Rozwój embrionalny ptaków przebiega prawie w całości poza organizmem matki, a tym samym kondycja wyklutego pisklęcia jest wypadkową wartości

Transkrypt

1 dr hab. Marcin Lis Zakład Weterynarii Rozrodu i Dobrostanu Zwierząt Instytut Nauk Weterynaryjnych Wydział Hodowli i Biologii Zwierząt Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Kraków, dnia 14 stycznia 2019 roku Recenzja rozprawy doktorskiej pani mgr inż. Joanny Kucharskiej-Gaca pt.: Analiza rozwoju embrionalnego i postembrionalnego gęsi w zależności od wieku stada rodzicielskiego wykonanej pod kierunkiem prof. dr hab. Marka Adamskiego i promotora pomocniczego dr inż. Joanny Kuźniackiej Hodowla i chów gęsi domowej jest polską specjalnością. Rocznie w naszym kraju uzyskuje się ponad 13 milionów gęsich jaja wylęgowych, z których wykluwa się ponad 8 milionów piskląt i uzyskuje ponad 44 tysiące ton gęsiny (GUS 2016). Dane te mogą napawać dumą każdego drobiarza. Kryje się w nich jednak przysłowiowa łyżka dziegciu, ponieważ jak na ich podstawie można łatwo obliczyć, w chowie masowym przeciętna wylęgowość z nałożonych gęsich jaj kształtuj się na poziomie ok. 61%. Jest więc ona znacznie niższa w porównaniu do wyników uzyskiwanych u innych gatunków drobiu. Tymczasem przy takiej skali produkcji nawet niewielka zmiana wylęgowości i/lub jakości piskląt przekłada się na wymierny efekt ekonomiczny. Istnieje tym samym realna potrzeba podejmowania badań dotyczących poznawczych i utylitarnych aspektów biologii rozrodu gęsi domowych. Przedłożona mi do oceny dysertacja doktorska podejmuje to wyzwanie.

2 Rozwój embrionalny ptaków przebiega prawie w całości poza organizmem matki, a tym samym kondycja wyklutego pisklęcia jest wypadkową wartości biologicznej jaja i środowiska inkubacji. W masowej produkcji drobiu funkcję nasiadki i gniazda, zastąpiły aparaty lęgowe i komory klujnikowi, których wyposażenie pozwalaja na ścisła kontrolę i dostosowywanie parametrów mikroklimatycznych zgodnie wymaganiami zarodka. Natomiast wpływ człowieka na wartość biologiczna jaja jest znacznie bardziej ograniczony, i jak słusznie zauważa Autorka, nawet spełnienie wszystkich zalecanych norm w zakresie utrzymania i żywienia stada reprodukcyjnego nie gwarantuje osiągnięcia oczekiwanych wyników reprodukcyjnych. Jedną z przyczyn jest zmiana cech jakościowych jaja zachodząca w kolejnych etapach oraz sezonach nieśności. Należy jednak podkreślić, że większość badań dotyczących tej problematyki wykonywana jest na kurach i z tej racji skupia się tylko na jednym cyklu produkcji. Tymczasem użytkowanie rozpłodowe gęsi domowej w stadach rodzicielskich, nie jest ograniczone do jednego, lecz trwa zwykle cztery sezony nieśności. Bazując na starannie przeanalizowanej literaturze naukowej popartej własnymi obserwacjami Autorka dysertacji stawia hipotezą, że w związku z kilkuletnim użytkowaniem reprodukcyjnym samic gęsi, w kolejnych sezonach może ulegać zmianie budowa i skład chemiczny treści jaja, a ewentualne różnice wpływać na przebieg rozwoju embrionalnego i postembrionalnego potomstwa. Dla jej zweryfikowania zaplanowano bardzo liczne, interdyscyplinarne badania, począwszy od standardowych pomiarów parametrów fizycznych jaj, przez szczegółową analizę składu chemicznego jaja, aż po określenie wybranych wskaźników fizjologicznych i histologicznych w różnych fazach rozwoju ontogenetycznego gęsi domowej. Wywiązanie się przez Autorkę z tego trudnego i bardzo pracochłonnego zadania bezpośrednio przełożyło się na nieprzeciętną wartości poznawczą i aplikacyjną dysertacji. Przedłożona mi do oceny rozprawa doktorska została opracowana jako wydawnictwo książkowe, obejmujące 124 strony druku. Autorka podzieliła dysertację na siedem numerowanych rozdziałów o konstrukcji typowej dla tego rodzaju opracowań: 1. Wstęp; 2. Przegląd piśmiennictwa; 3. Hipoteza badawcza i cele pracy;

