Published March 1, 2015 | Version v1
Publication Open

Reproductive Performance of Holstein Dairy Cows Grazing in Dry-summer Subtropical Climatic Conditions: Effect of Heat Stress and Heat Shock on Meiotic Competence and In vitro Fertilization

Creators

  • 1. Cairo University
  • 2. Universidade dos Açores

Description

The present study was designed to evaluate how environmental factors in a dry-summer subtropical climate in Terceira-Azores (situated in the North Atlantic Ocean: 38° 43′ N 27° 12′ W) can affect dairy cow (Holstein) fertility, as well as seasonal influence on in vitro oocytes maturation and embryos development. Impact of heat shock (HS) effects on in vitro oocyte's maturation and further embryo development after in vitro fertilization (IVF) was also evaluated. For such purpose the result of the first artificial insemination (AI) performed 60 to 90 days after calving of 6,300 cows were recorded for one year. In parallel, climatic data was obtained at different elevation points (n = 5) from 0 to 1,000 m and grazing points from 0 to 500 m, in Terceira island, and the temperature humidity index (THI) was calculated. For in vitro experiments, oocytes (n = 706) were collected weekly during all year, for meiotic maturation and IVF. Further, to evaluate HS effect, 891 oocytes were collected in the cold moths (December, January, February and March) and divided in three groups treated to HS for 24 h during in vitro maturation at: C (Control = 38.5°C), HS1 (39.5°C) and HS2 (40.5°C). Oocytes from each group were used for meiotic assessment and IVF. Cleavage, morula and blastocyst development were evaluated respectively on day 2, 6, and 9 after IVF. A negative correlation between cow's conception rate (CR) and THI in grazing points (−91.3%; p<0.001) was observed. Mean THI in warmer months (June, July, August and September) was 71.7±0.7 and the CR (40.2±1.5%) while in cold months THI was 62.8±0.2 and CR was 63.8±0.4%. A similar impact was obtained with in vitro results in which nuclear maturation rate (NMR) ranged from 78.4% (±8.0) to 44.3% (±8.1), while embryos development ranged from 53.8% (±5.8) to 36.3% (±3.3) in cold and warmer months respectively. In vitro HS results showed a significant decline (p<0.05) on NMR of oocytes for every 1°C rising temperature (78.4±8.0, 21.7±3.1 and 8.9±2.2, respectively for C, HS1, and HS2). Similar results were observed in cleavage rate and embryo development, showing a clear correlation (96.9 p<0.05) between NMR and embryo development with respect to temperatures. Results clearly demonstrated that, up to a THI of 70.6, a decrease in the CR occurs in first AI after calving; this impairment was confirmed with in vitro results. Keywords: Environmental Stress; Artificial Insemination; Heat Shock; Oocyte Meiotic Maturation; Maternal Heat Stress

