公猪繁殖性能评定

曹婷婷 ，邓 亮 ，朱 琳 ，赵云翔 ＊

（1.佛山科学技术学院生命科学与工程学院，广东 佛山 528000；2.广西扬翔股份有限责任公司，广西 贵港 537100）

随着养猪业的不断发展，人工授精技术不断推广。在我国，养猪主产区人工授精率达85%以上[1]。在欧洲，2017年有超过1 210万头母猪和18万头公猪用于人工授精，超过93%的养猪企业使用人工授精。通常情况下，如果每份精液剂量有30亿～35亿有效精子，1头公猪每年可生产1 500～1 750份精液[2]。而随着猪子宫内输精技术的推广，有效降低了单头母猪每次人工授精的精子使用量[3]，从而相对提高了公猪精液产量，提升了公猪利用率。保证优良精液品质应用，充分利用优良公猪是保证人工授精提高猪场经济效益的重要举措。因此准确评价公猪繁殖能力，及时发现问题采取相应举措是种公猪管理的重要措施。笔者认为，目前对公猪繁殖能力评定可以分为以下几个方面：体外受精能力评定即细胞水平评定[4]、人工授精后繁殖能力评定、分子水平评定以及其他标记物评定。文章对目前及今后公猪繁殖性能评价的一些方法做一综述。

1 细胞水平评定

细胞水平评定，即目前养猪生产过程中使用的精液品质评定，这也是对公猪繁殖性能常规评价中是最直观最快速的评定方法。精子的活力和正常形态率与公猪的生育能力存在着相关性[5-6]。因此，公猪精液生产过程中常规的衡量性状为：精液量、活力、密度、畸形率、颜色、气味等。精液量一般根据精液重量，按照水的密度1 g/mL换算为体积，公猪射精过程一般7～15 min，分2～3个射精阶段，精液量一般在150～300 mL，量大者甚至能达1 000 mL。活力指在37 ℃下呈直线运动精子占总精子数的百分率，一般认为直线运动的精子新陈代谢正常，膜未受损。密度即每mL精液中精子数量，公猪一次射精的精子总数可达100亿～1 000亿，密度一般在1.5亿～3亿/mL。畸形率即畸形精子占精子总数的百分率，畸形精子种类较多，一般分为头部畸形、中段异常、尾部畸形和原生质滴畸形，畸形精子不具有受精能力，畸形精子通常在公猪产生应激或者损失后出现。公猪精液的颜色一般为乳白色或浅灰色，与精子浓度有关，浓度越高精液颜色越深；异常颜色有红色或者黄绿色，为混有血液或尿液。猪精液正常气味为略带腥味，混有尿液或者存在炎症后会有尿臊味或腥臭味。

精液各性状的检测评定方法因不同的时期、不同的使用单位、不同的需求而有所差异，同时也在不断进步。国家2010年正式发布《种猪常温精液国家标准》，在该标准中检测法是使用显微镜观测精子活力，血球计数板法测定直线前进运动精子数，吉姆萨染色法测定畸形率。该方法虽然计数准确，但是在实际生产中费时费力。生产中可以使用分光光度计测定精子密度，利用波长为550 nm光线照射精液，根据精液对光的吸收程度换算精液的密度。目前国内各大公猪站普遍使用计算机辅助精液分析系统（Computer aimed sperm assay,CASA）对精液品质进行检测分析。CASA采用先进的动态图像处理技术、计算机视频处理技术自动完成对精子的计数、活力分析、精子运动轨迹等进行统计分析，并输出精液质量检测报告（图1）。赵鹏等[7]对比发现，CASA可以准确测定精子活力、直线前进运动精子数等。现代的CASA系统除分析精子运动参数外，可以评估浓度、形态和活力，分析精子的运动轨迹和运动路径。此外，Androvision、IVOS、CEROS、SCA和Isa具有特定的公猪精子分析程序[8]。使用CASA进行分析，相对于人工检测更加客观、准确、快速，它能够揭示出肉眼无法察觉的运动能力的细微差别。根据实际生产的需要，CASA仪器的迭代也是迅速和正在进行的。在商业公猪精液生产中，对正常精液的要求通常是：活力≥70%，畸形率≤18%，总精子数30亿～35亿，剂量80～100 mL[9]。

2 人工授精效果评价

人工授精后的公猪的繁殖能力评定主要是根据母猪的受胎及分娩情况，以及后代的生产繁殖情况对公猪繁殖性能进行衡量。该数据在实际生产中获取较为容易，但是需要的时期较长。在试验分析中，国外数据多用60 d非复配率及窝均产总仔数衡量精液对人工授精效果的影响[10]，国内一般是分析精液或公猪对人工授精后母猪的受胎率、分娩率、产仔数及繁殖效率（头/胎，单头公猪参配母猪产仔数总和与该公猪配种母猪总胎数的比值）等情况[11]。

在目前使用的猪场管理软件主要是针对母猪群进行管理，针对公猪管理的软件相对较少，多数管理软件支持数据的录入及导出，以及一些简单的分析，但是主要是针对猪只个体的配种受胎情况。一般CASA分析里面会有公猪管理系统，但是一般是针对个体年龄分布及精液品质分析预警等，但是对于配种情况无法跟踪。笔者认为，各规模猪场的管理软件需要加大对公猪繁殖性能的分析，例如采精情况（包括采精间隔、使用日龄，精液体积、密度、活力、畸形率）及配种分娩情况（配种头数、妊检异常率、受胎率、分娩窝数、分娩率、窝产仔数情况等），一般分品种、批次、时间段等分析，或对个体进行追踪分析。

