ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2024.4.480ivm-1557Research ArticleАКУШЕРСТВО, ГИНЕКОЛОГИЯOBSTETRICS, GYNECOLOGYКандидатные гены связанные с качеством спермы жеребцовCANDIDATE GENES ASSOCIATED WITH STALLION SPERM QUALITYhttps://orcid.org/0000-0001-6434-6287ЩербаковЮ. С.ShcherbakovYu. S.

Щербаков Ю.С. – канд. биол. наук, лаборатория молекулярной генетики

Shcherbakov Yu.S. – Ph.D. biological sciences,laboratory of molecular genetics

https://orcid.org/0000-0002-8496-5277НикиткинаЕ. В.NikitkinaE. V.

Никиткина Е.В. – канд. биол. наук, лаборатория биологии развития 

Nikitkina E.V. – Ph.D. biological sciences, laboratory of developmental biology

nikitkinae@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0210-9344ДементьеваН. В.DementievaN. V.

Дементьева Н.В. – канд. биол. наук, лаборатория молекулярной генетики

Dementieva N.V. – Ph.D. biological sciences, laboratory of molecular genetics

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»РоссияRussian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the L.K. Ernst Federal Research Center for Animal HusbandryRussian Federation20242001202504480485Copyright © Щербаков Ю.С., Никиткина Е.В., Дементьева Н.В., 20242024Щербаков Ю.С., Никиткина Е.В., Дементьева Н.В.Shcherbakov Y.S., Nikitkina E.V., Dementieva N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vetjournal.spbguvm.ru/jour/article/view/1557

Определение генетических замен, влияющих на плодовитость мужских особей привлекает внимание многих исследователей. Однако, в настоящее время в России недостаточно внимания уделяется изучению и использованию полученных генетических данных, связанных с качеством спермы животных. В результате GWAS анализа в 2022 год были определены маркерные однонуклеотидные полиморфизмы и предложены кандидатные гены GRM8, FSHR, INHA, IMMP1L. Была поставлена задача секвенировать кандидатные локусы, для выявления полиморфизмов, определяющих формирование признаков, связанных с качеством спермы для разработки программ маркерной селекции и геномного редактирования. В результате проведенного исследования был обнаружен ряд однонуклеотидных полиморфизмов в генах GRM8, FSHR, INHA, IMMP1L. После проведенного анализа было обнаружено влияние обнаруженных SNP в гене GRM8 на качество спермы у жеребцов различных пород.Также на основании полученных SNP расположенных в гене GRM8 была построена дендрограмма. В результате анализа полученной дендрограммы выборка жеребцов разделилась на 2 основные ветви. Сперма жеребцов левой ветви превосходила (была лучше) жеребцов правой по таким показателям как объем, концентрация, общая подвижность, стимуляции дыхательной активности 2,4 ДНФ при оценке после получения и криоконсервации (на 3,28 мл, на 9,62 млн/мл, на 3,6%, на 0,16 и 0,46 соответственно). Однако особи правой ветви превосходят образцы особей другой ветви по показателям прогрессивная подвижность свежей спермы, прогрессивная подвижность после оттаивания (на 18,44% и на 1,54% соответственно). Получены новые знания о генетическом полиморфизме экзонных областей генов GRM8, FSHR, INHA, IMMP1L у жеребцов различных пород (арабская, ганноверская, тракененская, францзская рысистая, советская тяжеловозная и ахалтекинская). 

