猪精液品质的影响因素及其冷冻保存

冉茂良 谭靖业 陈 斌*

（1湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128；2广西省贺州市钟山县水产畜牧兽医局，广西贺州 542699）

猪精液品质的影响因素及其冷冻保存

冉茂良1谭靖业2陈 斌1*

（1湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128；2广西省贺州市钟山县水产畜牧兽医局，广西贺州 542699）

猪精液品质对养猪业意义重大，猪精液冷冻保存能推进养猪业的进一步发展。本文结合理论与实践总结了影响猪精液品质的因素，在此基础上综述了猪精液冷冻保存的损伤机理和影响因素，以期为养猪生产实践和猪精液冷冻保存的研究提供一定的参考。

猪；精液；冷冻保存

我国自2007年大力推广普及人工授精技术以来，由于其具有在很大程度上降低饲养成本和公猪引进费用，可以进行异地配种，防止生殖道传染病和寄生虫病的传播及可以实时监测公猪精液质量等优点[1]，很快在全国建立了众多的场内人工授精站，一些地方（例如：山东，广州，北京等）更是应运而生了专门向社会供应优良公猪精液的大型商业性公猪站，已经取得了非常明显的效果。为更大程度降低种公猪引种费用、全面提升优良种公猪的使用效率，降低优秀地方猪种的保种费用和使精液使用不受时间和地点的限制，在人工授精的基础上开创了猪精液冷冻保存的使用。但是目前猪冷冻精液的应用却很少，占世界人工授精不到1%的比例，这主要是与常温常态保存的鲜精液相比，其受胎率和产仔数均较低。精液冷冻技术当前主要应用于奶牛和羊，猪精液冷冻技术尚处于研究状态。无论采用什么技术，首先公猪精液品质是影响人工授精效果的主要因素，我国自古就有“母猪好，好一窝；公猪好，好一坡”的说法，足以见公猪精液品质在生猪产业中的重要性。许多研究表明，影响猪精液品质和猪精液冷冻保存的因素有很多，本文结合实践总结了几种主要的影响因素，在此基础上对猪精液冷冻保存的研究进展做一综述，以期在生产中提高猪精液品质及其冷冻保存的研究提供一定的参考。

1 猪精液品质的主要影响因素

在规模化猪场中，进行人工授精的状态下，1头公猪配种产仔数可高达上万头，足见公猪在生猪产业中的巨大作用。饲养种公猪是为了获取其优良的精液，若其精液品质低劣，该头种公猪则失去了应用价值，影响公猪精液品质的因素有很多，在结合实际生产的基础上，主要有以下一些因素。

1.1 公猪的选留

公猪的选留可采用基因型选择和常规选择的方式。参考其父母代、全同胞和半同胞的性状，其家系中不能有遗传缺陷或遗传疾病，例如：单睾、隐睾和应激综合症等，对于核心种公猪则需要利用分子技术检测其是否带有遗传缺陷或疾病的隐性基因。在此基础上，也需要运用常规方法进行体型和外貌特征的评定，选留具有该品种特征的雄性特征明显、姿态端正、四肢强健有力、胸宽深背宽平、腹部略上收、肚腹平直[2]，并且生殖器官发育正常，例如：睾丸对称、大小匀称，阴茎包皮正常等，性欲良好，配种能力强，这些都是获得品质优良精液的重要保证。此外，值得提及的是，种公猪的选留对其乳头也有要求：需具有7对及以上的乳头数，且不能有瞎乳头、乳头大小不均匀和乳头对称不齐。

1.2 饲养管理与环境因素

公猪的饲养必须要由专门的人员负责，必须建立健全免疫制度，任何发热性疾病都会使睾丸温度升高，严重影响造精能力，此外细小病毒、猪瘟和猪丹毒等对猪精液品质也有重要的影响。保证公猪每天有足够的运动量，每天要在专用运动场内运动0.5～1小时，两天没有配种任务的公猪需延长其运动时间。无论是后备公猪还是配种公猪的栏舍均要远离母猪栏舍以防止出现自淫现象，并且配种公猪要单栏饲养。栏舍地面须坚实以防止公猪腿脚受伤，尽管跛脚不影响精液品质，但容易造成公猪失去交配欲望[3]。公猪栏舍需做到阳光充足，通风良好，带有自动饮水器和防寒降暑设备，且保持舍内干燥清洁。公猪最适宜的环境温度是18～20℃，当环境温度长时间处于30℃及以上时，则会产生热应激。在热应激状态下，公猪阴囊和睾丸温度升高，睾丸出现功能异常，性腺的分泌量及所含成分均发生显著变化，不利于精子的生存，导致精液量和密度均降低，精子活力下降、畸形率升高[4]。对2～3岁的长白×大白种公猪进行热应激试验表明：试验组与对照组（对其控制环境温度）比较，精子活力和畸形率均差异显著[5]。在炎热的夏季，可采取营养调控与物理降温相结合方法预防热应激[6]，例如：调节日粮能量蛋白水平，适量补充维生素和矿物元素，添加中草药添加剂和水帘降温、通风避光等。