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تصميم هذه الدراسة لتقييم كيف يمكن للعوامل البيئية في مناخ شبه استوائي في الصيف الجاف في تيرسيرا أزورز (الواقعة في شمال المحيط الأطلسي: 38 ° 43 â² N 27 â ° 12â² W) أن تؤثر على خصوبة الأبقار الحلوب (هولشتاين)، وكذلك التأثير الموسمي على نضج البويضات في المختبر وتطور الأجنة. كما تم تقييم تأثير الصدمة الحرارية (HS) على نضج البويضة في المختبر وزيادة نمو الجنين بعد الإخصاب في المختبر (IVF). لهذا الغرض، تم تسجيل نتيجة التلقيح الاصطناعي الأول (AI) بعد 60 إلى 90 يومًا من ولادة 6300 بقرة لمدة عام واحد. في موازاة ذلك، تم الحصول على البيانات المناخية عند نقاط ارتفاع مختلفة (n = 5) من 0 إلى 1000 متر ونقاط الرعي من 0 إلى 500 متر، في جزيرة تيرسيرا، وتم حساب مؤشر الرطوبة الحرارية (THI). بالنسبة للتجارب المختبرية، تم جمع البويضات (العدد = 706) أسبوعيًا طوال العام، من أجل النضج الانتصافي والتلقيح الصناعي. علاوة على ذلك، لتقييم تأثير HS، تم جمع 891 بويضة في العث البارد (ديسمبر ويناير وفبراير ومارس) وتم تقسيمها إلى ثلاث مجموعات تمت معالجتها بـ HS لمدة 24 ساعة أثناء النضج في المختبر عند: C (التحكم = 38.5 درجة مئوية)، HS1 (39.5 درجة مئوية) و HS2 (40.5 درجة مئوية). تم استخدام البويضات من كل مجموعة للتقييم الانتصافي والتلقيح الصناعي. تم تقييم تطور الكيسة الأريمية والانشقاق والموتورة على التوالي في اليوم الثاني والسادس والتاسع بعد التلقيح الصناعي. لوحظ وجود علاقة سلبية بين معدل الحمل البقري (CR) و THI في نقاط الرعي (91.3 ٪ ؛ p<0.001). كان متوسط THI في الأشهر الأكثر دفئًا (يونيو ويوليو وأغسطس وسبتمبر) 71.7 Â ±0.7 و CR (40.2 Â ±1.5 ٪) بينما في الأشهر الباردة كان THI 62.8 Â ±0.2 و CR كان 63.8 Â ±0.4 ٪. تم الحصول على تأثير مماثل مع نتائج في المختبر حيث تراوح معدل النضج النووي (NMR) من 78.4 ٪(±8.0) إلى 44.3 ٪(±8.1)، في حين تراوح نمو الأجنة من 53.8 ٪(±5.8) إلى 36.3 ٪(±3.3) في الأشهر الباردة والأكثر دفئًا على التوالي. أظهرت نتائج النظام المنسق في المختبر انخفاضًا كبيرًا (p<0.05) في الرنين المغناطيسي النووي للبويضات لكل 1درجة مئوية من ارتفاع درجة الحرارة (78.4 ±8.0 و 21.7 ±3.1 و 8.9 ±2.2 على التوالي لـ C و HS1 و HS2). ولوحظت نتائج مماثلة في معدل الانقسام وتطور الجنين، مما يدل على وجود علاقة واضحة (96.9 نقطة<0.05) بين الرنين المغناطيسي النووي وتطور الجنين فيما يتعلق بدرجات الحرارة. أظهرت النتائج بوضوح أنه، حتى مؤشر THI البالغ 70.6، يحدث انخفاض في CR في أول ذكاء اصطناعي بعد الولادة ؛ تم تأكيد هذا الضعف بنتائج في المختبر. الكلمات المفتاحية: الإجهاد البيئي ؛ التلقيح الاصطناعي ؛ الصدمة الحرارية ؛ النضج الانتصافي للبيضة ؛ الإجهاد الحراري للأم

Translated Description (French)