3 4. Materiał i metody; 5. Wyniki; 6. Dyskusja; 7. Podsumowanie i wnioski, a także Piśmiennictwo oraz Streszczenie w j. polskim. Ponadto tekst pracy został wzbogacony o schemat układu badań (rycina nie numerowana) oraz fotografie ilustrujące przebieg doświadczenia (Fot 1.-3.). Wyniki badań Autorka przedstawiła w 25 tabelach, 7 wykresach oraz zilustrowała 3 fotografiami preparatów histologicznych mięśni piersiowych. Niestety wydawnictwo nie zawiera spisu zamieszczonych tabel, rycin i fotografii. W rozdziale Wstęp Autorka krótko przedstawiła aktualny stan hodowli i chowu gęsi w Polsce. Scharakteryzował również najważniejsze czynniki wpływające na uzyskiwane wyniki reprodukcyjne tego gatunku oraz wskazała jej zdaniem najważniejsze przyczyny niezadawalających wyników wylęgowości. W większość przypadków są to bardzo trafne spostrzeżenia. Nie mogę się jednak zgodzić, ze stwierdzeniem, że u gęsi długi okresie lęgu, sprawia, że zarodki są bardziej narażone na zamieralność [str. 9.]. Długość lęgu (embriogenezy) jest zawsze optymalny dla danego gatunku, ściśle wpasowany w jego rozwój ontogenetyczny. W lęgach sztucznych gęsi, podobnie jak u innych gatunków drobiu obserwuje się wyraźne tzw. dwa szczyty zamieralności: pierwszy przypadający na fazę tworzenia się błon płodowych i układu krwionośnego (2-4 doba), oraz drugi przypadającą na ostatnie trzy dni embriogenezy (faza okołolęgowa). Rozdział Przegląd piśmiennictwa jest syntetycznym kompendium aktualnej wiedzy dotyczącej budowy i składu chemicznego jaja gęsiego, a także roli hormonów tyroidowych w prawidłowym przebiegu rozwoju embrionalnego. Stanowi on logiczne wprowadzenie do dalszych części pracy i uzasadnienia zakres zaplanowanych analiz służących weryfikacji hipotezy badawczej. W tym fragmencie pracy zdarzają się drobne błędy stylistyczne i redakcyjne, jak np. podanie masy kuli żółtkowej w nieistniejącej jednostce g 3 [str. 11]. W tym przypadku jest to wynik nieuwagi. W oryginalnym tekście Nangsuaya i in (2011) 3 w indeksie górnym to odnośnik, a nie potęga. Moją wątpliwość budzi również podjęta przez Autorkę na podstawie zestawienia wyników badań Yadgary i in (2010), Hamidu i in (2007) oraz Ovideo- Rondon i in (2008) próba wytłumaczenia obniżonej wylęgowości piskląt z tzw. jaj dużych, uzyskiwanych pod koniec sezonu nieśności, narażeniem na niedotlenienie

4 spowodowane większą zawartością tłuszczu w żółtkach [str. 13]. Jest niewątpliwie prawdą, że długotrwałe niedotlenienie może skutkować przedwczesnym nakluciem skorupy, uduszeniem i wydłużeniem procesu klucia oraz deformacji układu kostnego jak podano za Ovideo-Rondon i in (2008), ale zwiększona zawartość tłuszczu w jaju na pewno nie spowoduje takich konsekwencji. Można się o tym przekonać, analizując wyniki przedstawione w pracy Hamidu i in. 2007, cytowanej przez autorkę w tym samym akapicie. Pokazano tam bardzo niewielkie różnice w zapotrzebowaniu na tlen pomiędzy zarodkami rozwijającymi się w jajach małych z początku, a jajami dużymi z końca nieśności. W rozdziale 4. scharakteryzowano w sposób niebudzący zastrzeżeń materiał doświadczalny i metody jego pozyskiwania oraz opisano, co należy podkreślić, bardzo liczne techniki laboratoryjne. Na wyróżnienie zasługuje zwłaszcza opanowanie trudnej metody pozyskiwania próbek krwi z naczyń omocznio-kosmówki, a także oznaczania zawartości kwasów tłuszczowych w treści żółtka oraz analiz histometrycznych. Z obowiązku recenzenta muszę jednak zauważyć, że rozdział ten zyskałaby na klarowności, gdyby w istniejących podrozdziałach dodatkowo wyraźnie wyodrębniono paragrafy dotyczące opisu poszczególnych analiz np. analizy cech fizycznych jaj, analiz biochemicznych treści jaja, metodyki inkubacji itp. Uszczegółowienia wymaga również metodyka pomiarów temperatury skorupy jaja (ang. egg shell temperature, EST), szczególnie w świetle uzyskania bardzo niskich wartości tego parametru. Ten paragraf należałoby również uzupełnić o informacje kiedy (w których dobach inkubacji) i gdzie (wewnątrz inkubatora czy na zewnątrz podczas schładzania jaj) wykonywano pomiary [str. 22]. Pracę wzbogaciłby również systematyczny monitoring parametrów mikroklimatycznych podczas odchowu piskląt. Świadczy o tym, skądinąd, bardzo słuszna uwaga Autorki, że na mniejszą masę ciała piskląt w jednej z grup mogły wpłynąć bardzo wysokie temperatury powietrza panujące pomiędzy 10. a 12. tygodniem odchowu [str. 65]. Rezultatem bardzo rzetelnie przeprowadzonych doświadczeń i analiz było uzyskanie ogromnej ilości danych. Spójne przedstawienie tak obszernego materiału (w tym przypadku zajmującego blisko połowę dysertacji) jest zawsze niezwykle

