Factors of farm management, metabolic factors and reproductive characteristics on fertility of heat stress cows

ปัจจัยของการจัดการฟาร์ม ปัจจัยเมแทบอลิกและลักษณะทางระบบสืบพันธุ์ ต่อการผสมติดของแม่โคในสภาวะเครียดจากความร้อน

Name: Siriporn Kanwichai

LCSH: Cows -- Effect of temperature on

LCSH: Cows -- Effect of temperature on Reproduction -- Effect of temperature on

LCSH: Stress (Psychology)

LCSH: Heat

Abstract: Heat stress is a major problem of economic loss in the dairy industry worldwide, including milk production, cattle's health, and reproduction problem. Thailand locates in the Tropical zone and is presented with heat stress problems all year round. This thesis' primary purpose is to study and understand the effects of heat stress on fertility in dairy cattle related to farm factors, cattle factors, reproduction, and ova factors. The studies in this thesis were conducted using in vivo and in vitro techniques to help farmers in smalllolder dairy farms improve their cattle's fertility. The heat stress factors on reproductive performances was observed. Microenvironments, barn characteristics, and reproductive performances data were collected and analyzed to find the correlation, using Cox's proportional hazard model. The results showed that days open and days to first insemination were related to the calving season, barn characteristics, and farm managements. All were related to heat stress. The problems of heat stress on reproductive performances, particularly in tie-stall barn type located in several areas in Thailand, are restricted to the primary signs of estrus behaviors. Therefore, the combination of secondary signs of estrus behavior observed in tie-stall barns were considered. Chapter 2 studied the optimal time for artificial insemination (AI) after detecting the secondary signs of estrus, and factors related to reproductive characteristics and the environment in farms, which were associated with increasing conception rate. The results showed that the optimal time for AI is 24 hours (h) after detecting the secondary signs of estrus behavior. Besides the secondary signs of estrus and their combinations, the appearance of cervical mucus discharge during insemination and season were related to the conception in dairy cattle inseminated 24 h after estrus detection. Seasonal effects on dairy cattle's fertility due to heat stress induces the cow's body temperature elevation, directly affecting the follicular pool development, COCs quality, and the quality of oocyte maturation and its capability to fertilize. These deleterious effects can affect cattle's fertility for a few weeks after exposure to the heat. Chapter 3 studied the reproduction problems, the seasonal effect on oocytes, by collecting COCs between different seasons to classify their quality into three classes, following the cumulus cell layers, and in vitro maturation. This study found that the highest Class I COCs had more than three layers of cumulus cells in the summer or hot season. The maturation competence of Class I and Class II was not related to the seasonal difference in the Tropical zone. A study of seasonal effects and environmental climates on the day of Class I COCs collection of the genes related to immature oocyte's quality was determined in Chapter 4. Genes were classified into three groups: 1) genes related to heat stress, 2) genes related to steroidogenic, and 3) genes related to apoptotic. This study showed, from the genetic expression, that the genes related to heat stress decreased in rainy season, in high- temperature and humidity (HT-HH) climates, whereas the genes related to steroidogenesis increased. Moreover, these expressions in HT-HH were similar to those found in low temperature and humidity (LT-LH) climates. However, the season was not affected by the expression of genes related to steroidogenesis and apoptotic. To understand the effects of heat stress on the development of oocyte into blastocyst, chapter 5 studied the oocyte maturation in vitro at different temperatures. being 37.0, 38.5, and 40.0 °C for cold, standard and heat stress conditions, respectively, with maturing period between 17 and 23 h. This study included in vitro fertilization on blastocyst developmental competence in different co-incubation periods of 4, 6, 8, and 20 h. Moreover, the oocyte maturation competence was assessed by the nuclear maturation at the metaphase II stage and cortical granules distribution in ova's cytoplasm at different temperatures and periods of in vitro maturation. The genetic expression on cumulus cells and matured oocytes related to their quality were measured in this chapter. This study showed that the 17 h heat-stressed ova produced the highest percentage of blastocyst compared to the other temperatures during 4 h fertilization period. Oocyte maturation at 40.0 °C for 17 h showed no difference in the percentage of blastocyst from the one matured at 38.5 °C for 23 h with 20 h fertilization period. Nuclear maturation of matured oocyte cultured at 40.0 °C for 17 h had developed to metaphase II stage faster than the one cultured at 38.5 °C for 17 h. There was no different to the matured oocyte cultured in the standard conditions at 38.5 °C for 23 h. The study of genes found that the expression of apoptotic genes on cumulus cells increased significantly in oocytes matured for 17 h and 23 h at 40 °C In conclusion, heat stress affected cattle's fertility in the Tropical zone on factors of barn, microenvironment, and season. The secondary signs of estrus detection and reproductive characteristics on reproductive management in tie-stall type at the day of insemination were related to conception risk at 24 h after estrus expression. The effects of seasonal and environmental-climate were associated with COCs' quality and quantity, and genetic expression. Besides, heat stress accelerated oocyte maturation, resulting in early fertilization.

