Analysis of breed effects and genetic parameters of semen qualitytraits for frozen-thawed semen in stallions

Obwohl sich die Techniken der Herstellung von Tiefgefriersamen in den letzten Jahren stetig weiterentwickelt haben, erfüllt nach wie vor eine große Anzahl von Pferdeejakulaten nicht die qualitativen Mindestanforderungen von Tiefgefriersamen. Unter ähnlichen Umweltbedingungen divergiert die Qualität des Frisch- und Tiefgefriersamens sehr stark zwischen den einzelnen Rassen, dem Monat der Samengewinnung und dem Alter des Hengstes. Ziel dieser Studie war es zu ermitteln, in welchem Umfang Rasseeffekte und genetische Parameter die Qualität von Tiefgefriersamen beeinflussen und mögliche Ursachen für die Varianz von Tiefgefrierspermamerkmalen zu finden. Eine Einschätzung über den genetischen Einfluss auf die Qualität des Tiefgefriersamens lieferten die additiv-genetische Varianz, die permanente Umweltvarianz, die Heritabilitäten und die genetische Korrelation von Frisch- und Tiefgefriersamenparametern. Der Einsatz von geschätzten Zuchtwerten ermöglicht die Selektion von Deckhengsten auf Samen, der eine gute Einfriertauglichkeit aufweist. 6.1 Analyse der rasse- und hengstspezifischen Effekte auf den Tiefgefriersamen von Warmblut-, Vollblut-, und Quarter Horse Pferden In der vorliegenden Studie wurden die systematischen Effekte auf die Parameter der Spermienqualität von Frisch- und Tiefgefriersamen untersucht, welche sowohl innerhalb als auch außerhalb der Decksaison abgenommen wurden. Insgesamt wurden von 121 Hengsten 4.681 Samenprotokolle ausgewertet. In die Studie gingen Pferde der Rassen arabisches und englisches Vollblut, Quarter Horse sowie vier Warmblutrassen mit ein, wobei alle Hengste ausschließlich bei der künstlichen Besamung des Niedersächsischen Landgestüts Celle eingesetzt wurden. Folgende Samenparameter wurden untersucht: Volumen, Spermiendichte, Gesamtspermienzahl (GSZ) und Gesamtanzahl vorwärts-beweglicher Spermien im Frischsamen sowie die Vorwärtsmotilität nach dem Auftauen, der DNA-Fragmentationsindex (DFI) und die Anzahl membrandefekter Spermien im Tiefgefriersamen, innerhalb und außerhalb der Decksaison. Die systematischen Effekte des Monats und des Jahres der Samengewinnung, der Altersklasse des Hengstes, des Zuchtgebiets sowie der zufällige Effekt des Hengstes wurden mittels gemischter Modelle auf Signifikanz geprüft. Rasseunterschiede waren signifikant für die Samenparameter Spermienkonzentration, GSZ, Gesamtmotilität und DFI. Vor allem Vollblüter zeigten signifikant höhere least-square Mittelwerte für den DFI-Wert, wobei Hannoveraner Hengste höhere least-square Mittelwerte für die Spermienkonzentration, die GSZ und die Gesamtmotilität im Frischsamen aufwiesen. Die Gruppe der 2-6- jährigen Hengste hatte signifikant niedrigere least-square Mittelwerte als die anderen Altersgruppen, für die Spermienkonzentration, GSZ und die Gesamtmotilität sowie die progressive Auftaumotilität. Mit Ausnahme der Auftaumotilität zeigten alle Samenqualitätsmerkmale saisonale Schwankungen. Der Interaktionseffekt Monat der Samengewinnung und das Alter des Hengstes hatte einen signifikanten Einfluss. Im Alter von 2-6 Jahren zeigten die Hengste im Frühling und Winter eine schlechtere Samenqualität als im Sommer und Herbst. Dies lässt darauf schließen, dass diese Altersgruppe weniger gut für eine Samenabnahme außerhalb der Saison geeignet