5 trudnym zadaniem, z którym Pani mgr inż. Joanny Kucharskiej-Gaca jednak potrafiła sobie poradzić. Na podkreślenie zasługuje szczególnie umiejętność zwracania uwagi na pozornie drobne szczegóły, uzyskane niejako na marginesie głównego nurtu badań. W rzeczywistości są one ważne zarówno z punktu widzenia poznawczego, jak i aplikacyjnego. Takim przykładem jest obserwacja, że w jajach bardzo dużych, o masie przekraczającej 205 g nie dochodzi do pełnego zamknięcia błony omoczniowo-kosmówkowej. W innym miejscu Autorka szczegółowo omawia zaobserwowane zjawisko odwrotnej korelacja pomiędzy wartość jednostek Haugha a wylęgowością piskląt. Zauważa przy tym, że wysoka konsumencka jakość jaja nie musi przekładać na jego wartość wylęgową. Z obowiązku recenzenta pragnę jednak zwrócić uwagę na pewne elementy, które mogłyby jeszcze bardziej podnieść walory omawianej pracy. Przede wszystkim warto byłoby pokazać interakcje pomiędzy sezonem a terminem nieśności i wyniki analizy post hoc dla większości omawianych parametrów. Rozumiem zamysł Autorki, która dążąc do syntetycznego przedstawienia ogromnej ilości danych omawia głównie uśrednione wyniki, obliczone tylko dla samych czynników, sezonu oraz terminu nieśności, wspominając tylko o ewentualnych interakcjach. Niestety takie podejście zubaża analizę i niekiedy może prowadzić do błędnych wniosków. Przykładowo, Doktorantka podaje, że do 22. doby embriony w jajach z początku nieśności cechowała najkrótsza długość ciała. ale już w 28. dobie stwierdzono, że zarodki z tego okresu produkcji charakteryzuje średnio o 0,89 cm dłuższa długość (sic!) w stosunku do pozostałych grup. Jak wytłumaczyć to zjawisko? Autorka unika odpowiedzi na to pytanie w dyskusji. Prawdopodobnie na wyliczoną średnią wpłynęły wymiary zarodków w uzyskane jednym z sezonów nieśności. Można się jednak tego tylko domyślać, ponieważ nie pokazano wymiarów zarodków w poszczególnych terminach nieśności w kolejnych sezonach. Ponadto, Autorka chcąc uniknąć dublowania w tekście informacji zawartych tabelach i wykresach posługuje głównie wartościami względnymi (procentowym udziałem w odniesieniu do masy jaja, zarodka itp.). W wielu przypadkach jest to zabieg jak najbardziej uzasadniony i pozwalający na obiektywne porównanie wyników, niekiedy jednak utrudnia ich interpretację. Wydaje się, że opis wyników

