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国内外猪人工授精技术研究进展
2014-05-30 09:28:22      来源:

摘要:人工授精技术始于1950年,经过半个多世纪的发展已经较为成熟,被广泛应用于规模化猪场。同时,随着相关生理生化技术的进步,人工授精技术的发展也加快,特别是精液冷冻保存技术、XY 精子分离技术、子宫体和子宫深部输精、等技术成为人工授精技术的研究热点和发展方向。本文简要概述了猪冷冻精液、猪新型人工输精方式及性控精液技术在现阶段的研究及应用。
关键词:猪;人工授精;冷冻保存;新型输精方式;性控输精

猪的人工授精技术是用人工的方法采集公猪精液,经过精液品质的检查、稀释和保存等一系列处理后,再将精液输入到发情母猪的生殖道内以达到受胎目的的配种方法。人工授精技术不仅可以大幅度降低种公猪的饲养头数、降低成本、节省人力、物力、财力,而且能够提高种公猪利用率、充分利用杂种优势改良品种和避免疾病和传染病。目前,世界范围内接近60%的母猪都是通过人工授精技术受孕的在一些欧洲和北美国家,如比利时、意大利、荷兰、美国和加拿大,超过80%的母猪是通过该技术受孕的,而且这个比例还在逐年上升。我国猪人工授精技术在20世纪50年代起步,到了90年代以后,由于技术、设备的更新,该技术才得到迅速的普及。目前,全国范围内猪的人工授精比例已接近40%,在人工授精技术发展较好的地区,如北京,该比例已接近50%,而且在规模化养猪场中已达到85%以上。经过近半个世纪的发展,人工授精技术也越来越成熟,在集约化养猪生产中得到了广泛应用。近20年来,发达国家的猪人工授精技术又有了新的发展和突破。
1.猪冷冻精液授精技术
猪冷冻精液技术是指利用干冰(-79℃)、液氮雾等作冷却源,将精液特殊处理后,保存在超低温的液氮(-196℃)状态下,达到长期保存的目的,并且解冻后输精的过程。冷冻保存的保存时间长,能够最大限度地延长配种时间,即使在优良品种公猪死亡以后,依然能利用其精液继续繁殖,在品种基因的保留上发挥了很大的作用。在大型种公猪场使用冷冻精液人工授精,充分利用优秀种公猪的遗传潜力很有必要。然而,冷冻精液在世界范围内的人工授精中应用不到1%。由于猪精子质膜含有大量多不饱和脂肪酸, 对氧化攻击极为敏感, 最终导致精子活力和受精能力降低, 使得冷冻精液进行人工授精效果远不如鲜精授精及自然交配。而且公猪射精量大,精子浓度低,给开发类似牛冷冻精液的冷冻稀释液、制作方法、程序带来了困难。虽然经过几十年的不懈努力,但冻后精液的受胎率、窝产仔数仍远低于常温液态精液效果。
半个世纪以来,众多科研人员对猪精液冷冻技术进行了大量研究,包括稀释前的处理、稀释液的组成和添加剂、降温速率和降温条件、解冻液组成及解冻程序、精子浓度和结果评价等。但猪精液冷冻技术尚处在试验阶段,主要原因是冷冻解冻精液子宫颈内授精获得繁殖率低于常温保存精液,同时每次授精需要的大量精子。
2.新型猪人工受精输精方式
不管是自然交配还是传统的人工授精方式,均存在着巨大的精子资源浪费。猪子宫内人工授精技术可很好地解决这一问题,其精液需要量只需保证每份精液总精子数不少于10亿个,即可达到与传统猪人工授精技术相当的效果。与传统的每份精液30亿~40亿个精子的一次输精剂量相比,大大节约了精子资源,同时能有效地防止精液倒流现象,减少了精子浪费,从而减少种公猪引进及饲养费用开支,并且对充分发挥特级种猪的遗传潜力开辟了新的途径。
2.1子宫颈输精法存在的问题
子宫颈输精法输精位置相对比较靠外,极易造成精液逆流。实际生产中约有30%~40%的精液,在输精后1 h 内从生殖道中流出;同时输精位置距离受精部位相对较远,精液在输入后的2~3h内,还要经过母猪生殖系统中的子宫颈后部的皱褶部、子宫输卵管连接部和输卵管壶峡连接部的筛选排斥,最终能够到达输卵管壶腹部的精液数量很少。比如,向成年母猪输精30亿精子,只有大约10万个能够到达子宫输卵管连接处,最终只有大约1000个精子到达了输卵管峡部的精子储存库。这种精液损失现象在精子质量较差时表现更为严重。因此,比较合理的改进措施是将精液输到子宫颈后更深的部位,从而保证更多的精子能够到达子宫输卵管连接部,或者说在保证正常的产仔率与产仔数的前提下,有效的授精方式是输入尽可能少的精子,且有足够数量的精子进入输卵管子宫连接部。
2.2.子宫体输精法