ist. Die Hengste im Alter von 2-6 Jahren hatten außerdem einen hohen Prozentsatz nicht-lebender Spermien, wiesen jedoch die besten DFI-Werte auf. Die Werte dieser beiden Qualitätsmerkmale blieben auch im weiteren Verlauf des Lebens der Hengste stabil. Der zufällige Hengsteffekt hatte einen Anteil von 27-71% an der Gesamtvarianz, wobei der größte Hengsteffekt auf den DFI-Wert zurückzuführen war. Die Ergebnisse zeigen, dass überwiegend der Hengst für eine intakte DNA in den Spermien verantwortlich ist, die Membranintegrität jedoch eher Umwelteinflüssen unterliegt. Generell lässt sich sagen, dass vor allem der Hengst die Spermienqualität bestimmt und dass signifikante Interaktionen zwischen dem Hengst und der Umwelt, Schwankungen in den ausgewerteten Spermamerkmalen bewirken. 6.2 Genetische Analysen und geschätzte Zuchtwerte von Frisch- und Tiefgefriersamen in deutschen Warmbluthengsten Essentiell für eine erfolgreiche Pferdezucht und gezielte Selektion, sind eine gute Samenqualität, eine gute Auftauqualität und eine gute Befruchtungsfähigkeit der Spermien. Management, Umweltfaktoren, genetische Einflüsse und der individuelle Hengsteffekt führen zu einer signifikanten Varianz in der Qualität der Tiefgefriersamen. Deshalb war ein weiteres Ziel unserer Arbeit, genetische Parameter für die Merkmale des Tiefgefriersamens (oder der Tiefgefrierportion) von fruchtbaren Warmbluthengsten zu erheben und genetische Korrelationen zu Frischsamenparametern zu finden. Insgesamt wurden 63.972 Frischsamenprotokolle und 3.681 Tiefgefrierprotokolle von 271 Hengsten aus dem Niedersächsischen Landgestüt Celle und dem Nordrhein-Westfälischen Landgestüt Warendorf ausgewertet. Ein multivariantes lineares Tiermodell wurde eingesetzt, um additiv-genetische Effekte und permanente Umweltvarianzen zwischen Hengsten und EBVs der Spermamerkmale zu schätzen. Die Spannweite der Relativzuchtwerte reichte von 49 bis 181 und deren mittlere Zuverlässigkeit von 0,28 bis 0,49. Die Heritabilitätsschätzung ergab hohe Werte für den DFI (h2=0,45) und niedrige Schätzwerte für die Anzahl membrandefekter Spermien pro Ejakulat (h2 = 0,11). Sowohl zwischen der progressiven Motilität des Frischsamens und dem DFI-Wert (rg = -0,79), als auch den membrandefekten Spermien (rg = -0,45) bestand eine negative additiv-genetische Korrelation. Die Spermienkonzentration im Frischsamen zeigte eine hohe additiv-genetische Korrelation, sowohl mit der progressiven Auftaumotilität, als auch mit dem DFI. Schlussendlich wurde der Zusammenhang zwischen den Zuchtwerten (EBVs) für Tiefgefriersamen und den Zuchtwerten für die paternale Komponente der Trächtigkeitsrate pro Rossezyklus (EBV-PAT) bei 106 Hengsten untersucht. Zuchtwerte werden genauer, je mehr Samenprotokolle pro Hengst zur Verfügung stehen und ausgewertet werden können. Am höchsten korrelierten die Zuchtwerte für die progressive Vorwärtsbeweglichkeit im Tiefgefriersamen und für den DFI-Wert mit EBV-PAT (r = 0,38 und r = -0,17), wobei der Zuchtwert für die membrandefekten Spermien nur wenig korrelierte (r= -0,05). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Hengste mit einem hohen Zuchtwert für die progressive Motilität im Frischsamen eine gute Voraussetzung für die Herstellung von Tiefgefriersamen aufweisen. Die Verwendung von Zuchtwerten stellt eine Option der Selektion auf Hengste mit guter Samenqualität nach dem Einfrierprozess dar.