JOURNAL OF VETERINARY ANDROLOGY ISSN 2542-3045 VOL 2(2) (JULIO-DICIEMBRE/JULY-DECEMBER 2017) Research Article/Artículo de Investigación SUBPOPULATION STRUCTURE AND CHANGES AFTER CRYOPRESERVATION OF SPERMS FROM HIGH AND LOW FERTILITY WATER BUFFALO ESTRUCTURA DE LAS SUBPOBLACIONES Y CAMBIOS DESPUÉS DE LA CRIOPRESERVACIÓN ESPERMÁTICA EN BÚFALOS DE AGUA CON ALTA Y BAJA FERTILIDAD Excel Rio S. Maylem 1,2,* , Ma. Elizabeth DC. Leoveras 3 , Emma V. Venturina 4 , Eufrocina P. Atabay 2 , Edwin C. Atabay 2,4 . 1 Graduate Student, Department of Biological Sciences, College of Arts and Sciences, Central Luzon State University, Science City of Muñoz, Nueva Ecija, Philippines. 2 Reproductive Biotechnology Unit, Philippine Carabao Center National Headquarters and Genepool, Science City of Muñoz, Nueva Ecija, Philippines. 3 Professor, Department of Biological Sciences, College of Arts and Sciences, Central Luzon State University, Science City of Muñoz, Nueva Ecija, Philippines. 4 Philippine Carabao Center at Central Luzon State University, Science City of Muñoz, Nueva Ecija, Philippines. *Correspondence should be addressed to (La correspondencia debe dirigirse a): E.R.S. Maylem; e-mail address: ersmaylem@gmail.com ABSTRACT The aim of this study was to identify the sperm subpopulation structure in buffalo bulls with high and low fertility and to d etermine how sperm subpopulations change after semen cryopreservation. Semen was obtained from four bulls with high fertility (HF) and four bulls with low fertility (LF) and was cryopreserved. A total of 64 ejaculates were assessed for their sperm kinematics using computer assisted sperm analyzer (CASA). Ward’s Hierarchical Dendogram and K-Means clustering method were used to identify the subpopulations. In experiment 1, two significantly different (P≤0.05) sperm subpopulations were observed: Subpopulation 1 (SP1): sperms travel longer distances most rapidly and progressively, and Subpopulation 2 (SP2): sperms travel shorter distances slower but highly progressive. A higher percentage of SP1 was found in HF bulls (47.27); whereas, a higher percentage of SP2 was found in LF bulls (54.89). A low negative relationship (r=-0.18) was observed for the fertility level and sperm subpopulation structure. This implies that sperms that travel longer distances most rapidly and progressively (SP1) are most likely associated to high fertility, while sperms that travel shorter distances slower but highly progressive (SP2) are associated with low fertility. In experiment 2, based on the change in SP1 after cryopreservation, significantly higher sperm survival was observed in samples from HF bulls (29.97) as compared to those from LF bulls (31.64). During post thaw, there were more SP1 sperms in samples from HF bulls (27.52) than in those from LF bulls (26.74). Thus, semen containing higher proportion of SP1 sperms are more resistant to cryopreservation and have greater chances of obtaining high fertility. Overall, the identification of sperm heterogeneity in water buffaloes can be associated to sperm survival after cryopreservation and fertility. Key words: Sperm subpopulation; Sperm cryopreservation; Fertility, Water buffalo; CASA. JOURNAL OF VETERINARY ANDROLOGY (2017) 2(2):68-76 RESUMEN El propósito de este estudio fue identificar la estructura de las subpoblaciones espermáticas en toros bufalinos con alta y b aja fertilidad y determinar los cambios luego de la criopreservación. El semen se obtuvo de cuatro búfalos con alta fertilidad (HF) y cuatro con baja fertilidad (LF) y fue criopreservado. Un total de 64 eyaculados fueron evaluados para parámetros cinéticos usando un analizador espermático asistido por computadora (CASA). El método de dendograma jerárquico de Ward y el método K-means fueron utilizados para identificar las subpoblaciones. En el experimento 1, dos subpoblaciones espermáticas estadísticamente diferentes (p<0.05) fueron observadas: Subpoblación 1 (SP1): espermatozoides que viajan largas distancias más rápida y progresivamente, y la Subpoblación 2 (SP2): espermatozoides que viajan distancias cortas de forma lenta pero muy progresivamente. Un mayor porcentaje de SP1 fue encontrado en los búfalos HF (47,27); mientras que un mayor porcentaje de SP2 fue encontrado en los búfalos LF (54.89). Una relación baja pero negativa (r = -0,18) fue observada para el nivel de fertilidad y la estructura de la subpoblación espermática. Esto implica que los espermatozoides que viajan largas distancias más rápida y progresivamente (SP1) están más asociados a la alta fertilidad, mientras que los que viajan distancias cortas más lento y con alta progresividad (SP2) están asociados a una baja fertilidad. En el experimento 2, en base a los cambios en SP1 luego de la criopreservación, un mayor porcentaje de espermatozoides permaneció en esta subpoblación en los búfalos HF (27,52) que en los LF (26,74). Por lo tanto, semen con una alta proporción de espermatozoides dentro de SP1 son más resistentes a la criopreservación y tienen mayor probabilidad de obtener una mayor fertilidad. En general, la identificación de la heterogeneidad espermática en búfalos de agua puede ser asociada a la sobrevivencia luego de la criopreservación y a la fertilidad. Palabras clave: Subpoblación espermática; Criopreservación espermática; Fertilidad; Búfalos de agua; CASA. JOURNAL OF VETERINARY ANDROLOGY (2017) 2(2):68-76 Received/Recibido: 18/02/2017; Accepted/Aceptado: 15/05/2107 Copyright: © 2017 Maylem et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited/Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attribution, la cual permite el uso irrestricto, la distribución y reproducción en cualquier medio, dando el crédito correspondiente al autor y la fuente original. brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by Journal of Veterinary Andrology