禽类贮精能力影响因素的研究进展

胡 倩，罗 勤，刘贺贺，何 桦*

（1.四川农业大学动物科技学院，四川成都 611130；2.宜宾珙县农业农村局，四川宜宾 644500）

种蛋受精率作为衡量人工授精技术成熟程度的标志和种禽场经济效益的关键指标，受到人们的关注。种蛋受精率的高低受到遗传育种、营养、饲养管理及人工授精环节等影响，而人工授精的间隔主要取决于母禽的贮精能力。在禽类输卵管的壳腺部和泄殖腔之间存在一种特殊的结构，即贮精腺（Sperm Storage Tubes，SST)[1]，能够将精子贮存于生殖道内长达数十天之久。生产中，以一次人工授精或自然交配后持续产受精蛋的时间间隔来表示母禽的贮精能力[2]。不同品种的母禽贮精能力有差异，同一品种不同个体间的贮精能力也存在较大的变异。禽类贮精能力的研究始于20 世纪初，在国内也有近20 年的研究历史，早期主要研究禽类贮精腺的组织结构和细胞组成，21 世纪之后开始探究影响贮精能力的因素。

1 贮精腺的分布及组织结构

在整个授精系统中，贮精腺分布广泛。禽类输卵管可分为5 部分：漏斗部、膨大部（又称蛋白分泌部)、峡部、壳腺部和泄殖腔[3]。研究发现，在禽类输卵管中，贮存精子的主要部位是输卵管壳腺部与泄殖腔之间的黏膜固有层内[4]，其次是输卵管漏斗部，并在漏斗部完成受精[5]。在电子显微镜下，发现在母禽的输卵管壳腺部和泄殖腔之间有丰富血管的固有层内分布许多圆形或椭圆形的贮精腺。贮精腺一般是由多个柱状上皮细胞围成，这些细胞由黏膜表面上皮的内陷和分化形成，腺体上皮细胞核位于腺体上皮细胞底部，细胞高柱形，腺体内的管腔空隙较小，与壳腺部和泄殖腔之间表面上皮的顶端细胞形态相同[5]。有研究者对不同禽类贮精腺的组织形态进行对比发现，在鸡、鸭、鹅、鹌鹑的产蛋期，鸭贮精腺最宽，达0.54cm，鹌鹑的最窄，仅0.20cm[6]。

2 禽类贮精能力的影响因素

贮精能力在物种间、品种间，以及个体间均存在明显差异，影响其差异的因素有很多，包括贮精腺数目、贮精腺分泌物及免疫应答等可以直接影响贮精腺的微环境，进而影响贮精能力。除此之外，以遗传、外界环境等因素也可通过影响精子在母禽输卵管中的微环境，间接影响了精子贮存的过程。

2.1 直接因素

首先，贮精腺的数目差异影响了不同禽类以及同种禽类个体的贮精能力。贮精腺数目越多，其贮精能力就越高；贮精腺数目越少，其贮精能力则越低。火鸡和鸡的贮精腺数目就是一个很好的佐证[7]。

其次，贮精腺的分泌物也是影响母禽贮精能力的重要因素，也是使精子存活的良好微环境的一部分。贮精腺分泌物主要是脂类、蛋白质，此外还有一些离子成分。内分泌的脂类主要是类固醇激素，激素受体发挥其生理和化学作用需要与靶细胞表面的一种相应性激素受体进行结合，从而产生一系列的生理作用[8]。蛋白主要有碳酸酐酶、水通道蛋白及抗菌肽β-防御素3 等。碳酸酐酶是一种pH 调节剂，在溶质载体转运的协助下控制HCO3-的产生和运输，使贮精腺内pH 降低[9]，而酸性环境下有利于精子保持静止状态。禽类贮精腺上皮细胞含水通道蛋白，该蛋白使细胞质膜形成水通道，与细胞外进行水交换，证明贮精腺上皮细胞能进行水交换，从而可能与精子间相互作用促进精子在贮精腺的贮存，该蛋白也可能参与精子在输卵管长期贮存过程中清除精子代谢产物的过程[10]。母禽贮精腺部位也存在抗菌肽β-防御素3，可保护贮精腺内精子免受细菌的感染而使精子正常生存[11]。最近的研究表明，通过调节细胞凋亡，抗凋亡蛋白在长期精子贮存中有重要的影响[12]。鸡、鹌鹑、火鸡输卵管贮精腺含钙和锌，锌抑制了精子代谢并可能在精子贮存过程中诱导精子处于静止状态[13]。

最后，在受精过程中，精子作为特异性抗原进入母禽生殖道，会引起机体免疫应答，分泌抗体，影响其贮精能力。研究发现，生长和转化因子β（TGFβ3)及其受体可有效抑制B 淋巴细胞的增殖和分化，推测这种变化会抑制精子对母禽贮精腺的T 细胞和B 细胞的免疫应答，从而有利于贮精。

