Genetikai és Szaporodásbiológiai Kutatócsoport

A kutatócsoport tevékenységi köre

A kutatócsoport három fő tevékenységi kört ölel fel: molekuláris- és citogenetikai, szaporodásbiológiai, valamint embrionális sejtmanipulációs és fejlődésbiológiai vizsgálatokat. Ezeket jelenleg elsősorban őshonos és intenzív baromfifajokon végzi, de lehetőség van vadmadarak, emlős és halfajok, kétéltűek és hüllők, illetve méhek vizsgálatára is.

Alap és alkalmazott kutatási feladatokat egyaránt ellát, szem előtt tartva a mezőgazdaság igényeit, a tenyésztők problémáit. A meglévő laboratóriumi kapacitással, illetve a több évtizedes szakmai tapasztalattal képes a tenyésztés, a génmegőrzés, a fenntartható fejlődés, a biodiverzitás, valamint klímaváltozás terén felmerülő komplex kérdések megoldására.

Meghatározó feladata a magyar baromfi „in vitro” génbank fenntartása és fejlesztése, amely spermium, embrionális sejt, valamint korai ivarszerv szövetek fagyasztásával Magyarországon, de Európában is egyedülálló. Mint „ex situ” génmegőrzési tevékenység, kapcsolódik az EU agrár-környezetvédelmi, és az extenzív termelés támogatási céljainak megvalósításához.

Alternatív biotechnológiai módszerek bevezetése a magyar in vitro baromfi és nyúl génbank fejlesztése céljából – KTIA_AIK_12-1-2013-0002

 

Teljes futamidőre elnyert összeg: 336.082.002 Ft

Konzorciumi partner: Budapesti Corvinus Egyetem

Résztvevők a HáGK részéről: Patakiné Dr. Várkonyi Eszter, Dr. Liptói Krisztina, Dr. Barna Judit, Dr. Hidas András, Dr. Bodzsár Nóra Váradi Évi, Sztán Nikoletta, Edviné Meleg Erika, Dr. Lehoczky István, Zöld Orsolya, Drobnyák Árpád, Rövidné Kovács Krisztina, Dr. Kissné Dr. Do thi Dong Xuan, Barta Ildikó, Kovács Judit, Dr. Bódi László, Kollárné Jilly Sára, Osztrogonácz Kitti.

Célkitűzések:

A HáGK több mint egy évszázados működése során mindvégig jelentős szerepet vállalt a magyarországi kisállattenyésztéssel kapcsolatos génmegőrzési, kutatási, nemesítési, oktatási és szaktanácsadási feladatok ellátásában. Területén és gondozásában található Magyarország egyetlen in vivo baromfi génbankja, melyben 14 magyar őshonos baromfifajtát tart fenn. Egy közös francia-magyar kutatási pályázat keretében kialakításra kerül 2013-ban egy in vitro génbank, amely az őshonos magyar baromfifajták genetikai anyagát (sperma, embrionális sejt és szövetminták) fogja tárolni. Ahhoz, hogy az itt tárolt minták a későbbiekben biztonságosan felhasználhatóak legyenek, szeretnénk egyes szaporodásbiológiai kérdéseket megválaszolni, új mélyhűtési módszereket kidolgozni, illetve az eltárolt minták és a szülő populációk genetikai anyagát karakterizálni, hogy a génbank hatékonyságát javítsuk. A projekt keretében vizsgáljuk a tojásban kimutatható spermiumkoncentráció és az embrióelhalások közötti összefüggéseket, továbbá új ondómélyhűtési protokollokat dolgozunk ki különböző nem permeábilis ozmoprotektív anyagok alkalmazásával egyes baromfifajokban. Kidolgozzuk néhány, eddig még nem vizsgált faj embrionális sejtjeinek mélyhűtési protokollját. Vizsgáljuk a naposkori ivarszerv szövet átültetéskor jelentkező tisztázatlan hátterű összeférhetetlenséget és megfelelő donor-recipiens kombinációkat dolgozunk ki. A génbankok tárolókapacitása korlátozott, ezért a fajták előzetes karakterizálásával meghatározzuk azt a 4-6 markert, amelyek segítségével a betárolni kívánt mintákat kiválasztjuk. Fontosnak tartjuk, hogy olyan állományok kerüljenek az ökotermelők kezébe, amelyek az import szója nélküli takarmányokon is jól fejlődnek és termelnek, ezért a Corvinus Egyetem Ökológiai és Fenntartható Gazdálkodási Rendszerek Tanszék kezelésében lévő ökoterületen nevelési és etetési kísérleteket végzünk, hogy az ökológiai gazdálkodáshoz legjobban alkalmazkodott állományokat alakítsuk ki.

KTIA_AIK_12-1-2013-0002: “Elaboration of alternative biotechnological methods for development of the Hungarian in vitro poultry and rabbit gene bank.”

 

  

CryoBird (2010-2013)

Magyar-francia genomikai és biotechnológiai K+I együttműködési program. TET_09_FR_ANR_BIO-

cryobird

Biotechnológiai módszerek fejlesztése és alkalmazása a baromfi szaporodásbiológiában a genetikai diverzitás megőrzése céljából” Elnyert támogatás: 117.962 eFt.

