Discontinuous Percoll Gradients Enrich X-Bearing Porcine Sperms and Female Embryos

불연속 Percoll 원심분리에 의한 돼지 X-정자와 자성배아에 관한 연구

Predetermination of sex in livestock of offpring is in great demand and is of critical importance to providing for the most efficient production of the animal ariculture. Such a sexing techlology would also enhance the economy of conventional artificial insemination(AI) and aid the porcine industry. The purpose of this study was to evaluate the efficiency of enriching X-bearing porcine sperm using discontinuous percoll gradients and PCR mefhod. Semen was collected from mature boars of proven fertility center (AI center KimHae). Sperm was leaded on the isotonic discontinuous percoll gradient and then it was centrifuged at 120 ${\times}$ g for 20 minutes. After centrifugation, sperm included in each fraction were recovered (7${\times}$10$^6$ sperms/ml) and then sperm genomic DNA was extractedfor the PCR. SRY gene was used to evaluate the ratio between X and Y sperm in the separated fractions. Ju viro ffrtilization wascarried out by adding the unseparated sperm (control) or separated (experimental poop) to the matured oocytes in TCM-199. Embryos for sex determination were obtained at 2 cell stage and then was used for SRY gene amplification. After centrifugation of discontinuous percoll gradient, the most motile sperm was obtained at 95% fiaction (94.4% ${\pm}$ 5.1%, p < 0.01). The PCR analysis evaluated that 30%, 50% and 65% fractions were Y sperm rich, whereas 80% and 95% fractions were X sperm rich. PCR analysis with each porcineembryo showed that 33.3% of control and 66.7% of experimental group were determined as female embryos. In conclusion, in vitro matured oocytes inseminated with sperms (95% fraction) prepared by percoll gradient centrifugation showed high fertilization rates and female embryos than control sperms.

X, Y정자를 분리하여(sexing techlology)필요한 성을 조절한 배아의 연구가 아직 실용화되지 않고 있다 본 연구는 이에 대한 기초연구로서 돼지의 X 정자와 Y정자를 분리하기 위하여 불연속 percoll농도구배를 제조한 후 상층에 정액을 분주하여 120${\times}$g에서 20분간 원심분리 하였다. 분리된 각 층의 정자를 회수(7${\times}$10$^6$ sperms/ml)하여 genomic DNA를 추출한후, PCR 방법을 이용하여 Y 염색체의 성 결정 유전자(TDF)인 SRY(sex determining region of Y chromosome) 유무를 판단하였다. TCM-199배양액에 성숙시킨 난자와 분리하지 않은 정자를 대조군으로, 분리한 X 정자를 실험군으로 인공수정을 한 후 돼지 체외 수정란을 획득하였다. 체외 생산된 2세포기의 배아의 SRY 유전자를 PCR증폭하여 성 판별에 사용하였다. 불연속 percoll 원심분리 후 정자의 생존율은 95%층에서 94.4% ${\pm}$ 5.1% (P < 0.01)로써 가장 높았다. 체외수정한 결과 분리하지 않은 대조군(47.1%)보다 자성정자가 많다고 판단되는 실험군에서 수정율이 높았다(80%).불연속 percoll 원심분리 후 SRY유전자의 PCR을 실시한 결과 30%, 50%, 65%농도에서 80%, 95% 농도보다 Y 염색체 특이적인 밴드가 많이 증폭되는 것을 확인하여 상층에 Y 염색체를 가지는 웅성 정자가 많이 있으며 하층에 X 염색체를 가치는 자성정자가 많이 있는것으로 확인하였다. 또한 95% 농도 층의 정자를 인공수정한 초기배아의 자성은 66.7%로서 대조군 33.3%보다 높았다. 따라서 불연속 percoll 원심분리 후 80%, 95%층에서 X 정자가 많이 회수되고, 활동성이 증가하는 것뿐만 아니라 정자의 질도 개선할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.