The identification of genetic substitutions affecting the malefertility attracts the attention of many researchers. However, in Russia, insufficient attention is currently paid to the study and use of the obtained genetic data related to the quality of animal sperm. As a result of GWAS analysis in 2022, marker single nucleotide polymorphisms were identified and candidate genes GRM8, FSHR, INHA, IMMP1L were proposed. The task was to sequence candidate loci to identify polymorphisms that determine the formation of traits associated with sperm quality for the development of marker selection and genome editing programs. As a result of the study, a number of single nucleotide polymorphisms were found in the GRM8, FSHR, INHA, IMMP1L genes. After the analysis, the effect of the detected SNPs in the GRM8 gene on sperm quality in stallions of various breeds was discovered. Also, based on the obtained SNPs located in the GRM8 gene, a dendrogram was constructed. As a result of the analysis of the obtained dendrogram, the stallion sample was divided into 2 main branches. Stallions of the left branch are superior to stallions of the right in terms of volume, sperm concentration, total motility, stimulation of respiratory activity 2.4 DNF of fresh sperm and after cryopreservation (by 3.28 ml, by 9.62 million/ml, by 3.6%, by 0.16 and 0.46, respectively). However, individuals of the right branch are superior to individuals of the other branch in terms of progressive motility of fresh sperm, progressive motility after thawing (by 18.44% and by 1.54%, respectively). New knowledge was obtained about the genetic polymorphism of exonic regions of the GRM8, FSHR, INHA, IMMP1L genes in stallions of different breeds.