Abstract: ภาวะความเครียดจากความร้อนกลายเป็นปัญหาหลักของการสูญเสียทางเศรษฐกิจที่สำคัญ ที่สุดในภาคอุตสาหกรรมโคนมทั่วโลก จากปัญหาผลผลิตน้ำนม สุขภาพโค และ ระบบสืบพันธุ์ ประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้นซึ่งต้องเผชิญปัญหาความเครียดจากความร้อนเกือบตลอดทั้งปี วิทยานิพนธ์ฉบับนี้จึงมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อศึกษาและเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับภาวะความเครียดจาก ความร้อนที่ส่งผลต่อความสมบูรณ์พันธุ์ในโคนมจากปัจจัยของฟาร์ม ปัจจัยตัวโค และปัจจัยของระบบ สืบพันธุ์และเซลล์ไข่ โคยใช้การศึกษาทั้งภายในร่างกาย และภายนอกร่างกายโค เพื่อช่วยเกษตรกร ฟาร์มโคนมรายย่อยปรับปรุงความสมบูรณ์พันธุ์ในฟาร์มให้ดีขึ้น จากการศึกษาปัจจัยภาวะเครียดจาก ความร้อนจากการจัดการฟาร์มต่อประสิทธิภาพระบบสืบพันธุ์โดยใช้การศึกษาแบบสำรวจ ได้ทำการ เก็บข้อมูลสภาพแวดล้อมในโรงเรือน โครงสร้างของโรงเรือน และประสิทธิภาพของระบบสืบพันธุ์ใน โค แล้ววิเคราะห์หาความสัมพันธ์ โดยใช้แบบจำลองสัคส่วนความอันตรายของค็อก พบว่าวันท้องว่าง และวันผสมติดครั้งแรกมีสัมพันธ์กับฤดูคลอด ลักษณะ โครงสร้างของโรงเรือน และการจัดการฟาร์มที่ เกี่ยวข้องกับความเครียดจากความร้อน ปัญหาความเครียดจากความร้อนต่อประสิทธิภาพระบบสืบพันธุ์โดยเฉพาะสภาพโรงเรือน แบบผูกยืนโรงในหลายพื้นที่ของประเทศไทย ซึ่งจำกัดการแสดงพฤติกรรมการเป็นสัดแบบปฐมภูมิ หรือยืนนึงพร้อมรับการผสม ดังนั้นการแสดงพฤติกรรมการเป็นสัดแบบทุติยภูมิหลายแบบร่วมกันจึง มีบทบาทที่สำคัญในฟาร์มแบบผูกยืนโรง ใน บทที่ 2 ได้ทำการศึกษาเวลาที่เหมาะสมในการผสมเทียม หลังการแสดงพฤติกรรมการเป็นสัดแบบทุติยภูมิ และปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับลักษณะทางระบบสืบพันธุ์ รวมถึงสภาพแวดล้อมในโรงเรือนที่สัมพันธ์กับการเพิ่มอัตราการผสมติดในฟาร์ม จากการศึกษาพบว่า เวลาที่เหมาะสมในการผสมเทียม คือ 24 ชั่วโมงหลังพบการแสดงอาการเป็นสัดแบบทุติยภูมิ โดย พบว่าการแสดงพฤติกรรมร่วมกันของการเป็นสัดแบบทุติยภูมิ และการมีของเหลวจากคอมดลูกขณะ ผสม รวมถึงฤดูกาลมีผลต่อการผสมติดในโคนมที่ 24 ชั่วโมงหลังพบการเป็นสัดแบบทุติยภูมิ ผลของฤดูกาลต่อความสมบูรณ์ในโคนม เนื่องจากความเครียดจากความร้อนกระตุ้นอุณหภูมิ ร่างกายของแม่โคให้สูงขึ้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการพัฒนาของกลุ่มฟอลิเคิล คุณภาพของเซลล์ไข่อ่อน