Induced Spermiation and Sperm Morphology in a Dendrobatid frog, Dendrobates Auratus (amphibia, Anura, Dendrobatidae)

27 Mar Induced Spermiation and Sperm Morphology in a Dendrobatid frog, Dendrobates Auratus (amphibia, Anura, Dendrobatidae)

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Abstract

In den letzten Jahrzehnten wurde ein alarmierender weltweiter Rückgang der Amphibienpopulationen beobachtet. Aufgrund des weltweiten Rückgangs von Amphibien sind Studien zu den Grundlagen für effektive Zuchtprogramme in Gefangenschaft wichtig. Die Rückgewinnung von Froschspermien wird im Allgemeinen post mortem durchgeführt nach Hoden Dissektion. In dieser Studie werden typische Dendrobatid-Spermien sowie unregelmäßig geformte Spermatozoen nach sanfter hormoneller Stimulation mit humanem Choriongonadotropin (hCG), Cloaca-Lavage und Lichtmikroskopie sowie Fluoreszenzmikroskopie beschrieben. Ausgehend von dieser Technik werden zwei verschiedene hCG-Stimulationsprotokolle getestet, um die Gesamtzahl der Spermien zu erhöhen. Außerdem werden zwei Spermien-Medien, isotonische phosphatfreie Amphibiensalzlösung (IPS) und Xenopus-Düngungsmedium (XB), hinsichtlich der Motilität der Spermien verglichen. Das typische Spermatozoon von Dendrobates auratus besteht aus einem fadenförmigen und gebogenen Kopf und einer einzelnen Geißel ohne zusätzliche Strukturen. Die Gesamt-Spermienzahl nach doppelter Injektion von 100 IE hCG im Abstand von einer Stunde ist fast neunfach höher im Vergleich zur Einzelinjektion von 100 IE hCG. In XB-Medium sind 10,5% der lebensfähigen Spermatozoen beweglich, wohingegen 1,2% der lebenden Samenzellen in IPS beweglich sind. Diese sanften Techniken werden für Zucht- und Erhaltungsprogramme von Nutzen sein, einschließlich Geschlechtsbestimmung, spermatologische Untersuchung, Kryokonservierung von Spermatozoen, künstliche Befruchtung und den Aufbau von Gametenbanken für gefährdete und / oder fragile Anurane.

English Abstract

In recent decades an alarming worldwide decline of amphibian populations has been observed. Because of the worldwide amphibian decline, studies concerning the fundamentals for effective captive breeding programs are important. Frog sperm recovery, in general, is performed post-mortem
after testis dissection. In this study typical dendrobatid sperm as well as irregularly shaped spermatozoa are described after gentle hormonal stimulation with human chorionic gonadotropin (hCG), cloaca lavage and light microscopic as well as fluorescent microscopic evaluation. Starting from this technique two
different hCG stimulation protocols are tested to increase the obtained overall sperm number. Furthermore, two sperm media, isotonic phosphate-free amphibian saline (IPS) and Xenopus fertilization medium (XB), are compared regarding sperm motility. The typical spermatozoon of Dendrobates auratus
consists of a filiform and curved head and a single flagellum without any accessory structures. Gained overall sperm number after double injection of 100 IU hCG at intervals of one hour is nearly ninefold
higher in comparison to single injection of 100 IU hCG. In XB medium 10.5 % of the viable spermatozoa are motile, whereas 1.2 % of viable sperm cells in IPS are motile. These gentle techniques will be useful for breeding and conservation programs including sexing, spermatological examination, cryopreservation of spermatozoa, artificial fertilization and the build of gamete banks for endangered and/or fragile anurans.