性控精液在猪生产中的应用进展

张 群，王 骞，郭铭晖，王 硕，李雁冰，黄大鹏，魏国生，李井春 *

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319）

现如今，随着经济的飞速发展和人们生活水平的提高，全球各地对优质肉、蛋、奶的需求急剧上升。在自然繁殖过程中，动物后代的雌雄比例大概在1：1。但是实际生产中，奶牛场需要更多的母畜[1]，不同性别的家畜的肉品质量差异也很大[2]，性别不符合生产需要的幼畜就会被淘汰，这大大影响了大型畜牧场的经济效益。因此，如果能通过性别控制技术选育后代，就能大幅提升饲养场收益，更好地满足社会需求[3]。

性别控制是根据XY精子的运动能力、抗原性、酸碱的敏感程度等差异，控制母畜繁殖生产的后代性别符合人们的预期。早在公元前400年前的古希腊就有哲学家提出了是否可以通过切掉男性一侧睾丸控制产生后代的性别的设想。1902年，科学家Mc Clung首次提出了染色体理论。1923年，Painter在实验中证明了精子中存在两种控制性别的染色体，分别为X和Y，与卵子结合会发育成不同性别的后代[4]。

实现性别控制意义非凡。首先，可以提高大型养殖场的经济效益，增加所需性别后代的比例。其次，减少伴性遗传的疾病在后代中发生。最后，在胚胎移植技术中，应用性别控制技术可以避免或减少异性双胎导致的不孕等问题。但由于家畜品种、品系和个体之间的差异很大，想要实现高准确度难度很大。

1 性别控制方法

从20世纪70年代后期开始，人们在实际生产中尝试调节母畜的生殖道环境，使用化学试剂或是激素等处理激素，希望能够提高所需性别的精子与卵子结合的概率。生殖道不同的酸碱环境可以抑制X精子或Y精子与卵子结合。这种方法准确率并不高，但是由于操作简单便捷，价格较低，因此使用范围也比较广泛。在不同温度解冻精液，母畜生产的后代性别也有不同。XY精子在对温度的敏感程度也存在差异。因此，不同的解冻温度使精子的运动能力和复苏时间也不同。在是实际应用中，应用更多的是流式细胞仪，这种方法准确度高，有很好的应用价值。

1.1 流式细胞仪

X精子和Y精子在基因含量上差别很大，X精子上的基因数量超过3 000个，但Y上的基因则少于700，流式细胞仪根据这种差别对精子进行筛选[5]。1976年Gledhill等人首先利用流式细胞仪测定X精子和Y精子的DNA。1986年Johnson和Pinkel改良了普通的流式细胞仪，使其专门适用于分离活精子，并采用这种方法分离了牛、猪、羊和兔子等几种动物的精液[6]。

首先对精液进行稀释处理，然后使用荧光染色剂染色，由于X、Y精子携带的DNA数量不同，染色的程度也不同，因此经过激光照射后根据荧光强度不同被赋予不同电荷。在电磁场的引导下，带不同电荷的精液微小液滴分别落入不同的收集容器中[7]。随着科技水平的发展，研究人员们也在不断对流式细胞仪进行改良，包括对仪器的喷嘴，调整电磁场强度和与电压结合调整等。如今，经过调整后的流式细胞仪分离准确度能够达到90%左右[8]，是一种效率较高较为准确的分离方法，这项技术已经成功地在实际生产中实施。在奶牛[9]后代选育过程中应用较多，已经实现商业化，但在养猪行业内使用比较少。2006年曾有权[10]使用经流式细胞仪分离后的精液为母猪受精，输入Y精子的母猪生产6头仔猪，全部为雄性；输入X精子的3头母猪分别产下5头、4头、3头仔猪，性别准确率为91.67%。仔猪初生重、断奶重和平均日增重都很正常。流式细胞仪分离技术在其他种类的动物中的应用也很多，包括奶山羊[11]，兔子和工作犬[12]等。流式细胞仪作为现今为止最准确可靠的精子分离方法[13]，在培育优良种畜进程中起到不可或缺的作用。但是，流式细胞仪设备比较昂贵，分离成本较高，导致性控精液的价格也很高，并且有实验表明，猪精子对所处环境变化非常敏感，在经流式细胞仪分离的过程中，染色和荧光照射的过程会对猪精子造成损伤[14]。

1.2 基因干扰法

X染色体偶联锌指蛋白（zin f inger protein, X-linked, Zfx）是一种决定睾丸基因的候选基因。Zfx和Zfy是一对等位基因，分别位于哺乳动物的X和Y染色体上。由于含有锌指结构，可以选择性结合特异靶基因，指引靶基因穿透细胞核膜，在核内定位，在精子形成过程中发挥作用。

基因干扰是指在转录过程中人为对基因转录进行干扰，使某一片段沉默，阻断在体内的表达。在家畜性别控制实验中，可以利用此项原理，干扰Zfx基因在体内的表达，使X精子发育情况受阻或者降低X精子的活性、影响其受精能力，以此获得较高的雄性后代[15]。宁孟影[16]实验中，筛选出3个效果较好的骨架载体，其中pll3.7/d重组表达载体实验效果最佳，雄性仔猪率在69.9%。唐璐[17]在干扰猪Zfx基因对母猪繁殖性能调控实验结果显示，PLL3.7/N载体最有效注射量为1.5 mg/侧，最佳注射次数是3针，性控有效时间从第2针开始，效果可持续2个月，在1个月内配种的效果最好。产下的仔猪健康状况良好，初生重和断乳重等指标都没有不良影响。

1.3 其他分离方法

在哺乳动物的雄性个体Y染色体上有一基因位点H-Y，其结构基因与睾丸的关系密切，只要形成睾丸细胞就可以分泌睾丸素，从而抑制个体发育成雌性。使H-Y抗原对雌性动物发生免疫，在雌性动物的血清中就会产生排斥Y精子的抗体，抑制Y精子的基因表达。免疫分离法就是根据XY精子细胞膜上存在蛋白抗原不同，开发出具有针对性的特异性抗体，在引用其他技术（如流式细胞仪）将不同的精子分离开[18]。在不同物种个体差异比较大，分离的准确度还有待提高，但免疫分离法相比于流式细胞法操作更简单快捷，性价比很高，值得我们进行更深入地讨论和研究[1]。

2 问题与展望

实现早期性别选择和鉴定是现代化家畜育种行业一直在突破的难题，近年来在技术领域已经取得了很多突破性进展，但仍存在着许多挑战和阻碍。流式细胞仪作为现在准确性最高的技术手段，在牛羊生产中使用的较多。并且由于在操作过程中对猪精子的刺激较大，设备昂贵，分离时间较长、效率低等问题也制约了此项技术的在猪生产中大面积普及。随着科学技术水平的不断提高，又有更多新兴技术运用到性别控制技术中，如TLR-7/8受体可以调控精子的运动能力使其显现差异，还有文章中介绍的制备H-Y特异抗体方法在各实验中显示的结果也较好，但在猪生产中性别控制方面应用还比较少。这些新型便捷的实验研究对整个畜牧业的育种选种进展都有积极的促进作用，为今后的实验提供有力的支撑。