不同种公牛精子受精能力的差异及影响因素

瞿长伟，庄海，徐婷婷，刘光磊（.上海奶牛育种中心有限公司，上海 00436；.上海光明荷斯坦牧业有限公司，上海 00436）

不同种公牛精子受精能力的差异及影响因素

瞿长伟1，庄海2，徐婷婷1，刘光磊1
（1.上海奶牛育种中心有限公司，上海 200436；2.上海光明荷斯坦牧业有限公司，上海 200436）

种公牛精液品质的优劣，与人工授精的妊娠率和体外受精胚胎的发育率密切相关。无论是体外受精技术还是人工授精技术，均要求种公牛的精子具有较好的受精能力。本文阐述了影响种公牛精液品质的因素以及不同种公牛精液体外受精和人工授精结果的差异，从而得出无论是常规精液还是性控精液，人工授精和体外受精的妊娠率都会因为种公牛的不同而有所差异，以此体现了选择一头高受精率种公牛的重要性。

种公牛；精液品质；体外受精；人工授精

在奶牛育种中，人工授精和冷冻精液技术的发展和普及，使得一头种公牛通过人工授精可以承担几万头母牛的配种。种公牛优良性状的遗传主要凭借精液遗传，精液品质的高低直接关系到种公牛的使用价值。种公牛精液品质的优劣，与人工授精的妊娠率和体外受精胚胎的发育率密切相关，无论是体外受精技术还是人工授精技术，均要求种公牛的精子具有较好的受精能力。只有了解和掌握影响种公牛精液品质的各种因素，在生产中做到趋利避害才能最大限度地发挥种公牛的遗传优势。

1 影响种公牛精液品质的因素

1.1 遗传因素

饲养种公牛的目的是生产品质优良的精液，并将优良性状遗传给后代，在饲养过程中应及时淘汰存在不良性状的种公牛。不同品种的种公牛精液品质存在显著差异，南方和北方地区的奶牛对气温的适应性存在较大差异[1]。不同气候下不同品种种公牛抗热应激能力的差异很大[2]。此外，同一品种、同一家族、同一饲养条件下，在同一品种的种公牛个体间，精液品质也存在差异。

1.2 营养因素

种公牛因其用途特殊，具有与一般牛不同的营养需求，特别对蛋白质、维生素以及相关微量矿物质的要求较高[3]。蛋白质对种公牛来说是维持和提高繁殖性能的重要物质。日粮中蛋白质不足，机体不能分泌足够的促性腺激素，可导致精子生长受阻。长期缺乏会导致精液量和精子数显著下降。日粮中蛋白质过高易酸中毒，不利于精子的形成[1]。维生素A是种公牛必需的维生素，若缺乏会使精子数减少，畸形率增高，还会影响精子的存活和公牛性欲[4]。此外，维生素D的缺乏会影响维生素A的吸收利用[5]。缺锌会对种公牛精子生成、性器官的发育产生不利影响。缺硒可使附睾小管上皮变形，精子活力下降，畸形数增多[6,7]。缺铜缺碘可导致精子生成受阻，精液量减少，精液品质下降[8]。

1.3 环境

不同的温度和湿度都会影响种公牛精液品质。一般认为种公牛最适宜环境温度是8～20℃。环境高温会造成种公牛精液品质显著下降，其中，夏季的原精活力、精子密度、顶体完整率极显著低于其他三个季度，夏季、秋季精子畸形率极显著高于春季和冬季[9]。湿度若高会加剧公牛热应激。

1.4 饲养管理种公牛记忆力很好，防御反射强。饲养员要做到定人、定时、定量，平时饲养员不得逗弄、鞭笞公牛以免公牛养成恶习。夏季可用清水刷洗，平时需刮挠刮拭牛体，定期修蹄、护蹄，以保证公牛的四肢健康。睾丸和阴囊要定期检查和护理。采精不可过于频繁以免造成精液品质下降。

2 不同种公牛个体精液体外受精结果的差异

体外受精结果的不同，说明所用精液的精子受精能力不同。体外受精过程涉及精液的处理、精卵结合、胚胎体外培养等环节，倘若以上几个环节条件均相同，更换了不同精液来源，同样会导致体外受精结果出现差异。