La prà © sente à © tude a à © tà © conà § ue pour à © valuer comment les facteurs environnementaux dans un climat subtropical d'à © tà © sec à Terceira-Azores (situà © dans l'ocà © an Atlantique Nord : 38° 43â €² N 27° 12′ W) peuvent affecter la fertilità © des vaches laitià ¨ res (Holstein), ainsi que l'influence saisonnià ¨ re sur la maturation des ovocytes in vitro et le dà © veloppement des embryons. L'impact des effets du choc thermique (HS) sur la maturation in vitro des ovocytes et le développement ultérieur des embryons après la fécondation in vitro (FIV) a également été évalué. À cette fin, le résultat de la première insémination artificielle (IA) réalisée 60 à 90 jours après le vêlage de 6 300 vaches a été enregistré pendant un an. Parallèlement, des données climatiques ont été obtenues à différents points d'altitude (n = 5) de 0 à 1 000 m et des points de pâturage de 0 à 500 m, dans l'île de Terceira, et l'indice de température et d'humidité (THI) a été calculé. Pour les expériences in vitro, des ovocytes (n = 706) ont été collectés chaque semaine pendant toute l'année, pour la maturation méiotique et la FIV. De plus, pour à © valuer l'effet de l'HS, 891 ovocytes ont à © tà © recueillis dans les papillons de nuit froids (dà © cembre, janvier, fà © vrier et mars) et divisà © s en trois groupes traità © s à l'HS pendant 24 h au cours de la maturation in vitro à: C (contrà ´ le = 38,5 °C), HS1 (39,5 °C) et HS2 (40,5 °C). Les ovocytes de chaque groupe ont été utilisés pour l'évaluation méiotique et la FIV. Le clivage, la morula et le développement du blastocyste ont été évalués respectivement les jours 2, 6 et 9 après la FIV. Une corrélation négative entre le taux de conception (RC) de la vache et THI dans les points de pâturage (Â91,3 % ; p<0,001) a été observée. Le THI moyen dans les mois les plus chauds (juin, juillet, août et septembre) était de 71,7±0,7 et le RC (40,2 ±1,5 %) tandis que dans les mois froids, le THI était de 62,8±0,2 et le RC était de 63,8±0,4 %. Un impact similaire a été obtenu avec des résultats in vitro dans lesquels le taux de maturation nucléaire (RMN) variait de 78,4% (±8,0) à 44,3% (±8,1), tandis que le développement des embryons variait de 53,8% (±5,8) à 36,3% (±3,3) respectivement dans les mois froids et chauds. Les rà © sultats de l'HS in vitro ont montrà © une diminution significative (p<0,05) de la RMN des ovocytes pour chaque hausse de tempà © rature de 1°C (78,4 ±8,0, 21,7± 3,1 et 8,9 ±2,2, respectivement pour C, HS1 et HS2). Des résultats similaires ont été observés dans le taux de clivage et le développement de l'embryon, montrant une corrélation claire (96,9 p<0,05) entre la RMN et le développement de l'embryon par rapport aux températures. Les résultats ont clairement démontré que, jusqu'à un THI de 70,6, une diminution de la RC se produit dans la première IA après le vêlage ; cette altération a été confirmée par des résultats in vitro. Mots-clés : Stress environnemental ; Insémination artificielle ; Choc thermique ; Maturation méiotique des ovocytes ; Stress thermique maternel

Translated Description (Spanish)

El presente estudio fue diseñado para evaluar cómo los factores ambientales en un clima subtropical de verano seco en Terceira-Azores (situado en el Océano Atlántico Norte: 38 ° 43 ° N 27° 12 ° W) pueden afectar la fertilidad de la vaca lechera (Holstein), así como la influencia estacional en la maduración in vitro de los ovocitos y el desarrollo de los embriones. También se evaluó el impacto de los efectos del choque térmico (HS) en la maduración in vitro de los ovocitos y el desarrollo posterior del embrión después de la fertilización in vitro (FIV). Para tal fin, se registró el resultado de la primera inseminación artificial (IA) realizada 60 a 90 días después del parto de 6.300 vacas durante un año. En paralelo, se obtuvieron datos climáticos en diferentes puntos de elevación (n = 5) de 0 a 1.000 m y puntos de pastoreo de 0 a 500 m, en isla Terceira, y se calculó el índice de temperatura humedad (THI). Para los experimentos in vitro, se recogieron ovocitos (n = 706) semanalmente durante todo el año, para la maduración meiótica y la FIV. Además, para evaluar el efecto de HS, se recolectaron 891 ovocitos en las polillas frías (diciembre, enero, febrero y marzo) y se dividieron en tres grupos tratados con HS durante 24 h durante la maduración in vitro a: C (Control = 38.5 ° C), HS1 (39.5 °C) y HS2 (40.5° C). Los ovocitos de cada grupo se utilizaron para la evaluación meiótica y la FIV. La escisión, la mórula y el desarrollo de blastocistos se evaluaron respectivamente el día 2, 6 y 9 después de la FIV. Se observó una correlación negativa entre la tasa de concepción (CR) de la vaca y el THI en los puntos de pastoreo (91,3%; p<0,001). El THI medio en los meses más cálidos (junio, julio, agosto y septiembre) fue de 71,7 ±0,7 y el CR (40,2 ±1,5%), mientras que en los meses fríos el THI fue de 62,8±0,2 y el CR fue de 63,8±0,4%. Se obtuvo un impacto similar con resultados in vitro en los que la tasa de maduración nuclear (RMN) osciló entre el 78,4% (±8,0) y el 44,3% (±8,1), mientras que el desarrollo embrionario osciló entre el 53,8% (±5,8) y el 36,3% (±3,3) en los meses fríos y cálidos, respectivamente. Los resultados de HS in vitro mostraron una disminución significativa (p<0,05) en la RMN de ovocitos por cada aumento de temperatura de 1°C (78,4 ±8,0, 21,7 ±3,1 y 8,9 ±2,2, respectivamente, para C, HS1 y HS2). Se observaron resultados similares en la tasa de escisión y el desarrollo embrionario, mostrando una clara correlación (96.9 p<0.05) entre la RMN y el desarrollo embrionario con respecto a las temperaturas. Los resultados demostraron claramente que, hasta un THI de 70,6, se produce una disminución en la RC en la primera IA después del parto; este deterioro se confirmó con resultados in vitro. Palabras clave: Estrés ambiental; Inseminación artificial; Choque térmico; Maduración meiótica de ovocitos; Estrés térmico materno