子宫体输精法(IUI)也称为子宫颈后人工输精(post-cervical insemination,PCI)子宫体输精法是把输精装置穿过一个事先插入子宫颈皱褶的常规导尿软管,直接把精液注入子宫体内的输精方式。使用的输精装置比常规输尿软管长15~20 cm。Watson 和Behan(2002)报道在英国利用子宫体输精技术给3240头经产母猪输精的大型试验,试验分组进行了30亿、20亿和10亿个精子剂量输精,结果10亿个精子剂量子宫体输精得到的产仔率88.7%、窝产仔数为12.1 头,与30亿个精子剂量常规子宫颈输精得到的产仔率91.3%、窝产仔数12.5 头相比无显著差异;而利用常规人工授精技术进行的10 亿个精子剂量输精时,母猪的产仔率和产仔数显著下降(P<0.001)。使用子宫内人工授精技术,每次输精10亿可以获得正常的产仔率,但胎产仔数比子宫颈人工授精技术低。产仔率正常的原因是输精位置相对子宫颈输精较深,越过了子宫颈皱褶,而且精液逆流能够减少20%左右。胎产仔数减少的原因尚不确定,学者Roberts等认为是操作不当。另外,精子老化以及输精时间与排卵时间间隔不佳,在输精量较少时都有可能造成胎产仔数下降。所以,应该增加输精量,以提高在当前生产条件下使用子宫内人工授精获得正常的生产效率。
2.3.深部输精法(子宫角输精法)
子宫深部输精法(DUI)又称子宫角输精法。子宫深部输精的输精管是将改良的柔韧纤维内窥镜管内置于常规的输精管而制成的。这种DUI输精内管管长1.8 m,外周直径4 mm,内圈直径1.8 mm。使用时先将商用常规输精管插入子宫颈形成子宫锁后,再在管内插入DUI输精内管,内管穿过子宫颈,能够顺着子宫腔前进,可将精子输送至子宫角近端1/3 处。Vazquez 等在西班牙对329 头经产母猪使用子宫深部授精(1.5亿个/次)1、2 或3 次以及子宫颈内授精(30亿个/次),结果表明,产仔率为83.3%~87.3%,胎产仔数为9.2~10.4头/窝,两种授精方式之间无统计学差异,但子宫深部授精的胎仔数总是最低。
与子宫颈内授精相比,子宫颈后授精和子宫深部授精方式可以减少每次对冷藏精子数目的需要。达到子宫颈内授精(30亿精子每次)的受精效果,可以期待由每次输精1~1.5亿(子宫颈后授精)或6亿(子宫深部授精)得到。因此,这2种方式都可以被视为接近在生产条件下使用冷藏精液的实用、有效的授精方式。特别是在精源有限或者高质量的种公猪的精液需要被尽可能有效的使用情况下。但该技术中将输精管准确的插入到子宫及子宫深部需要培训和练习。授精后阴门出现的血液很可能与外伤有关,应该是对装置的不正确操作所致。同时,利用该技术给初配猪授精要慎重,因为使装置通过小猪子宫颈比较困难。
3.猪的性控精液人工授精
在猪的生产中,有时需要后代为单一性别的母猪或者公猪以利于管理和销售。目前在欧洲已经开始讨论制定法律禁止进行公猪的阉割,而在猪的育种中,则需要控制后代的性别。因此对于猪的性别控制的要求十分迫切。获得性控后代的惟一方法就是在受精之前,将带X 染色体的精子从精子中分离出来。目前使用一种专为检测而设计的改进的精子流式细胞仪/细胞分选器来检测。已知公猪的Y精子携带的DNA含量要比X精子少3.6%。它的工作原理是将经过活体DNA荧光染料染色的精子通过分选器,当单个精子穿过一束激光(125 mW,1~2 s)时根据与DNA含量有关的荧光的强弱来根据DNA 含量来分离携带X、Y 染色体的精子。Vazquez等(2003)报告激素处理46只经产母猪,一次授精最少5000到7000万新鲜性控精子,产仔率达到40%。但每次授精所需精子数量还是太大,在目前的发展阶段,应用猪性别鉴定精液与冷冻精液的应用相似,主要用于改良。
4.展望
猪的人工授精技术在经过近半个世纪的发展,已经在集约化养猪生产中得到了广泛应用,对提高全球猪育种水平和猪肉生产效益起到了重要的促进作用。随着生理生化技术的进步,猪精液冷冻技术以及XY 精子分离技术开始出现,而新的授精方式如子宫颈后、子宫深部和腹腔镜的发展,将会有助于提高冷藏或冷冻-解冻精子效率,并可使冻精应用成为可能,同时可推进性控精液人工授精的推广。这些新技术将继续推动人工授精技术在猪的育种、畜群管理和特殊商品猪生产领域的应用。此外,一些新的繁殖生物技术如以精子为载体的转基因、精子胶囊和精子冻干技术的研究都将会得到发展。

 

 

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