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Sperm traits in Chinook salmon depend upon activation medium: implications for studies of sperm competition in fishes

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Abstract:

Sperm traits of externally fertilizing fish species are typically measured in fresh (or salt) water, even though the spawning environment of their ova contains ovarian fluid. In this study, we measured sperm traits of Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha (Walbaum in Artedi, 1792)) in both fresh water and dilute ovarian fluid at 10 and 20 s postactivation, using a computer-assisted sperm analysis system. Spermatozoa swam faster, and had both higher percent motility and a straighter path trajectory for a longer period of forward motility when activated in ovarian fluid compared with activation in fresh water. Comparing sperm activity of 10 males in water versus ovarian fluid, we found a weak but significant correlation for sperm swimming speed at 10 s postactivation (r = 0.34, p = 0.01), but not for any other sperm traits measured. Most important, across males, mean sperm swimming speed in water accounted for <10% of the observed variation in mean sperm swimming speed in ovarian fluid. Thus, we argue that sperm traits measured in fresh water are not particularly relevant to those same traits during normal spawning in this species. We suggest that sperm performance measured in fresh water should be used with caution when comparing the potential for individual males to fertilize ova, especially in studies of sperm competition in externally fertilizing species.

Les caractéristiques des spermatozoïdes des poissons à fertilisation externe sont généralement mesurées en eau douce (ou salée), bien que le milieu de fraie de leurs œufs contienne du liquide ovarien. Dans notre travail, nous mesurons les caractéristiques des spermatozoïdes du saumon chinook (Oncorhynchus tshawytscha (Walbaum in Artedi, 1792)) tant en eau douce que dans du liquide ovarien dilué, 10 et 20 s après l’activation, à l’aide d’un système informatisé d’analyse des spermatozoïdes. Lorsqu’ils sont activés dans le liquide ovarien plutôt qu’en eau douce, les spermatozoïdes nagent plus rapidement et ont à la fois un plus fort pourcentage de motilité et une trajectoire plus droite sur une période plus longue de déplacement vers l’avant. Lors d’une comparaison de l’activité des spermatozoïdes chez 10 mâles dans l’eau et dans le liquide ovarien, il existait une corrélation faible mais significative pour la vitesse de nage des spermatozoïdes 10 s après l’activation (r = 0,34, p = 0,01), mais pas pour aucune autre caractéristique mesurée. Ce qui est plus important c’est que, entre les mâles, la vitesse moyenne de nage des spermatozoïdes dans l’eau explique <10% de la variation observée de la vitesse moyenne de nage des spermatozoïdes dans le liquide ovarien. C’est pourquoi, nous croyons que les caractéristiques des spermatozoïdes mesurées en eau douce ne sont pas particulièrement pertinentes par rapport aux mêmes caractéristiques durant la fraie normale de cette espèce. Nous suggérons d’utiliser avec discernement la performance des spermatozoïdes mesurée en eau douce lorsqu’on compare le potentiel de mâles individuels pour la fécondation des œufs, particulièrement dans des études de compétition spermatique chez des espèces à fécondation externe.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-10-01

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