北极红点鲑精子 DNA 碎片化现象及其对胚胎活力影响的深度探究

为探究北极红点鲑（Salvelinus alpinus）精子 DNA 碎片化频率及其对胚胎活力的影响，研究人员从瑞典五家孵化场采样 166 尾雄鱼，检测精子浓度、活力及 DNA 碎片化程度。结果发现精子 DNA 碎片化水平高，且与胚胎早期死亡率相关，但对常规孵化生产中胚胎活力的影响仍不确定。这为鱼类繁殖研究提供了参考。

　　在鱼类繁殖领域，精子质量对胚胎发育和繁殖成功起着至关重要的作用。精子 DNA 碎片化作为衡量精液质量的关键指标，反映了精子携带遗传物质的完整性。正常情况下，精子 DNA 的完整性确保了受精后遗传信息能准确传递给下一代，这是成功繁殖的基础。然而近年来，精子 DNA 损伤作为限制鱼类雄性生育力的因素受到广泛关注，尤其是在精液冷冻保存方面。研究发现，精子 DNA 在雄性释放前以及采集后的短期储存过程中，都可能因氧化应激等原因发生降解。例如在虹鳟鱼中，携带不同程度碎片化 DNA 的精子受精后，虽能保持一定受精能力，但所产生胚胎的活力较低；在斑马鱼和鲟鱼中，也存在胚胎发育和活力与 DNA 损伤的负相关关系。

对于北极红点鲑而言，在瑞典的孵化场生产中，卵母细胞质量受损是主要限制因素，且大部分非活卵的损失源于胚胎死亡而非受精失败，部分胚胎死亡可能与父本因素有关。此前研究已发现北极红点鲑精子存在高水平的 DNA 碎片化，但在常规孵化条件下，其与胚胎活力之间的直接联系尚未明确。为深入了解这一问题，来自国外的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Aquaculture》杂志上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从瑞典五家主要孵化场采集北极红点鲑雄鱼（n = 166）的精液样本，运用自动细胞计数器 NucleoCounter SP - 100?测定精子浓度和细胞活力；采用精子染色质扩散试验（SCD）检测精子 DNA 碎片化程度；选取部分精液样本进行受精试验，观察胚胎在不同发育阶段的死亡率；运用 R 编程语言进行统计分析，探究各参数之间的关系。

研究结果如下：

1. 不同孵化场精子质量差异：精子浓度范围为 0.34×10⁹ - 11.46×10⁹细胞 /ml，中位数为 3.60×10⁹；细胞活力在 68% - 96% 之间，中位数为 90%；DNA 完整性（SCD1）差异大，碎片化普遍较高。不同孵化场的精子浓度、细胞活力和 DNA 碎片化程度存在显著差异。
2. 精子质量与 DNA 碎片化的关系：线性混合效应模型显示，精子浓度对精子细胞活力有显著影响（β = 0.34，p < 0.001），且二者存在弱正相关（Spearman Rho: 0.24，p = 0.002）。精子浓度对中度（SCD2）和重度（SCD3 及 SCD3 - 4 总和）DNA 碎片化有显著影响，且与中度碎片化呈正相关，与重度碎片化呈负相关。精子活力与 DNA 碎片化水平无显著影响或相关性。
3. DNA 碎片化与胚胎死亡率的关系：受精试验中，早期死亡率（未受精 - 分裂 - 囊胚 - 原肠胚阶段）与较高的 DNA 碎片化水平呈正相关，重度（SCD3）和重度至星状（SCD3 - 4）DNA 碎片化对早期胚胎死亡率有显著正效应（β = 0.02，p < 0.05）。DNA 碎片化与体节期和眼点期死亡率呈负相关，但线性回归分析显示对这些阶段死亡率的影响大小为零。总体而言，DNA 碎片化与孵化率呈中度负相关，但不显著。

研究结论和讨论部分表明，研究中观察到北极红点鲑精液样本中 DNA 碎片化水平较高，这一结果虽与先前研究有差异，但此次使用了更易重复的分类定义。与其他物种相比，北极红点鲑精子的碎片化水平似乎过高，未来与野生健康种群的比较有助于进一步解读。研究还发现精子 DNA 碎片化水平与胚胎早期死亡率显著正相关，虽对后期胚胎发育阶段死亡率的影响存在复杂关系，但总体上 DNA 碎片化可能在一定程度上影响胚胎在眼点期和孵化期的存活率，也可能对常规孵化条件下的卵存活率变化有贡献。此外，研究还揭示了精子浓度与细胞活力、DNA 碎片化之间的一些关系。然而，研究存在一定局限性，如无法准确区分受精失败和早期胚胎死亡，这限制了对精子 DNA 碎片化与胚胎活力关系的确定。但综合来看，该研究为深入了解北极红点鲑精子 DNA 碎片化及其对胚胎活力的影响提供了重要依据，有助于推动鱼类繁殖领域的研究进展，为优化北极红点鲑孵化场生产提供理论支持 。