急需通过大数据分析及人工智能平台的整合，使公猪个体信息与精液检测数据、精液生产数据、配种数据及分娩数据整合分析，以便

追踪分析公猪繁殖性能，更有利于提高母猪的产仔和生产成绩，进而提高猪场经济效益。更有利于产学研相结合，加快科研步伐，利用科研力量解决生产实际问题，三者相互促进。

3 分子水平评定

精液检测常规衡量并不总是与公猪生育能力成正相关[12]，通过对精子形态、精子活力、精子浓度和精液体积等经典参数的评价可以识别出低生育力公猪的精液，但是不能有效预测实际的公猪生育能力。

因此，近年来实施的新技术，提出并开发了若干互补试验，以促进精子繁育能力的可靠估计。用荧光染料进行多重染色，可以客观、准确地评价猪精子的细胞核、顶体和线粒体的状态[13]。流式细胞术测定质膜完整性，一般依赖于DNA的荧光染色，受损的质膜允许染色质穿透DNA并整合到DNA中，荧光表明细胞膜不完整，细胞可能无法存活；流式细胞术与蛋白组结合，测定精子表面蛋白和精浆蛋白与生殖力和细胞活力的关系；测定精子群中双链和单链DNA的百分比等[14]。

精子DNA完整，具有良好的活力和形态可以预测精液的生育力[15]。DAN损伤的精子也可以使卵母细胞受精，受精时，卵母细胞核早期胚胎可以修复某些类型的DNA断裂[16]。然而，这种修复的程度与DNA损伤的水平和类型以及卵母细胞的修复能力有关[17]。使用流式细胞仪的测定结果来计算每个精子的DNA碎片指数（DNA Fragment Index, DFI），高DFI值提示染色质结构异常，DFI水平的增加与公猪受精能力成负相关[18-19]。鉴定与精子DNA完整性相关的候选基因和多态性对养猪业具有重要意义[20]。人和哺乳动物精子均可产生活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS），少量的ROS在精子获能和顶体反应中有积极作用，但是过量的ROS可以损伤精子的DNA，准确测定ROS含量也可以有效判定精液品质及受精能力。

流式细胞仪（Flow Cytometer,FC）可以用来检测精子的各种不同方面的功能，包括精子质膜测量、顶体完整性、线粒体膜电位、活性氧（ROS）和DNA损伤[8]。流式细胞仪价格比较昂贵，能快速、自动客观地处理样品，多在临床实验室中用于常规检测，但是该设备需要昂贵的维护和谨慎选择要处理的样品，因为一旦超过一定尺寸的微粒会导致过滤器和管道堵塞。

4 其他标记物评定

目前科研力量一直致力于研究影响或者预测影响公猪繁殖性能的因素，可以从基因和标记物等进行检测预测。不同品种公猪的精液性状表现不同，且差异较大[21-23]，而且不同品种公猪抗热应激能力不同[23]，由此可以说明，公猪精液性状表现受遗传影响较大。近年来科研人员对公猪繁殖性能的遗传机理研究越来越重视，已然成为国内外的研究热点。精子发生是一种高度专门化的细胞过程，涉及到许多基因，其中许多基因在性腺组织中特异性表达。在小鼠中，有超过2 300个不同的基因参与精子发生和精子发育的不同阶段[24]。睾丸是公猪繁殖力的基础，其良好发育是公猪获得最佳繁殖性能的关键，睾丸内的基因表达决定着公猪性机能的发育以及精子发生、精子竞争和精卵结合等事件[2]。比如，雄激素受体（AR）在公猪睾丸间质细胞、冠周细胞和支持细胞中均有表达，AR的基因组变异与雄激素不敏感、特发性不孕症以及雄性的精子输出有关[25]。松弛素（RLN）在公猪精浆中表达，其水平与精子活力显著相关[26]。顶体素（ACR）是一种参与顶体反应的酶，在透明带溶解过程中发挥作用，从而促进精子穿透透明带，顶体素含量与精子受精能力相关[27]。骨桥蛋白（OPN）在睾丸、附睾和精子中表达，并作为一种顶体稳定因子，通过与整合素的相互作用来防止附睾精子的过早激活或受精能力，并通过与整合素的相互作用而影响受精[28]。候选基因RLN、视黄酮结合蛋白4（RBP4）、AR、ACR和OPN等候选基因的多态性可以用作在育种群体中改善精子质量性状的标记[29]。

精子在受精前经历了基本的成熟过程，如获能和顶体反应[30]，因此，精子获能状态也必须被考虑用于预测公猪的生育能力。目前许多科学家研究改进筛选精液质量的方法，思路是使用蛋白组学和基因组学[31,32]检测生育力相关的标记物。其中研究发现，转录组标记物（溶质载体家族9、亚家族A、成员3、调节剂1，SLC9A3R1）与精子活力参数和获能状态一起使用，可以预测商业公猪的生育能力。另外，精子运动参数显示，其高活化率（HYP）与产仔数呈正相关，因此，HYP可能是预测精子运动参数和获能状态之间公猪生育力的良好指标。在获能状态方面，高和低产仔数的猪精子之间没有差异[33]。为了获能，精子在沉积到雌性生殖道后需要特定的时间段，以完成其所需的生化、代谢和膜转化[34]。研究显示，可以测量新鲜精液中SLC9A3R1的表达作为生物标记物来成功估计大白公猪的产仔能力。

5 总结

不同的方法结合使用，利用大数据分析平台，综合分析数据，从而准确评价公猪的繁殖能力，及时选择优质猪精是实际生产过程中应该采取的措施。各科研实验成果和新技术更有效地应用到实际生产过程中，科研力量与实际生产协同发展。根据科研结果指导生产，同时根据实际生产情况验证及纠正科研方向，如此科研与实际生产协同发展共同进步，才能使行业更快速的发展。