有研究利用荷斯坦种公牛冷冻精液进行体外受精，结果发现不同种公牛个体的精子，体外受精的效果显著不同。该试验结果表明，常规冷冻精液的特性与体外受精率有关，而种公牛的个体差异是影响体外受精效果的一个重要因素[10]。在不同种公牛之间，其精子的受精能力表现出显著不同，这可能与不同公牛个体精液中所含的谷胱甘肽（GSH）含量不同有关[11]。在受精过程中，精子膜和卵母细胞膜会受到精子所产生的大量过氧化物歧化酶的损伤，从而降低精子的受精能力，而GSH作为抗氧化剂可以在一定程度上消除这种伤害，从而达到保护精子和卵母细胞的目的，进而提高胚胎的发育率[12]。Zhang 等[13]通过精子染色、流式细胞仪等方法来鉴定不同种公牛精液体外受精后的卵裂率和囊胚率，发现不同公牛间的卵裂率差异显著，而囊胚率差异不显著。马保华等[14]试验结果表明，性控精液体外受精的卵裂率和囊胚率都低于常规精液的卵裂率和囊胚率。但改变性控冻精浓度对不同公牛的卵裂率和囊胚率的影响比改变常规精液的浓度大[15]。因此，在体外受精过程中选择有良好精子形态和精液浓度的公牛精液进行体外受精，是体外受精成功的关键。

3 不同种公牛个体精液人工授精结果的差异

性控冻精的人工授精技术有利于奶牛育种计划的实施，对改良奶牛、肉牛的遗传性状发挥了积极的作用，能够提高种公牛的利用率。评价公牛的受精力大多数是通过人工授精后60d不返情率来检测的，而精液的品质是影响不返情率的主要因素。

韩文雄等[16]比较了不同种公牛性控冻精受胎率之间的差异，结果发现，各公牛性控冻精人工授精后的受胎率在25.0%～66.67%之间，7头种公牛的受胎率不同且差异极显著。分析原因可能是：冻精解冻复苏后，精子的形态和代谢活动出现一些不正常的改变，致使有些冻精在授精后没有足够数量的精子能够到达母畜的生殖道，从而导致不同公牛之间的差异性。Barcelo等[17]研究发现精子剂量对性控精液体外受精的卵裂率影响较大，推测可能是因为精子在受精过程中的精卵比例不同造成的。Seidel 等[18]通过对分离的新鲜性控精液、性控冻精和常规精液进行人工授精试验，发现受体母牛的妊娠率总体没有显著差异；用同一头种公牛的新鲜性控精液、性控冻精和常规精液的人工授精效果没有显著差异，若使用不同的种公牛，就会导致妊娠率出现显著差异。Seidel 等[19]进一步研究发现，通过性控精液生产的后代，其体重、死亡率、经济收益、发病率和常规精液无差异。

关于不同品种间种公牛精液品质差异的报道很多，但对同一种公牛的不同个体间精液品质是否有差异未见详细分析。Trigal等[20]研究发现，应用分离性控精液培养出来的胚胎进行胚胎移植，不同公牛精液的胚胎，移植后妊娠率显著不同，同时证明性控精液胚胎移植后妊娠率比常规精液的低。而据Cerchiaro等[21]的研究，不同荷斯坦牛个体性控冻精人工授精的平均妊娠率为51%，研究使用的4头荷斯坦公牛中两头的妊娠率显著低于另外两头。现目前为止，尚未有报到明确指出导致性控精液受精率低的主要原因，包括每次输精剂量、参配母牛、不同种公牛个体、技术人员操作水平、公牛精液质量或者是流式细胞仪的影响。因此，在实际生产中，应该慎重选择种公牛的性控精液，避免造成低妊娠率，以提高牛生产率，进一步提高经济效益。

4 小结

牛场若能够实现奶牛初生时的性别控制，既可以满足奶牛育种选择强度的需要，提高育种效率，又可以显著提高奶牛养殖的经济效益，使牛场潜在的生产力至少提高一倍以上。在生产中，奶牛的饲养需要雌性后代，而肉牛需要雄性后代。性控精液的人工授精比常规精液有较低的妊娠率但能够取得更大的利润[22]。但无论是常规精液还是性控精液，人工授精和体外受精的妊娠率都会因为种公牛的不同而有所差异。如果在同一个牛场同一批牛，操作人员相同的条件下，一般认为种公牛的饲养、管理、营养状况基本相同，在这种情况下种公牛精液的品质，就对受精结果起着关键的作用。总之，人工授精的成功很大程度依赖于所采用的精液，高品质的精液有着高的妊娠率，从而减少整个生产过程的花费、提高经济收益，从而体现了选择一头受精率高的公牛的重要性。

[1] 周国权,赵高俊,钱汉超,等.影响种公牛精液品质的因素[J].现代畜牧兽医,2012,4:29-31.

[2] 陈江凌,汪聪勇,高腾云,等. 季节和品种对种公牛鲜精液品质的影响[J].家畜生态学报,2014,35(8):49-52.

[3] 苏开波.种公牛的饲养管理[J].福建农业,2004,6:26.