A pályázat célja egy olyan komplex biotechnológiai fejlesztés, amely a baromfi haploid ivar- és diploid embrionális sejtjeinek tárolására és felhasználására irányul. A jelenleg rendelkezésre álló módszerek alapos módosításra, valamint standardizálásra szorulnak. A projekt speciális célja egyedi stratégia kidolgozása a szaporítóanyagok, mint genetikai források megőrzésére. A következő területeken várhatók az „in vitro” génmegőrzésben használható eredmények: spermium, blasztodermális és primordiális csírasejtek, valamint korai gonadális szövetek  mélyhűtésének kidolgozása, vitrifikációs eljárások kifejlesztése, a mélyhűtött sejtek és szövetek minőségi tesztjének standardizálása molekuláris biológiai módszerekkel, valamint ezen szaporodásbiológiai technikák alkalmazása a ritka fajták genetikai diverzitásának megőrzésére irányuló stratégiákban. A program további hozamának tekinthető egyrészt a magyar baromfi génbank létrehozása, másrészt a francia-magyar együttműködés révén a régóta csak tervekben élő európai baromfi ivarsejtbank hálózat kialakítása felé tett első lépések.

  

Genetic diversity of Hungarian indigenous chicken breeds based on microsatellite markers

Hat hazai őshonos tyúkfajta kilenc populációja vett részt jelen tanulmányban, melyek a sárga, fehér, kendermagos magyar, valamint a fekete, fehér és kendermagos erdélyi kopasznyakú fajták. Védelmük napjainkban egyre nagyobb jelentőségű, hiszen az intenzív fajták kiszorítják azokat a genotípusokat, melyek nagy variabilitással, egyedülálló tulajdonságokkal rendelkeznek. A fajtákat kis létszámban, zárt populációkban, gyakorlatilag állami támogatás nélkül igyekszik fenntartani alapvetően három intézmény több mint 30 éve.
Az állományok genetikai analízisét végeztük el 29 meglehetősen informatív mikroszatellit marker alapján, hogy információkat nyerjünk 9 magyarországi populáció rokonsági kapcsolatairól, felmérjük az állományon belüli és azok közötti genetikai variabilitást, valamint hogy megbecsüljük a beltenyésztettség mértékét. Emellett nemzetközi együttműködésben lehetőségünk volt számos más európai országbeli fajta genotípusaival összehasonlítani hazai tyúkfajtáinkat, ezáltal egy pontosabb képet kapni a magyar fajták helyzetéről Európában.
Eredményeink szerint az ismerten beltenyésztettségtől szenvedő állományok variabilitása a várthoz hűen elmarad az átlagostól. Az azonos fajtához tartozó különböző tenyészetek hasonló markerkészlettel rendelkeznek ugyan, de mégsem annyira hasonlóak, mint várnánk. Más nemzetek fajtáinak genotípusaival összehasonlítva, hazai tyúkfajtáink elhatárolódnak, egyedinek mondhatóak az általunk vizsgált európai fajták között, érdemes tehát erőfeszítéseket tennünk megőrzésük érdekében.
N. Bodzsár, H. Eding, T. Révai, A. Hidas, S. Weigend (2009): Genetic diversity of Hungarian indigenous chicken breeds based on microsatellite markers. Animal Genetics 40(4) 516-523.

  

Ondómélyhűtési vizsgálatok gyöngytyúk fajon

Az agrárstratégia kiemelt jelentőségű területe a nagy genetikai értékeket képviselő hagyományos háziállatfajok és fajták hosszú távú megőrzésének támogatása. A Magyarországon régóta honosult gyöngytyúk faj parlagi változatának fenntartását támogatja az ondó hatékony mélyhűtése is.
A szerzők vizsgálataik első lépésében háromféle hűtési módszert hasonlítottak össze: a lassú, programozott mélyhűtést kétféle krioprotektánssal – 10% etilén-glikol (EG), 6% dimetil-formamid (DMF) és egy pellet formában történő vitrifikációs eljárást 6% dimetil-acetamid alkalmazásával (DMA). A friss és mélyhűtött-felolvasztott ondómintákat a szakma szabályai szerint in vitro minősítették. Ennek alapján az elfogadható sejttúlélést eredményező mélyhűtési módszerek hatékonyságát mesterséges termékenyítéssel is ellenőrizték. A keltetés 10. napján lámpázással határozták meg a tojások termékenységét, valamint a lámpázáskor kiselejtezett tojásokban vizsgálták a korai embrióelhalások alakulását is.
A spermiumok a lassú, 10% EG-t tartalmazó, programozott és a vitrifikációs módszer esetében egyaránt hosszú ideig túléltek (23 és 29%), míg a DMF alkalmazásával csak 11%-os eredményt kaptak. A vitrifikációs módszerrel szignifikánsan jobb (p< 0,05) volt a túlélési arány a lassú hűtésekhez képest. A két eredményesebb mélyhűtési módszerből származó mintákkal, valamint friss spermával 3 gyöngytyúkcsoportban végeztek termékenyítéseket. A friss spermával 92%-os, a lassú mélyhűtéses protokollal 29%-os, míg a pelletes mélyhűtéssel 64%-os termékenységet értek el a háromhetes termékenyítési időszak végére. A tojások termékenysége a termékenyítések számával növekvő, míg a korai embrióelhalások tekintetében csökkenő tendenciát mutatott minden csoportban.
Váradi Éva, Végi Barbara, Liptói Krisztina, Barna Judit: Ondómélyhűtési vizsgálatok gyöngytyúk fajon/Cryopreservation protocols of guinea fowl sperm. Magyar Állatorvosok Lapja/ Hungarian Veterinary Journal 2012(8) 134: 469-474.

