Sperm traits in Chinook salmon depend upon activation medium: implications for studies of sperm competition in fishes

Sperm traits of externally fertilizing fish species are typically measured in fresh (or salt) water, even though the spawning environment of their ova contains ovarian fluid. In this study, we measured sperm traits of Chinook salmon (On- corhynchus tshawytscha (Walbaum in Artedi, 1792)) in both fresh water and dilute ovarian fluid at 10 and 20 s postactiva- tion, using a computer-assisted sperm analysis system. Spermatozoa swam faster, and had both higher percent motility and a straighter path trajectory for a longer period of forward motility when activated in ovarian fluid compared with activa- tion in fresh water. Comparing sperm activity of 10 males in water versus ovarian fluid, we found a weak but significant correlation for sperm swimming speed at 10 s postactivation (r = 0.34, p = 0.01), but not for any other sperm traits meas- ured. Most important, across males, mean sperm swimming speed in water accounted for <10% of the observed variation in mean sperm swimming speed in ovarian fluid. Thus, we argue that sperm traits measured in fresh water are not particu- larly relevant to those same traits during normal spawning in this species. We suggest that sperm performance measured in fresh water should be used with caution when comparing the potential for individual males to fertilize ova, especially in studies of sperm competition in externally fertilizing species. Resume´ : Les caracteristiques des spermatozoo¨des des poissons afertilisation externe sont generalement mesurees en eau douce (ou salee), bien que le milieu de fraie de leurs œufs contienne du liquide ovarien. Dans notre travail, nous mesurons les caracteristiques des spermatozoo¨des du saumon chinook (Oncorhynchus tshawytscha (Walbaum in Artedi, 1792)) tant en eau douce que dans du liquide ovarien dilue ´, 10 et 20 s apres l'activation, a l'aide d'un systeme informatised'analyse des spermatozoo¨des. Lorsqu'ils sont actives dans le liquide ovarien plutot qu'en eau douce, les spermatozoo¨des nagent plus rapidement et ont a la fois un plus fort pourcentage de motiliteet une trajectoire plus droite sur une periode plus longue de deplacement vers l'avant. Lors d'une comparaison de l'activitedes spermatozoo¨des chez 10 males dans l'eau et dans le liquide ovarien, il existait une correlation faible mais significative pour la vitesse de nage des spermatozoo¨des 10 s apres l'activation (r = 0,34, p = 0,01), mais pas pour aucune autre caracteristique mesuree. Ce qui est plus important c'est que, entre les males, la vitesse moyenne de nage des spermatozoo¨des dans l'eau explique <10% de la variation observeed e la vitesse moyenne de nage des spermatozoo¨des dans le liquide ovarien. C'est pourquoi, nous croyons que les caracteristiques des spermatozoo¨des mesurees en eau douce ne sont pas particulierement pertinentes par rapport aux memes caracteristiques durant la fraie normale de cette espece. Nous suggerons d'utiliser avec discernement la performance des spermatozoo¨des mesuree en eau douce lorsqu'on compare le potentiel de males individuels pour la fecondation des œufs, particulierement dans des etudes de competition spermatique chez des especes afecondation externe. (Traduit par la Redaction)