Improvement of common carp artificial reproduction using enzyme for elimination of egg stickiness

Amélioration de la reproduction artificielle chez la carpe en utilisant des enzymes pour l’élimination de la viscosité des œufs

¹ Joint Laboratory of Genetics, Physiology and Reproduction of Fish, Institute of Animal Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Czech Republic, University of South Bohemia, Research Institute of Fish Culture and Hydrobiology, 38925, Vodnany, Czech Republic
² Autonomus University Metropolitane, Mexico City 04960, Mexico

Corresponding author: linhart@vurh.jcu.cz

Received: 25 February 2003
Accepted: 2 June 2003

Abstract

This study summarizes optimization of techniques for common carp artificial propagation including improvements of activation solution (AS), the process of insemination, and elimination of egg stickiness. The optimum gamete ratio for good fertilization and hatching rate ranged from 8490 to 23672 spermatozoa per egg, when dechlorinated tap water was used. Optimal ratio between eggs (weight in g) and AS (in ml) was defined as 1:1 to 1:2. Different concentrations of AS such as NaCl from 0 to 34 mM (0–68 mOsmol kg^–1) did not change fertilization and hatching rates. An AS adopted for carp spermatozoa (45 mM NaCl, 5 mM KCl, 30 mM Tris–HCl, pH 8) was compared with other saline AS; only the 51 mM (102 mOsmol kg^–1) NaCl solution decreased fertilization and hatching rate. The AS containing 20 mM Tris–HCl at pH 9 increased fertilization and hatching rates compared to dechlorinated tap water of pH 7 or to AS of pH 6 and 7. Adhesiveness from the eggs was successfully removed by incubation in Alcalase DX (PLN 04715) using two successive steps with different enzyme concentrations. The first step with an enzyme concentration of 2 ml l^–1 was applied from 8 to 20 min after fertilization. Later in a second step, the best time for application of alcalase enzyme at a concentration of 20 ml l^–1 was for 45 and 60 s at 20 min after fertilization leading to fertilization and hatching rates of 80–87%. The α-Chymotrypsin (EC 3.4.21.1. Merck) was also found effective for elimination of stickiness. Results with α-Chymotrypsin enzyme indicate that the response to success in elimination of stickiness is highly variable mainly due to differences in the environment, quality of water and carp strains.

Résumé

Cette étude résume l’optimisation des techniques pour la fécondation artificielle chez la carpe, y compris les améliorations des solutions d’activation, du processus d’insémination, et d’élimination de la viscosité des œufs. Pour obtenir de bons taux de fertilisation et d’éclosion, le rapport optimal se situe entre 8490 et 23672 spermatozoïdes par œuf, avec de l’eau du robinet déchlorée. Le rapport optimal entre les œufs (poids en grammes) et la solution d’activation (en millilitres) est définie comme étant de 1:1 à 1:2. Différentes concentrations de solutions d’activation, telles que NaCl de 0 à 34 mM (0 à 68 mOsmol kg^–1) ne modifient pas les taux de fertilisation et d’éclosion. Une solution d’activation adoptée pour les spermatozoïdes de carpe (45 mM NaCl, 5 mM KCl, 30 mM Tris–HCl, pH 8) est comparée à d’autres solutions salines d’activation ; seule, la solution NaCl de 51 mM (102 mOsmol kg^–1) diminue le taux de fertilisation et d’éclosion. La solution d’activation contenant 20 mM Tris–HCl à pH 9 augmente les taux de fertilisation et d’éclosion, comparée à l’eau du robinet déchlorée de pH 7 ou à une solution d’activation de pH 6 et 7. La viscosité des œufs est éliminée avec succès, par incubation dans l’alcalase DX (PLN 04715) avec deux étapes successives et différentes concentrations d’enzyme. La première étape, avec une concentration d’enzyme de 2 ml l^–1 a été appliquée de 8 à 20 min après fertilisation. Dans une seconde étape, le meilleur temps d’application de l’alcalase, 20 ml l^–1, a été de 45 et 60 s à 20 min après fertilisation, conduisant à des taux de fertilisation et d’éclosion de 80–87 %. La α-chymotrypsine (EC 3.4.21.1. Merck) a été aussi efficace pour l’élimination de la viscosité des œufs mais avec des chances de succès beaucoup plus variables, dues aux différences environnementales, à la qualité de l’eau et aux différentes souches de carpe.