ชนิดมีเซลล์คิวมูลัสล้อมรอบ ไปจนถึงการเจริญและคุณภาพของเซลล์ไข่ที่พร้อมสำหรับการผสม โดย ปัญหานี้สามารถส่งผลต่อความสมบูรณ์พันธุ์ของโคหลังจากเผชิญภาวะเครียดจากความร้อนใน ภายหลังได้ บทที่ 3 ได้ทำการศึกษาปัญหาของระบบสืบพันธุ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ไข่ที่เกิดจาก ความเครียดจากความร้อนจากปัจจัยของฤดูกาลนี้ได้ทำการเก็บเซลล์ไข่อ่อนชนิดมีเซลล์คิวมูลัส ล้อมรอบระหว่างฤดูกาลที่แตกต่างกันมาทำการประเมินคุณภาพของเซลล์ไข่อ่อนเป็น 3 กลุ่มตาม ลักษณะจำนวนชั้นของเซลล์คิวมูลัส และทำการเลี้ยงเซลล์ไข่ภายนอกร่างกายโค จากการศึกษาพบว่า เซลล์ไข่อ่อนกลุ่มที่ เ ชนิดมีคิวมูลัสล้อมรอบมากกว่า 3 ชั้นขึ้นไปพบปริมาณสูงสุดในฤคูร้อน และ พบว่าความสามารถในเจริญเติบโตของเซลล์ไข่กลุ่มที่ 1 และกลุ่มที่ 2 ไม่เกี่ยวข้องกับความแตกต่าง ของฤดูกาลในเขตร้อนชื้น นอกจากนี้ได้ทำการศึกษาการปัจจัยของฤดูกาล และสภาพแวดล้อม ณ ช่วงวันที่เก็บตัวอย่าง เซลล์ไข่อ่อนชนิดที่มีคิวมูลัสล้อมรอบ กลุ่มที่ 1 ต่อการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของ เซลล์ไข่อ่อนในบทที่ 4 โดยแบ่งประเภทของยืนได้เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ 1) ยืนที่สัมพันธ์กับความเครียด จากความร้อน 2) ยืนที่สัมพันธ์กับการสร้างฮอร์ โมนสเตี่ยรอยด์ในรังไข่ และ 3) ยืนที่สัมพันธ์กับการ ตายของเซลล์ จากการศึกษาพบว่าการแสดงออกยีนที่สัมพันธ์กับความเครียดจากความร้อนจะลดลง ในฤดูฝน และ ในสภาพอากาศที่อุณหภูมิและความชื้นสูง ในขณะที่ยืนที่สัมพันธ์กับการสร้าง ฮอร์โมนสเดียรอยด์ในรังไข่จะสูงขึ้นในสภาพอากาศที่ร้อนและมีความชื้นสูงซึ่งแสคงออกเหมือนกับ สภาพอากาศที่อุณหภูมิและความชื้นต่ำ อย่างไรก็ตามฤดูกาลไม่มีผลต่อการแสดงออกของยืนที่ สัมพันธ์กับการสร้างฮอร์โมนสเดียรอยด์ และยีนที่สัมพันธ์กับการตายของเซลล์ เพื่อทำความเข้าใจผลของความเครียดจากความร้อนต่อความสามารถของเซลล์ไข่ในการ พัฒนาไปเป็นตัวอ่อน ในบทที่ 5 ได้ทำการศึกษาการความสามารถของเซลล์ไข่ขณะเจริญภายนอก ร่างกายโคในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ได้แก่ 37.0 (เย็น), 38.5 (ปกติ), และ 40.0 (ภาวะเครียด) องศา เซลเชียสเป็นเวลา 17 และ 23 ชั่วโมง รวมถึงศึกษาการปฏิสนธิในระยะเวลาที่แตกต่างกัน ได้แก่ 4, 6, 8, 20 ชั่วโมงต่อการพัฒนาไปเป็นตัวอ่อน นอกจากนี้ได้ศึกษาความสามารถของเซลล์ไข่ที่เจริญแล้ว จากการเจริญเติบโตของนิวเคลียสไปในระยะเมทาเฟส 