2.2 环境因素

影响母禽贮精能力的外界环境主要包括日龄、温湿度、种公禽输精量、营养水平及饲喂方式等。有研究表明，随着母鸡日龄的升高，其贮精能力反而降低[14]。同时，适宜的环境温度和湿度也是维持母禽正常生理机制必不可少的重要前提。高热或者高湿的环境造成的应激反应，可能影响母禽输卵管的机能状态[15]，从而间接影响母禽贮精能力。种公禽的输精量跟贮精能力也有一定的正相关关系[16]。同时，营养均衡、合理适量的日粮水平是家禽拥有和维持较高生产性能的前提保障。如果营养的供应不足或者配比不适合时会影响种禽的生长发育，导致母禽性器官发育不良，繁殖性能下降，作为繁殖性状的贮精能力也会受到影响。比如，日粮维生素C 缺乏或过多都会引起母禽生殖紊乱，种公禽的性机能降低，精液的品质变差，间接影响精子在母禽体内的存活时间[17]。此外，饲喂方式也是重要的影响因素，有研究表明在自由采食和限饲笼养对比下，母鸡的受精率受到影响，某种程度上也对其贮精能力有影响[18]。

2.3 遗传因素

在日益集约化生产水平下，环境因素的统一标准化，逐渐对母禽贮精能力的影响变得较少，这里的遗传因素即占据了主导地位。有部分学者对贮精能力相关的遗传参数进行了估计。以往研究表明受精率的估计遗传力在0.13～0.44[19]，闫奕源等[20]研究发现“京红1 号”“京粉1 号”配套系母本纯系群体受精蛋和受精率的遗传力估计值为0.06～0.19。Wen 等[21]研究发现母鸡受精率和持续受精天数之间的遗传相关为0.35～0.98。许东伟[2]研究表明京红一号D 系祖代蛋鸡持续受精天数性状重复力为0.31，属于中等重复力性状（0.3＜re＜0.6)。由此说明，该性状的稳定性可能受遗传的影响较大，具有较高的研究价值。

贮精能力作为数量性状，受多基因的影响，目前其主效基因的遗传诠释还不足。但随着实验技术和分子生物标记的发展，许多研究者已经发现了若干与贮精性状相关的候选基因和分子标记。Han 等[22]利用RNA-seq 技术检测30 周龄白来航鸡漏斗部和UVJ 部的基因表达变化，许多pH 调节功能基因如CAIV 和SLC4A4 在UVJ 处高表达，提示贮精腺可能通过调节UVJ 的微环境稳态促进精子贮存。Yang 等[14]通过比较转录组分析不同周龄白来航鸡贮精能力，筛选到TFAP2 和PLD1 等参与脂质合成和代谢相关的基因，以及HIP1、PDE1C 等与钙相关的候选基因。对母鸡贮精腺储存有精子和没有精子时mRNA 的表达产物进行半定量分析，发现贮精腺表达转化生长因子3 种亚基（TGFB2、TGFB3、TGFB4)及其相应的3 种转化生长因子受体（TBRl、TBR2、TBR3)。当贮精腺贮存精子时，转化生长因子及其受体mRNA 表达量增加，说明转化生长因子及其受体表达量的增加有利于精子在贮精腺的贮存[23]。基于Neurexophilin1 基因在母鸡贮精腺中特异性表达，刘桂琼等[24]利用PCR-SSCP 技术查找Neurexophilin1 基因的SNP 位点，结果发现在Neurexophilin1 基因236bp 处存在G/A 突变，可能影响精子在母鸡体内的贮存。同时有研究发现高贮精能力母鸡贮精腺Neurexophilin1 表达量高于低贮精能力母鸡[25]。此外，还有研究者们结合重测序技术和极端群体表型信息，筛选得到了5 个种母鸡贮精能力性状候选位点，从而有效提高了种母鸡遗传改良的效率[26]。

3 结语与展望

综上，禽类贮精能力受到多种因素直接或间接调控，包括贮精腺的组织学与组织化学、自身的免疫应答、饲养方式、种公禽的输精量及精液品质、母禽的日龄和品种，以及遗传因素等。在高通量芯片和测序技术的发展背景下，各国育种学家运用基因组学和转录组学技术对母禽贮精能力性状展开的研究也筛选到一些分子标记。然而，针对母鸡、火鸡、鹌鹑等禽类的贮精能力研究较多，在母鸭等其他禽类的研究上还比较缺乏。此外，目前如何调控贮精的机制尚未得到全面的解释，相信未来不断发展的现代多组学技术会加快母禽贮精能力在分子水平上的研究进程。