6 powinien być wzbogacony o te wartości bezwzględne, do których porównywane są pozostałe wyniki. Dobrym przykładem jest tu Tabela 3. Przedstawiono w niej m.in. udział procentowy poszczególnych składników morfologicznych jaja, ale bez podania jego masy, która to wartość znajduje się w Tabeli 2. Kierując się zasadą, że tabela lub wykres powinien stanowić całość, pozwalającą na samodzielną interpretacje wyników bez konieczności sięgania do tekstu pracy, tabele te powinny zostać połączone. Nieścisłości wynikające z posługiwania się wartościami względnymi dotyczą szczególnie porównywania masy zarodków i wyklutych piskląt w kontekście tempa resorbcji woreczka żółtkowego. Na str. 49, Doktorantka stwierdza, że masa ciała embrionów wyrażona w procentach masy jaja była znacznie większa w jajach od młodych gęsi w porównaniu do starszych niosek. Różnice te utrzymywały się do 28 doby lęgu. Jednakże po wylęgu odnotowano mniejszy udział zarodka w jaju [sic!] (powinno być pisklęcia) z grupy I i II a większy z III i IV. Można domniemywać, że różnice te spowodowane były tempem resorpcji woreczka żółtkowego. Dlatego, aby uniknąć z tym związanych błędów w ocenie powylęgowej masy piskląt w doświadczeniach często stosuje się masę zarodka/pisklęcia określoną bez tej błony płodowej. W innym miejscu Autorka stwierdza, że istnieje wpływ wieku niosek i okresu nieśności na udział woreczka żółtkowego w jaju [str. 30 i 52], co jak rozumiem należy interpretować, że u zarodków gęsich może dochodzić do nierównomiernego tempa wykorzystywania jego treści. Jednak po przeliczeniu wyników procentowych uzyskanych przez autorkę na wartości bezwzględne można zauważyć, że wykorzystanie zawartości woreczka żółtkowego podczas embriogenezy do 28 dobie inkubacji jest wszystkich grupach zbliżone i wynosi 0,37-0,39 g/ g masy ciała zarodka. Potwierdza to skądinąd obserwacja Autorki, zawarta w paragrafie omawiającym zmiany składu chemicznego treści woreczka żółtkowego podczas embriogenezy, że wykorzystanie składników pokarmowych przez zarodki zachodzi w takim samym stopniu [str. 53]. Chciałbym również zwrócić uwagę, co sygnalizowałem już wcześniej, na wyniki pomiarów temperatury skorupy jaja. Wydają się one zaniżone. Zgodnie z moją wiedzą, po domknięciu omocznio-kosmówki metabolizm ptasiego zarodka wzrasta na tyle, że EST kształtuje się powyżej temperatury powietrza w inkubatorze.

7 Różnica ta stopniowo zwiększa się, przekraczając nawet 3 C w ostatnich dniach embriogenezy. Wyniki przedstawionych pomiarów właściwie pokazują trend, ale są o ok. 2 C niższe od oczekiwanych. Ponadto sposób oznaczenia istotności na wykresie [Ryc. 7] jest bardzo mylący. Użyte symbole układają się tak, że wyglądają jak dodatkowa linia trendu. W omawianym rozdziale dostrzegłem również kilka drobniejszych uchybień takich jak: podawanie liczby porów w skorupie w przeliczeniu 0,25 cm 2, a nie 1 cm 2 ; czy niezbyt jasnych stwierdzeń, np.: Po wylęgu wykazano jednakże, iż okres nieśności wpłynął na udział gąsiąt w jaju [str 29]. Prawidłowymi terminami w odniesieniu do zawartości hormonów w tkance są koncentracja lub stężenie, a nie poziom. Sugerowałbym również zilustrowanie koncentracji glukozy i hormonów tarczycy w osoczu w formie wykresów słupkowych z zaznaczonym odchyleniem standardowym, a nie liniowych. Wykres liniowy powinien być stosowany do ilustracji procesu ciągłego, opartego na danych pochodzących z tego samego materiału. W przypadku omawianych doświadczeń po pobraniu krwi zarodki były eutanowane, a więc zwierzęta się zmieniały. Ponadto w opisie wykresów [Ryc. 4 i 5] błędnie podano, że koncentracja jodotyronin oznaczana była w surowicy, a nie w osoczu krwi jak podano w metodyce. Na marginesie, w metodyce nie podano w jaki sposób zabezpieczano próbki krwi przed skrzepnięciem. W rozdziale Dyskusja Autorka w sposób przejrzysty zestawia rezultaty swoich badań z wynikami bardzo dobrze dobranych pozycji literatury przedmiotu. Należy przy tym podkreślić, że Autorka uczciwie i odważnie zmierzyła się z interpretacją nie zawsze jednoznacznych wyników. Co ważniejsze, pani mgr inż. Joanna Kucharska- Gaca nie unika przy tym wyrażania własnej opinii. Świadczy to o dojrzałości naukowej i posiadaniu ugruntowanej wiedzy. W kilku miejscach czuję jednak pewien niedosyt dotyczący przedstawionej argumentacji. Dotyczy to przede wszystkim wytłumaczenia roli poszczególnych kwasów tłuszczowych i fizjologicznych konsekwencji stwierdzonych różnic w ich udziale w żółtku i/lub woreczku żółtkowym w zależności od terminu nieśności oraz faz embriogenezy.