[4] 胡月超,辛英霞,李香英.各类营养物质对种公牛生长发育的影响[J].中国畜禽种业,2006,7(2):19-20.

[5] 翁春玲,佟国军,隋明.影响种公牛精液品质的因素[J].黑龙江动物繁殖,2009:42-44.

[6] 樊友平.精液微量元素锌、硒对精子质量的影响[J].生殖与避孕,2005,1(25):63.

[7] 张磊.微量元素对种公牛精液品质的影响[D].扬州:扬州大学, 2006.

[8] 徐玉花,吴瑗,傅春泉.微量元素对乳用公牛精液品质的影响[J].四川畜牧兽医,2004,31(5):28-30.

[9] 李俊杰,桑润滋,田树军,等.环境高温对荷斯坦种公牛精液品质、生理常值及血清生化指标的影响[J].黑龙江畜牧兽医,2005,9:12-14.

[10] Kurtu J.A,Rajamahendran R.Cleavage rate of bovine oocytes invitro is affected by bulls but not bovine oocytes[J]. Molecular Reproduction and Development, 2002, 61:234-248.

[11] Tatemoto H, Muto N,Sunagawa I, Shinjo A,et al.Protection of porcine oocytes against cell damage caused by oxidative stress during in vitro maturation: role of superoxide dismutase activity in porcine follicular fluid[J]. Biol Reprod,2004, 71:1150-1157.

[12] Viet LN, Dang TQ, Nguyen BX,et al. Effects of cysteine during in vitro maturation of Porcineoocytes under low oxygen tension on their subsequent in vitro fertilization and development[J]. J Reprod Dev,2009, 55(6):594-598.

[13] Zhang M, Lu K.H, Seidel GE. Development of bovine embryos after in vitro fertilization of oocytes with flow cytometrically sorted,stained and unsorted sperm from different bulls[J].Theriogenology,2003, 60:1657-1663.

[14] 马保华,刘闯,徐红强,等. 奶牛体外成熟卵母细胞与 X 分离冻精体外受精及其胚胎发育[J].农业生物技术学报,2010,18: 753-759.

[15] Barcelo FM, Chillon LF, Seidel GE. In vitro fertilization using nonsexed and sexed bovine sperm: sperm concentration, sorter pressure, and bull effects[J].Reprod Domest Anim, 2011,46:495-502.

[16] 韩文雄,王春生,李喜和,等. 不同公牛性控冻精与受胎率的相关性分析[J].中国奶牛,2012, 8:56-58.

[17] Barcelo FM, Chillon LF, Seidel GE. In vitro fertilization using non-sexed and sexed bovine sperm: sperm concentration, sorter pressure, and bull effects[J]. Reprod Domest Anim, 2011,46: 495-502.

[18] Seidel GE.Sexing mammalian spermatozoa and embryos--state of the art[J].J Reprod Fertil Suppl,1999,54:477-487.

[19] Seidel GE. Economics of selecting for sex: the most important genetic trait[J].Theriogenology,2003,59:585- 598.

[20] Trigal B,Gomez E,Caamano JN, et al.In vitro and in vivo quality of bovine embryos in vitro produced with sex-sorted sperm[J].Theriogenology,2012, 78:1465-1475.

[21] Cerchiaro I, Cassandro M, Dal ZR, et al. A field study on fertility and purity of sex-sorted cattle sperm [J]. J Dairy Sci, 2007, 90:2538-2542.

[22] Hossein NG, Nejati JA., Miraei SR. Bio-economic evaluation of the use of sexed semen at different conception rates and herd sizes in Holstein populations[J].Anim Reprod Sci,2010, 121:17-23.

The Differences and Effects of Different Bulls in Semen Fertilization Ability

QU Chang-wei1, ZHUANG-Hai2, XU Ting-ting1, LIU Guang-lei1
(1.Shanghai Dairy Breedng Center Co., Ltd, Shanghai 200436; 2.Shanghai Bright Holstan Co., Ltd, Shanghai 200436 )

The quality of Bulls was considered to be closely related to the pregnancy rate in artificial insemination (AI) and the embryo developmental rate: Both artificial insemination and in-vitro fertilization (IVF) were largely dependent on the high bull semen fertility. The paper expounds that many factors effect the quality of bull semen, and there are difference between the results of AI and IVF with different bulls semen. Whatever conventional semen or sexy semen used, the pregnancy rate in AI and IVF would be different due to the semen from different bulls. So it’s important to choose a bull semen with high fertility.

Bulls; Quality of semen; In-vitro fertilization; Artificial insemination

S823.3

A

1004-4264（2017）02-0019-03

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.02.005

2016-09-24