Váradi É, Végi B, Liptói K, Barna J - Methods for Cryopreservation of Guinea Fowl Sperm, PLOS ONE 8:(4) p. e62759. (2013)

  

Preliminary results of the application of gonadal tissue transfer in various chicken breeds in the poultry gene conservation

Vizsgálataink célja az volt, hogy találjunk egy olyan, a génmegőrzés gyakorlatában használható módszert, amellyel a nőivar genomja megőrizhető. Elsősorban Song és Silversides munkái keltették fel az érdeklődésünket, mivel bebizonyosodott, hogy baromfiban ivarszervi kimérák jönnek létre a napos kori ivarszerv-szövet transzplantáció után, amelyek felnőtt korban képesek ivarsejtek termelésére. Ekkor a madár petefészek fagyasztható, mivel szerkezete nagyon hasonlít a felnőtt egér petefészekhez. A legnagyobb előnyt az jelentené, hogy már F1 generációban visszakapjuk a teljes donor genomot.
Eddigi próbálkozásaink azt bizonyították, hogy az azonos fajtán belül az átültetések 77%-ban sikeresnek bizonyultak. Ez késztetett minket a fajták közötti transzplantációk vizsgálatára, ami a génmegőrzés lehetőségét biztosíthatná. Mint említettük, más szerzők korábbi vizsgálataiban Plymouth – Leghorn és Leghorn – New Hampshire párosításokkal értek el sikereket, előzőben több, utóbbiban kevesebb eredménnyel. Sajnos, eddigi próbálkozásaink ezen a téren nem jártak sikerrel, de további vizsgálatokat végzünk annak a kiderítésére, hogy miért alkalmasabbak egyes párosítások az átültetésre és miért kevésbé mások. A végső cél természetesen az, hogy a megőrizni kívánt fajtákhoz találjunk egy általánosan használható recipienst, vagy meg tudjuk határozni, hogy az adott donorhoz milyen recipiens(ek) alkalmazható(k).
Krisztina Liptói, Gabriella Horváth, János Gál, Éva Váradi, Judit Barna: Preliminary results of the application of gonadal tissue transfer in various chicken breeds in the poultry gene conservation. Animal Reproduction Science141:(1-2) pp. 86-89. (2013)

  

Preliminary results of vitrification of early blastodermal cells with a new type of cryocontainer

A sperma mélyhűtésével csak a hím genom megőrzése lehetséges, amelyből csak hat keresztezéssel nyerhető vissza teljes mértékben a megőrzendő fajta genetikai anyaga. Az elmúlt 25 évben a korai csirke embrió manipulációs technikák annyit fejlődtek, hogy lehetővé teszik a mélyhűtött blasztodermális sejtek felhasználását az egész genetikai anyag megőrzésében. A lassú mélyhűtési eljárások jól kidolgozottak, de blasztodermális sejtek vitrifikációjáról nincsenek irodalmi adatok. Kutatásunk célja olyan vitrifikációs eljárás kidolgozása volt, amely alkalmas nagy mennyiségű embrionális sejtszuszpenzió kezelésére és tárolására. Ugyanis a sikeres kiméra előállításhoz nélkülözhetetlen a nagyszámú életképes embrionális sejt. Vizsgálataink összhangban vannak a megalapítandó Magyar Baromfi Génbank céljaival is.
Az előzetes eredmények szerint az általunk alkalmazott szúnyogháló darabokat alkalmazva szignifikánsan jobb eredményeket kaptunk blasztodermális sejtszuszpenzió vitrifikálásánál, mint a hagyományos pellet módszerrel.
További eredmény, hogy az embrionális borjúsavót (FCS) sikerült más védő makromolekulával (polivinil-pirrolidonnal, PVP) helyettesíteni a vitrifikációs oldatokban, így elkerüljük, hogy a sejtek kémiailag azonosíthatatlan anyagokkal és különböző nemkívánatos növekedési faktorokkal érintkezzenek.
Patakiné Várkonyi, E., Horváth, G., Sztán, N., Váradi, É. and Barna, J. (2012): Preliminary results of vitrification of early blastodermal cells with a new type of cryocontainer. Acta Veterinaria Hungarica 60(4) 301-509.