2 และประเภทการกระจายตัวของคอร์ติคอล แกรนูล ในไชโทพลาสซึมของเซลล์ในแต่ละอุณหภูมิและระยะเวลา รวมถึงศึกษาการแสดงออกของ ยืนที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของเซลล์ไข่บนเซลล์คิวมูลัสและเซลล์ไข่ที่เจริญแล้ว จากการศึกษาพบว่า เซลล์ไข่ที่เจริญในภาวะเครียดจากความร้อนที่ 17 ชั่วโมงให้เปอร์เซ็นต์ของตัวอ่อนสูงสุดเมื่อเทียบกับ อุณหภูมิอื่นที่ระยะเวลาปฏิสนธิ 4 ชั่วโมง และเซลล์ไข่ที่เจริญที่อุณหภูมิ 40.0 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 17 ชั่วโมงให้เปอร์เซ็นต์ตัวอ่อนไม่แตกต่างจากการเจริญเติบโตที่ 38.5 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 23 ชั่วโมง ในระยะเวลาปฏิสนธิที่ 20 ชั่วโมง จากการศึกษาลักษณะของนิวเคลียสของเซลล์ไข่ที่เลี้ยงที่ 40 องศาเซลเชียส 17 ชั่วโมงสามารถพัฒนาไปในระยะเมทาเฟส 2 เร็วกว่าเซลล์ไข่ที่เลี้ยงที่ 38.5 องศา เซลเชียสที่เวลา 17 ชั่วโมง และ ไม่แตกต่างจากเซลล์ไข่ที่เลี้ยงที่ 38.5 องศาเซลเซียสที่เวลา 23 ชั่วโมง ผลของการแสดงออกของยืนพบว่ายืนที่สัมพันธ์กับการตายของเซลล์บนเซลล์คิวมูลัสเพิ่มขึ้นอย่างมี นัยสำคัญทางสถิติระหว่างเซลล์ไข่ที่เจริญที่ 17 และ 23 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส จากการศึกษาทั้งหมดพบว่าความเครียดต่อความร้อนมีผลต่อความสมบูรณ์พันธุ์ของโคในเขต ร้อนชื้นมีความสัมพันธ์กับปัจจัยของโรงเรือน อุณหภูมิสิ่งแวดล้อม และฤดูกาล การจับสัดโดยใช้ พฤติกรรมการเป็นสัดแบบทุติยภูมิ ร่วมกับลักษณะทางระบบสืบพันธุ์ในการจัดการระบบสืบพันธุ์ของ ฟาร์มแบบผูกยืนโรง ณ วันผสมเทียมพบว่าสัมพันธ์กับการผสมติดที่ 24 ชั่วโมงหลังพบการเป็นสัด รวมถึงผลของฤดูกาลและ สภาพอากาศมีความสัมพันธ์กับคุณภาพและปริมาณของเซลล์ไข่อ่อนและ การแสดงออกของยืน นอกจากนี้ยังสรุปได้ว่าความเครียดจากความร้อนกระตุ้นให้เซลล์ไข่มีการเจริญ และพร้อมปฏิสนธิได้เร็วขึ้น

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Witaya Suriyasathaporn

Role: Advisor

Name: Chatchote Thitaram

Role: Advisor

Name: Sasithorn Panasophonkul

Role: Advisor

Created: 2020

Modified: 2024-01-22

Issued: 2023-12-26

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Veterinary Science

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	571451003.pdf	1.56 MB	1	2024-08-26 18:28:21

ใช้เวลา

0.03981 วินาที