1.3 营养水平

从营养水平上讲，影响公猪精液品质的因素主要有能量、蛋白质、维生素和微量元素等。公猪的能量需要分为：维持需要、增重需要、交配行为需要和生成精子需要，其中交配行为需要和生成精子需要仅占能量总需要的3%。研究表明，消化能（D E） 对大白公猪的采精量、精子密度和总数、精子畸形率和精子活力无显著影响[7]，说明能量对精液品质的影响可能是通过间接作用或与其他营养物质协同作用的。试验表明：D E和蛋白质水平对精子密度有显著的互作效应，对精子总数有极显著的互作效应[7]。蛋白质和氨基酸是公猪精液和精子的物质基础，应在公猪日粮中添加优质的蛋白，提高蛋白质水平可显著增加采精量、精子总数和提高精子密度，并且推荐每天采食粗蛋白420g[7]，但是添加蛋白质的量有一定的限制，过高的蛋白质摄入会导致血液中氨和尿素浓度升高，从而引起精子畸形率增加[8]。维生素能够在精子的形成和发育过程发挥巨大的作用。日粮中增补维生素A可以提高采食量，可显著提高精子密度并降低精子畸形率[9]。公猪饲料中添加1000mg/k g维生素E可显著提高精液量、精液密度、活力及其中的超氧化物酶活性[10]。微量元素对提高公猪精液品质意义重大，硒不仅影响雄性生殖激素的分泌和维持精细胞内的氧化还原状态，而且参与精子中段结构的构建和控制精子的发生过程，其合理应用可显著提高公猪的生产成绩[11]。日粮中添加烟酸铬可显著提高精子活力和精清果糖含量，有提高射精量和精子密度的趋势[12]。锌、铁、锰、碘和钴等对公猪精液品质均有不同程度的影响。值得提及的是，公猪的营养水平需根据季节的变化和采精频率的高低而适当的变化。

1.4 其他因素

激素对公猪精液品质的影响也是不容忽视的，卵泡刺激素虽然对公猪生殖影响较小，其作用仍不能忽视，促黄体素可刺激睾丸间质细胞合成和分泌睾酮。另外采精频率、适配日龄和霉变饲料等对公猪精液品质的影响也不能忽视。

2 猪精液的冷冻保存

2.1 猪精液冷冻保存及损伤机理

猪精液冷冻保存是指将采集的精液用干冰（-79℃）、液氮（-196℃） 或其他冷源进行特殊冷冻处理后，然后投入超低温的液氮中，使精子细胞的代谢完全停止，达到长期保存的目的[13]。自1949年英国人P o l g e等发现甘油对牛精子具有抗冻保护作用后，便开始了猪精液冷冻保存的研究，随后各国专家学者们致力于将其应用到实际的养猪生产中。但是由于猪精液冷冻过程中的冷冻-解冻机理、精子损伤机理和精子内部组成物质的变化规律及分子机制等几个方面尚不清楚，并且实际中操作复杂，与鲜精液相比受胎率和产仔数明显较低，因此猪精液冷冻保存尚处于理论研究状态。然而猪精液冷冻保存对实际生产有重要意义，不仅可以用于地方优良猪种的保种和有效提高优良公猪的利用率，而且可以降低猪场引种费用，从而加强猪精液冷冻保存的研究意义巨大。

精液冷冻-解冻过程中主要受到化学性损伤、物理性损伤和精子自身过氧化损伤等。化学性损伤是指，冷冻时细胞外泄首先形成部分冰晶，使未结冰的部分溶液浓度增高，形成高渗溶液[13]，导致细胞脱水、蛋白质变性、膜破坏、酶泄露等[14]。物理性损伤是指，形成的冰晶对细胞膜及细胞内部结构造成的机械性损伤，由此导致细胞死亡[14]。精子自身过氧化损伤是指，精子在冷冻过程中随着保存时间的延长精子氧化还原体系平衡被打破产生的活性氧，可以氧化多不饱和脂肪酸，使膜发生脂质过氧化[15]。

2.2 猪精液冷冻保存效果的影响因素

影响猪精液冷冻保存效果的因素主要有稀释液、冷冻保护剂、冷冻温度和速度及解冻速度等。

2.2.1 稀释液和冷冻保护剂

稀释液是精子的保护剂，对猪精液冷冻效果起着关键作用，各个试验中因采用的方法不同而稀释液组成成分则不相同，一般都是由蛋白质、糖类、脂类、冷冻保护剂、缓冲液和其他的添加物质组成。李青旺等以颗粒法采用葡萄糖（15g/L）、乳糖（30g/L）、甘氨酸（8g/L） 和卵黄 （240mL/L） 配方，精液冻后活率和复苏率显著高于以葡萄糖（40g/L）、蔗糖（12g/L）和卵黄（100mL/L）为配方的稀释液[16]。目前对于精液的稀释比例尚无完全统一的标准，但是稀释比例过大会增加冷冻损伤的精子数是公认的。由于甘油对精子有损伤作用，添加稀释液的方法多采用两步法：第一步用无甘油的稀释液稀释精液，再放入4℃冰箱平衡1～2小时；第二步则加入含有甘油的稀释液。