Files

ajas-28-3-334.pdf.pdf

Files (512.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:cafef6e46381ac8b6d8064444992e0b9
512.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الأداء التناسلي لأبقار هولشتاين الحلوب الرعي في الظروف المناخية شبه الاستوائية في الصيف الجاف: تأثير الإجهاد الحراري والصدمة الحرارية على الكفاءة الانتصافية والإخصاب في المختبر
Translated title (French)
Performance reproductive des vaches laitières Holstein pâturant dans des conditions climatiques subtropicales d'été secs : effet du stress thermique et du choc thermique sur la compétence méiotique et la fertilisation in vitro
Translated title (Spanish)
Rendimiento reproductivo de las vacas lecheras Holstein que pastan en condiciones climáticas subtropicales de verano seco: efecto del estrés térmico y el choque térmico en la competencia meiótica y la fertilización in vitro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2118287375
DOI
10.5713/ajas.14.0480

Is supplement to
https://openalex.org/W4319296425 (Other)
https://openalex.org/W39106087 (Other)
https://openalex.org/W3089038128 (Other)
https://openalex.org/W2095216177 (Other)
https://openalex.org/W2060605284 (Other)
https://openalex.org/W1998670302 (Other)
https://openalex.org/W1996756976 (Other)
https://openalex.org/W1970344927 (Other)
https://openalex.org/W169452500 (Other)
https://openalex.org/W118968214 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W131566203
  • https://openalex.org/W1964414909
  • https://openalex.org/W1974254507
  • https://openalex.org/W1979313548
  • https://openalex.org/W1985749966
  • https://openalex.org/W1997305195
  • https://openalex.org/W2014079293
  • https://openalex.org/W2017798219
  • https://openalex.org/W2021725145
  • https://openalex.org/W2022176169
  • https://openalex.org/W2051712917
  • https://openalex.org/W2052180336
  • https://openalex.org/W2061838420
  • https://openalex.org/W2063882006
  • https://openalex.org/W2069414302
  • https://openalex.org/W2069496120
  • https://openalex.org/W2072587187
  • https://openalex.org/W2080190528
  • https://openalex.org/W2093571877
  • https://openalex.org/W2095594924
  • https://openalex.org/W2099365534
  • https://openalex.org/W2101602571
  • https://openalex.org/W2104107865
  • https://openalex.org/W2105044270
  • https://openalex.org/W2108462848
  • https://openalex.org/W2111084990
  • https://openalex.org/W2113045439
  • https://openalex.org/W2114230029
  • https://openalex.org/W2125877891
  • https://openalex.org/W2133143602
  • https://openalex.org/W2133602876
  • https://openalex.org/W2143101809
  • https://openalex.org/W2155329548
  • https://openalex.org/W2159491581
  • https://openalex.org/W2162362753
  • https://openalex.org/W2167243619
  • https://openalex.org/W2270346968
  • https://openalex.org/W2949091432
  • https://openalex.org/W4232487417
  • https://openalex.org/W4250705922