8 Zlecałbym również większą ostrożność w wyciąganiu wniosków dotyczących wylęgowości oraz przyczyny śmierci zarodków na poszczególnych etapach rozwoju embrionalnego. O ile w warunkach produkcyjnych, przy nakładach rzędu kilkukilkunastu tysięcy jaj różnica w zamieralności i/lub wylęgowość o 1 p.p. jest wartością istotną, to przy liczebności grup wynoszącej 50 jaj, każdy pojedynczy zarodek/pisklę odpowiada 2 p.p. [str 62-64]. Hipotezy dotyczące przyczyn zamieralności zarodków powinny zostać również wsparte bardziej szczegółową analizą embriopatologiczną odpadu powylegowego, obejmującą m.in. ułożenie zarodka w jaju, itp. Przejęzyczeniem jest zapewne stwierdzenie, że jakość jaja jest ściśle związana z wynikami lęgu [str. 62], gdyż jak dowodzą wszystkie omawiane wyniki, jest dokładnie odwrotnie. Sugestia autorki, że wyższy udział koncentracji trójjodotytoniny przygotowuje mniejsze zarodki do przebicia grubszej skorupy jaja jest modno dyskusyjny. Otrzymane wyniki wydają się być raczej związane różnicą w tempie wykluwania się piskląt. Koncentracja hormonów tarczycowych jest ściśle związana z fazą rozwojowa oraz fazą klucia i powinna być analizowana wspólnie czasem wykluwania. Natomiast bardzo interesująca jest obserwacja autorki, że masa ciała, a pośrednio wiek samicy, mogą wpływać na mikrostrukturę mięśnia piersiowego Przemyślane omówienie wyników wraz dobrze przeprowadzoną dyskusją pozwoliły Autorce na zwięzłe podsumowanie oraz sformułować aż jedenaście wniosków. Odnosząc się do sposobu redakcji tego rozdziału zalecałbym jednak bardziej precyzyjne sformułowania oraz unikanie komentarzy i hipotez, nie znajdujących potwierdzenia w wynikach przeprowadzonych analiz. Tak sytuacja dotyczy np. wniosku 4 zawierającego zdanie Różny profil kwasów tłuszczowych w treści jaja w czasie inkubacji może świadczyć o zmianach aktywności rożnych procesów enzymatycznych [ ]. Takie stwierdzenie jest tu nieuprawnione, ponieważ nie wykonywano takich oznaczeń. Pracę kończy spis cytowanych prac, który obejmuje 188 pozycje literaturowe. Zdarzają się tu drobne nieścisłości dotyczące ujednolicenia formatowania danych bibliograficznych. Streszczenie pracy w języku polskim zredagowano w sposób syntetyczny i odzwierciedlający właściwie całość rozprawy.

9 Reasumując, bardzo wysoko oceniam wartość merytoryczną recenzowanej rozprawy ze względu na ważność tematu, koncepcję badań i sposób ujęcia, a przede wszystkim interpretację uzyskanych wyników. Rozprawa jest wartościowym opracowaniem wzbogacającym wiedzę o cenne informacje poznawcze i aplikacyjne. Zawarte w powyższej recenzji krytyczne uwagi zamieszczonych, a nie umniejszają zasług Autorki związanych z ogromem pracy włożonym w przygotowanie przedłożonego opracowania. Stwierdzam, że rozprawa doktorska pani mgr inż. Joanny Kucharskiej- Gaca pt.: Analiza rozwoju embrionalnego i postembrionalnego gęsi w zależności od wieku stada rodzicielskiego wykonanej pod kierunkiem prof. dr hab. Marka Adamskiego i promotora pomocniczego dr inż. Joanny Kuźniackiej spełnia warunki określone w Ustawie z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. Nr 65 poz. 595) z późniejszymi zmianami w brzmieniu z dnia z dnia 15 września 2017 r. (Dz. U r. poz ), zgodnie z Art Ustawy z dnia 3 lipca 2018 r. Przepisy wprowadzające ustawę Prawo o szkolnictwie wyższym i nauce1 (Dz.U poz. 1669) W związku z powyższym przedkładam wniosek Szanownemu Panu Dziekanowi i Wysokiej Radzie Wydziału Hodowli i Biologii Zwierząt Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy o dopuszczenie mgr inż. Joanny Kucharskiej-Gaca do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Kraków, dnia 14 stycznia 2019 dr hab. inż. Marcin Lis