Equus caballusжеребцыSNPсеквенированиеспермаEquus caballusstallionsSNPsequencingspermРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки, проект № 124020200114-7The work was carried out with the financial support of the Ministry of Education and Science, project No. 124020200114-7ReferencesLoomis P.R. Commercial semen freezing: individual male variation in cryosurvival and the response of stallion sperm to customized freezing protocols /P.R. Loomis, J.K Graham //AnimReprod Sci. - 2008. - №105. - C. 119–128. doi: 10.1016/j.anireprosci.2007.11.010.Loomis P.R.Commercial semen freezing: individual male variation in cryosurvival and the response of stallion sperm to customized freezing protocols /P.R. Loomis ,J.K Graham //AnimReprod Sci.2008:105:119–128. doi: 10.1016/j.anireprosci.2007.11.010.Hoffmann N.Optimal concentrations of cryoprotective agents for semen from stallions that are classified ‘good’ or ‘poor’ for freezing / N. Hoffmann, H. Oldenhof, C. Morandini, K. Rohn, H. Sieme // AnimReprod Sci. - 2011. - №125 - C. 112–118. doi: 10.1016/j.anireprosci.2011.03.001Hoffmann N.Optimal concentrations of cryoprotective agents for semen from stallions that are classified ‘good’ or ‘poor’ for freezing / N. Hoffmann, H. Oldenhof, C. Morandini, K. Rohn, H. Sieme // AnimReprod Sci.2011:125:112–118. doi: 10.1016/j.anireprosci.2011.03.001.Gottschalk M.Genome-wide association study for semen quality traits in German Warmblood stallions / M. Gottschalk, J. Metzger, G. Martinsson, H. Sieme, O. Distl //AnimReprod Sci. - 2016.- №171. - C. 81–86. doi: 10.1016/j.anireprosci.2016.06.002.Gottschalk M.Genome-wide association study for semen quality traits in German Warmblood stallions / M. Gottschalk, J. Metzger, G. Martinsson, H. Sieme, O. Distl //AnimReprod Sci.2016: 171:81–86. doi: 10.1016/j.anireprosci.2016.06.002.Atroshchenko M.M.Reproductive Characteristics of Thawed Stallion Sperm / M.M. Atroshchenko, E. Arkhangelskaya, D.A. Isaev, S.B. Stavitsky, A.M. Zaitsev, V.V. Kalaschnikov, S. Leonov, A.N. Osipov// Animals (Basel). - 2019. -№ 9(12). – С.1099. doi: 10.3390/ani9121099.Atroshchenko M.M.Reproductive Characteristics of Thawed Stallion Sperm / M.M. Atroshchenko, E. Arkhangelskaya, D.A. Isaev, S.B. Stavitsky, A.M. Zaitsev, V.V. Kalaschnikov, S. Leonov, A.N. Osipov// Animals (Basel).2019:9(12):1099. doi: 10.3390/ani9121099.Schrimpf R.Screening of whole genome sequences identified high-impact variants for stallion fertility./ R.Schrimpf, M. Gottschalk, J. Metzger, G. Martinsson, H. Sieme, O.Distl //BMC Genomics. - 2016. - №.1. - С. 288. doi: 10.1186/s12864-016-2608-3.Schrimpf R.Screening of whole genome sequences identified high-impact variants for stallion fertility./ R.Schrimpf, M. Gottschalk, J. Metzger, G. Martinsson, H. Sieme, O.Distl //BMC Genomics. - 2016. - №.1. - С. 288. doi: 10.1186/s12864-016-2608-3.Schrimpf R.Implication of FKBP6 for male fertility in horses / R. Schrimpf, J. Metzger, G. Martinsson, H. Sieme, O.Distl//ReprodDomest Anim. - 2015. - № 50(2). - С.195-199. doi: 10.1111/rda.12467.Schrimpf R.Implication of FKBP6 for male fertility in horses / R. Schrimpf, J. Metzger, G. Martinsson, H. Sieme, O.Distl// ReprodDomest Anim. 2015:50(2):195-199. doi: 10.1111/rda.12467.Gao Q.Association of TNP2 gene polymorphisms of the bta-miR-154 target site with the semen quality traits of Chinese Holstein bulls/ Q. Gao, Z. Ju, Y. Zhang, J. Huang, X. Zhang, C. Qi, J. Li J, J. Zhong, G. Li, C. Wang // PLoS One. - 2014. - №. 9(1) – С. e84355. doi: 10.1371/journal.pone.0084355.Gao Q.Association of TNP2 gene polymorphisms of the bta-miR-154 target site with the semen quality traits of Chinese Holstein bulls/ Q. Gao, Z. Ju, Y. Zhang, J. Huang, X. Zhang, C. Qi, J. Li J, J. Zhong, G. Li, C. Wang // PLoS One.2014: 9(1):e84355. doi: 10.1371/journal.pone.0084355.Zhang S.The g.-165 T>C Rather than Methylation Is Associated with Semen Motility in Chinese Holstein Bulls by Regulating the Transcriptional Activity of the HIBADH Gene/S. Zhang, Y. Zhang Y, C. Yang, Z. Ju, X. Wang, Q. Jiang, Y. Sun, J. Huang, J. Zhong, C. Wang // PLoS One. - 2015. - С. 10(7). – С. e0127670. doi: 10.1371/journal.pone.0127670.Zhang S.The g.-165 T>C Rather than Methylation Is Associated with Semen Motility in Chinese Holstein Bulls by Regulating the Transcriptional Activity of the HIBADH Gene/S. Zhang, Y. Zhang Y, C. Yang, Z. Ju, X. Wang, Q. Jiang, Y. Sun, J. Huang, J. Zhong, C. Wang // PLoS One.2015:10(7):e0127670. doi: 10.1371/journal.pone.0127670.Sarabia Fragoso J. Relationships between fertility and some parameters in male broiler breeders (body and testicular weight, histology and immunohistochemistry of testes, spermatogenesis and hormonal levels) / J. Sarabia Fragoso J, M. Pizarro Díaz, J.C. Abad Moreno, P. Casanovas Infesta, A. Rodriguez-Bertos, K. Barger //ReprodDomest Anim. - 2013. - №. 48(2). - С. 345-52. doi: 10.1111/j.1439-0531.2012.02161.x.Sarabia Fragoso J. Relationships between fertility and some parameters in male broiler breeders (body and testicular weight, histology and immunohistochemistry of testes, spermatogenesis and hormonal levels) / J. Sarabia Fragoso J, M. Pizarro Díaz, J.C. Abad Moreno, P. Casanovas Infesta, A. Rodriguez-Bertos, K. Barger //ReprodDomest Anim. 2013:48(2):345-52. doi: 10.1111/j.1439-0531.2012.02161.x.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.