Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Investigations into Sperm Sex-Sorting and Reproductive Seasonality in Bottlenose Dolphins (Tursiops truncatus)

Schulz, Benjamin GND

Cetaceans face a rising need for conservation including attempts at captive breeding of endangered species. All cetacean species are characterized by a low reproductive rate, so every single offspring has a significant impact on population genetics. Artificial insemination (AI) with sex-sorted semen provides a powerful tool for population management and breeding of captive cetaceans living in a female dominated society. This study describes semen collection in bottlenose dolphins using a modified manual stimulation technique. As part of a feasibility study on gene-banking of cetacean species, four adult male bottlenose dolphins were trained to provide semen once to twice weekly over a period of 27 months. For characterization of each male’s reproductive profile, ejaculate volume, sperm concentration, pH, total motility and kinetic rating were determined immediately after collection. Samples were incubated with Hoechst 33342 and sorted in a flow cytometer. Following sorting, samples were cooled to 4°C and stored for 72 hours. Aliquots were analyzed on three consecutive days for their motility, plasma membrane integrity, mitochondrial capacity, and morphological changes. The results show that sperm concentration in all males follows a seasonal pattern, while qualitative sperm characteristics were consistent for the individual males during the study. Liquid storage demonstrated the ability to retain sufficient sperm quality after sorting to be used for immediate artificial insemination of females at remote facilities. The results of this study contribute to the understanding of male cetacean reproductive seasonality and ejaculate characteristics to develop improved handling and storage protocols for semen samples and optimize social management for scheduled breeding events or contraceptive reasons. Liquid storage of sorted dolphin semen provides breeding programs access to sex-sorted semen without the need of expensive cryopreservation storage and further loss of sperm quality caused by freezing of the samples.

Wale und Delfine sind Bedrohungen ausgesetzt, die Erhaltungsmaßnahmen auch in Zoohaltungen nötig werden lassen. Alle Waltiere besitzen eine langsame Reproduktion, weshalb jeder einzelne Nachwuchs einen signifikanten Einfluss auf die genetische Vielfalt hat. Die künstliche Besamung mit geschlechtsspezifisch sortiertem Sperma stellt ein bedeutsames Werkzeug für die Zucht und das Populationsmanagement für Waltiere in Menschenhand dar. Diese Arbeit beschreibt eine modifizierte Methode zur manuellen Samengewinnung bei Großen Tümmlern. Als Teil einer Studie zur Erhaltung von Waltieren wurden vier männliche Tümmler ein- bis zweimal pro Woche über insgesamt 27 Monate hinweg abgesamt. Volumen, Spermiendichte, pH, Motilität und Bewegungsmuster wurden direkt nach der Gewinnung untersucht. Die Proben wurden mit Hoechst 33342 inkubiert und danach geschlechtsspezifisch sortiert. Im Anschluss daran wurden die Proben auf 4°C abgekühlt und für 72 Stunden gelagert. Während dieser Zeit wurden in regelmäßigen Abständen Untersuchungen zur Motilitätsbestimmung, der Integrität und des Potentials der Zellmembran sowie morphologischen Veränderungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Saisonalität aller an der Studie beteiligten Tiere bezüglich der Spermiendichte, während qualitative Eigenschaften für alle Bullen konstant blieben. Die folgenden Experimente zeigten, dass eine gekühlte Lagerung ausreicht, um eine zufriedenstellende Qualität des Samens nach der geschlechtsspezifischen Sortierung zu erhalten und damit künstliche Besamungen an entfernten Standorten zu ermöglichen. Die Studie liefert zudem wichtige Daten zum Verständnis der Reproduktionssaisonalität und Spermaqualität bei Waltieren, um bessere Verarbeitungs- und Lagerungsmethoden entwickeln zu können, aber auch um das Gruppenmanagement von Tieren in Menschenhand im Zuge von geplanten Zuchtprogrammen oder zur Empfängnisverhütung zu erleichtern. Die Kühllagerung von sortierten Delfinspermien bietet Zuchtprogrammen einen Zugang zu dieser Technologie ohne die Notwendigkeit des Einsatzes kostspieliger und schädigender Einfriermethoden.

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