全基因组分析与受损膜及生育力受损相关的遗传易感性，作为冻融公鸡精液中精子-卵子相互作用机制受损的指标。
Genome-Wide Analysis of Genetic Predispositions Linked to Damaged Membranes and Impaired Fertility as Indicators of Compromised Sperm-Egg Interaction Mechanisms in Frozen-Thawed Rooster Semen.
作者信息
Dementieva Natalia V, Nikitkina Elena V, Shcherbakov Yuri S, Pleshanov Nikolai V, Ryabova Anna E, Azovtseva Anastasiia I, Silyukova Yulia L, Musidray Artem A, Griffin Darren K, Romanov Michael N
机构信息
Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding - Branch of the L. K. Ernst Federal Research Centre for Animal Husbandry, Pushkin, 196601 St. Petersburg, Russia.
North-Western Center for Interdisciplinary Research of Food Security Problems, St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Pushkin, 196608 St. Petersburg, Russia.
出版信息
Front Biosci (Schol Ed). 2025 Jan 22;17(1):26022. doi: 10.31083/FBS26022.
BACKGROUND
Cryopreservation cannot be widely used for rooster sperm due to high incidences of cryoinjury, including damage to sperm membranes. Thus, cryopreserved rooster sperm has limited use due to low sperm motility and reduced fertilizing ability, which disrupts the mechanisms involved in sperm-egg interactions. Previously, we used an Illumina 60K single-nucleotide polymorphism (SNP) array to search for genes associated with rooster sperm quality, before and after freeze-thawing. As a continuation of these genome-wide association studies (GWAS), the present investigation used a denser 600K SNP chip. Consequently, the screen depth was expanded by many markers for cryo-resistance in rooster sperm while more candidate genes were identified. Thus, our study aimed to identify genome-wide associations with ejaculate quality indicators, including those concerning sperm membrane damage.
METHODS
We selected sperm quality indicators after freezing-thawing using samples from a proprietary cryobank collection created to preserve generative and germ cells of rare and endangered breeds of chickens and other animal species. A total of 258 ejaculates from 96 roosters of 16 different breeds were analyzed. Moreover, 96 respective DNA samples were isolated for genotyping using a 600K Affymetrix® Axiom® high-density genotyping array.
RESULTS
In total, 31 SNPs and 26 candidate genes were associated with characteristics of sperm membrane damage, progressive motility, and sperm cell respiration induction using 2,4-dinitrophenol. In particular, we identified the gene as a candidate for progressive motility, and for damaged sperm membranes, and , , , , , , , , , , , , , , , , , , and for sperm cell respiration induction.
CONCLUSIONS
Our findings provide important information for understanding the genetic basis of sperm membrane integrity and other traits that can potentially compromise the mechanisms involved in sperm-egg interactions. These findings are relevant to the persistence of fertility after thawing previously frozen rooster semen.
背景
由于冷冻损伤发生率高，包括精子膜损伤，冷冻保存不能广泛应用于公鸡精子。因此，冷冻保存的公鸡精子由于精子活力低和受精能力下降而用途有限，这扰乱了精子与卵子相互作用的机制。此前，我们使用Illumina 60K单核苷酸多态性（SNP）芯片来寻找与公鸡精子冷冻前后质量相关的基因。作为这些全基因组关联研究（GWAS）的延续，本研究使用了密度更高的600K SNP芯片。因此，公鸡精子冷冻抗性的筛选深度通过许多标记得到扩展，同时鉴定出了更多候选基因。因此，我们的研究旨在确定与射精质量指标的全基因组关联，包括那些与精子膜损伤有关的指标。
方法
我们使用来自一个专门的冷冻库的样本，选择冷冻解冻后的精子质量指标，该冷冻库用于保存珍稀濒危鸡种和其他动物物种的生殖细胞。对16个不同品种的96只公鸡的258份射精样本进行了分析。此外，分离了96份相应的DNA样本，使用600K Affymetrix® Axiom® 高密度基因分型芯片进行基因分型。
结果
总共31个SNP和26个候选基因与精子膜损伤、渐进性运动以及使用2,4-二硝基苯酚诱导精子细胞呼吸的特征相关。特别是，我们确定 基因是渐进性运动的候选基因， 是受损精子膜的候选基因，以及 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 关于精子细胞呼吸诱导的候选基因。
结论
我们的研究结果为理解精子膜完整性的遗传基础以及其他可能影响精子与卵子相互作用机制的性状提供了重要信息。这些发现与解冻先前冷冻的公鸡精液后生育能力的维持有关。
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