冷冻保护剂可分为渗透性和非渗透性两类，渗透性保护剂（甘油、甲醇等）可避免细胞过分脱水，非渗透性保护剂（葡萄糖、蔗糖和白蛋白等）可降低溶液中自由水的含量，降低冰点，在细胞外形成高渗溶液，使细胞内水分外渗，减少细胞内外冰晶的形成[17]。基于冷冻保护剂的重要作用，专家学者们一直致力于对冷冻保护剂的研究。甘油被发现对冷冻精子有保护作用以来，一直是最主要的保护剂，但是其对精子顶体和膜结构会造成损伤作用，但是采用加甘油后在冰箱中平衡2～3小时，却能收到较好的效果[18]。周鑫采用颗粒法在稀释液中添加E q u e x能显著提高精子活力和顶体完整率，且证明0.5%为E-q u e x较为合适的添加浓度[19]。同时，冷冻保护剂中各物质之间对精子的保护也有协同作用。李青旺等研究表明，在稀释液中混合使用葡萄糖（20～30g/k g）与乳糖（20～30g/k g）的效果优于在稀释液中添加20～40g/k g葡糖糖的效果[16]。

此外，在稀释液中添加抗氧化剂也有提高对猪冷冻精液效果的作用。维生素C和维生素E是哺乳动物精液冷冻稀释液中添加的主要维生素类抗氧化剂，有试验研究表明，添加10mmo l/mL维生素C能极显著提高解冻后精子活力和活率，当添加40mmo l/mL时，其效果更佳；且添加维生素E有提高解冻精子活力和活率以及质膜完整率[20]。王争光等对金华猪精液冷冻保存研究表明，在稀释液中添加15mmo l/L绿茶多酚、2mg/mL维生素E和4000I U超氧化物歧化酶可显著提高解冻后精子活力和质膜完整率[21]。

2.2.2 冷冻温度和速度

冷源不同则冷冻温度不同，例如干冰（-79℃）、液氮（-196℃） 等。研究发现，在冷冻猪精液时，采用的入氮温度在-120～-20℃之间时，遵循入氮温度越低，精子冷冻好活力越高的规律[22,23]。冷冻速度则遵循两条原则：速度太慢，精子与冷冻保护剂接触时间太长，精子容易受到冷冻保护剂的损伤作用；速度太快，则会导致细胞内液体容易结冰，对细胞造成物理和化学损伤。一般认为猪的精子以-30℃/分钟的冷冻速度较好[24]。李青旺等研究表明，以-28℃/分钟左右的速度冷冻，精子冻后活率分布在0.32～0.53，且相当一部分达到0.50以上[16]。

2.2.3 解冻温度和速度

解冻速度理论上遵循的原则恰恰与冷冻速度遵循的原则相反，能够迅速越过危险温度区的解冻速度是影响精子存活的一个至关重要的因素。有研究表明：以37℃、50℃和70℃为解冻温度，随着解冻温度的上升，冻后活力呈上升趋势，且最高者平均冻后活力是最低者的1.7倍[25]。但是解冻速度对猪冷冻精液的效果也因精液冷冻型不同而有所不同。潘红梅等对猪颗粒冻精解冻速度的研究表明，以27.5℃/秒的速率进行解冻，解冻后精子的活率、弯尾率和顶体完整率均达最优水平[26]。梁鸿斌等对0.25mL细管猪冻精解冻研究发现，37℃30秒水浴解冻时，顶体完整率和精子活力更好[27]。

3 小结

综上所述，在保证猪鲜精液品质的基础上加强对猪精液冷冻保存的损伤机理和影响因素的研究，不仅节约公猪引进成本、提高优秀公猪的使用率和达到适时配种的效果，而且有利于地方品种的保护。因此，加强猪精液冷冻保存技术的研究必将推动养猪业的进一步发展。

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[3]李建春，刘长青，黄贤明，等.影响种公猪精液品质的因素及主要对策.“江花?宫炎净”杯猪精液质量与安全论坛暨第六届全国猪人工授精关键技术研讨会论文集.2012:98-100.

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S814

B

1673-4645（2013）07-0026-04

2013-04-07

国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助（C A R S-36）

作者介绍：冉茂良（1989-）男，汉族，重庆城口，在读硕士研究生，研究方向：猪的遗传育种

陈斌（1964-），男，博士，教授、博导