物的需求也日益增加。在众多食物来源中,鱼类作为优质蛋白质的重要提供者,其养殖业的发展至关重要。尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)凭借适应多种环境、生长迅速、繁殖能力强以及饲料转化率高等优点,成为内陆水产养殖的明星品种。
不过,尼罗罗非鱼养殖业在追求更高产量和更好品质的道路上,遇到了精子冷冻保存技术的阻碍。精子冷冻保存对于尼罗罗非鱼的遗传改良计划十分关键,它可以长期保存遗传物质,便于遗传物质的长距离运输和基因库的建立。然而,在冷冻和解冻过程中,精子会遭受热冲击、冰晶形成、渗透压变化以及活性氧物种(ROS)的侵害,导致精子质量下降。虽然已有研究探索在其他鱼类精子冷冻保存中使用抗氧化剂,但针对尼罗罗非鱼精子的相关研究却非常匮乏,抗氧化剂在尼罗罗非鱼精子中的合适浓度也尚不明确。在这样的背景下,为了突破尼罗罗非鱼精子冷冻保存的技术瓶颈,国外研究人员开展了一项极具意义的研究。

研究人员首先挑选了 2.5 岁、体重在 3.5 - 4.2kg 的性成熟雄性尼罗罗非鱼作为实验对象,这些鱼被饲养在 1500L 的循环水养殖系统(RAS)中,水温保持在 28°C,pH 值为 7.6,溶解氧(DO)为 100%,光照周期为 LD 13:11。

在实验过程中,研究人员使用了精子采集技术,收集尼罗罗非鱼的精液,并进行相关评估。为研究不同稀释液对精子的影响,他们将精液以 1:3 的比例分别稀释到离子、葡萄糖和 bicine 三种稀释液中,在 4°C 下储存 60 分钟后,对精子的动力学和膜完整性(MI)进行评估。在探究抗氧化剂的作用时,研究人员将精液稀释到添加了不同浓度抗氧化剂(牛磺酸(1、5 和 50mmol)、尿酸(0.5、1 和 5mmol)、还原型谷胱甘肽(1、5 和 10mmol)和抗坏血酸(1、10 和 50mmol))的离子稀释液中,并设置了不含抗氧化剂的对照组,经过冷冻 / 解冻处理后,再次评估精子的各项参数。

研究结果表明,在稀释液的对比实验中,离子稀释液表现出色。经离子稀释液处理的精子,具有更高的膜完整性和前向运动能力,这意味着精子的活力更强,更有利于后续的受精过程。而且,从能量消耗的角度来看,离子稀释液处理的精子在某些指标(如 ALH 和 BCF)上数值更低,表明其能量消耗更少,这为精子在保存过程中的长期存活提供了有利条件。

在抗氧化剂的研究方面,不同抗氧化剂对尼罗罗非鱼精子的影响差异显著。1mmol 的牛磺酸展现出了良好的效果,它能够提高精子的总运动能力,增加中等速度运动的精子数量,同时减少静止不动的精子数量,这对于提高精子的受精能力具有重要意义,说明 1mmol 的牛磺酸非常适合用于尼罗罗非鱼精子的冷冻保存。尿酸在实验所测试的浓度范围内(0.5 - 5mmol),能够维持精子的各项参数稳定,保证精子的质量。然而,还原型谷胱甘肽和抗坏血酸却出现了相反的结果。还原型谷胱甘肽处理后的精子,膜损伤增加,静止精子数量增多,总运动能力下降;抗坏血酸的添加也导致精子总运动能力降低,静止精子数量上升,这两种抗氧化剂不利于尼罗罗非鱼精子的冷冻保存。

综合上述研究结果,本次研究得出了重要结论:离子稀释液在与尼罗罗非鱼精子相互作用方面表现优异,是一种适合尼罗罗非鱼精子冷冻保存的稀释液;1mmol 浓度的牛磺酸对尼罗罗非鱼精子冷冻保存有益,尿酸在一定浓度范围内能维持精子参数稳定,而还原型谷胱甘肽和抗坏血酸则会降低精子质量。

这一研究成果意义重大。它为尼罗罗非鱼精子冷冻保存技术的优化提供了关键依据,有助于推动尼罗罗非鱼遗传改良计划的顺利开展,进而提高尼罗罗非鱼的养殖产量和品质,满足全球日益增长的食物需求。同时,该研究也为其他鱼类精子冷冻保存技术的研究提供了参考和借鉴,促进了水产养殖业的可持续发展。该研究成果发表在《Cryobiology》杂志上,为相关领域的研究开辟了新的方向。

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