品种、季节、胎次、采精月龄及采精间隔对猪精液品质的影响

张笑科，廖伟莉，李 瑶，吴煜伟，庄汝柏，贾百威，袁晓龙，李加琪，黄 翔，张 豪

(1.华南农业大学动物科学学院，广东省农业动物基因组学与分子育种重点实验室，国家生猪种业工程技术研究中心，广州 510642；2.广东谷越科技有限公司，广州 510980)

随着中国生猪养殖规模化程度不断加深，人工授精在扩大优质公猪的繁育能力方面发挥着重要作用，生产高质量的精液是保证人工授精成功的必要条件。公猪精液质量受遗传因素和非遗传因素的影响，通常以精液体积、精子活力、精子畸形率、总精子数等性状进行衡量[1-2]。公猪精液性状属于中等遗传力性状，表明精液性状存在相关的遗传变异，对这些性状可以进行有效的选择[3]。同时，公猪精液质量还受营养[4]、季节[5]、饲养环境[6]、采精间隔和公猪年龄[7-8]、公猪出生胎次[9]等非遗传因素的影响。不同采精季节公猪精液质量存在显著差异，其中夏季精液质量显著低于其他季节，甚至会引发母猪夏季不孕症[10]。采精间隔是影响公猪精液质量最重要的人为因素之一，采精间隔过短会影响精子发生，采精间隔过长会导致精子在附睾过度沉积[11]。

公猪的精液质量取决于诸多因素，由于其对养猪生产的重要性，已在多个品种及其影响因素中有广泛研究。部分公猪的精液质量在生产中表现出高度变异，使采集的精液达不到人工授精的标准，从而造成重大的经济损失[12]。Tannenbaum等[13]研究表明，直线前进运动的精子更有可能接触到卵母细胞并使其受精，用直线前进运动精子比例来评估人工授精成功率可能会更准确。目前，对公猪精液质量的研究主要集中于品种、季节、采精月龄和采精间隔等因素，对公猪自身因素(公猪出生胎次、同窝仔猪数、乳头数)和精液质量稳定性的研究较少。探究公猪出生胎次、同窝仔猪数、乳头数对精液质量的影响，有利于对公猪进行早期选择，加速遗传改良，提高猪群精液质量。本研究以杜洛克猪、长白猪和大白猪种公猪为研究对象，分析品种、公猪出生胎次、公猪同窝仔猪数、公猪乳头数、采精季节、采精月龄及采精间隔对精液质量的影响及品种对精液质量稳定性的影响，有助于公猪精细化管理，提高精液质量，为不同品种公猪的选留提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究数据来自广东谷越科技有限公司某核心公猪站2021年4月至2022年4月杜洛克猪(Duroc，376头)、长白猪(Landrace，280头)、大白猪(Yorkshire，253头)共909头种公猪27 408条精液测定记录。公猪统一采用单栏饲养，每日饲喂2次，每次饲喂1.5 kg，每日光照时长为14 h，每日上午进行精液采集。统计性状包括精液体积、精液密度、精子活力、直线前进运动精子比例、精子畸形率、总精子数(总精子数=精液体积×精液密度)。

1.2 数据的测定与处理

按照Wang等[4]方法测量精液体积。通过计算机辅助精液分析系统(CASA)检测精液密度、精子活力、直线前进运动精子比例和精子畸形率。原始数据处理参照张笑科等[14]研究，共剔除1 511条精液测定记录，占原始数据5.51%，获得杜洛克猪376头14 886条精液测定记录、长白猪280头6 354条精液测定记录和大白猪253头4 657条精液测定记录。精液体积、精液密度、精子活力、直线前进运动精子比例、精子畸形率和总精子数稳定性使用相应性状变异系数作为精液质量稳定性的衡量标准，精液性状变异系数越小，稳定性越好。精液性状变异系数计算公式如下：

式中，CV代表各精液性状变异系数；SD代表标准差；Mean代表平均值。

1.3 固定效应划分

固定效应水平划分如下：品种效应依据公猪品种划分为3个水平(杜洛克猪、长白猪和大白猪)；季节效应根据采精季节划分为4个水平(春季：3～5月；夏季：6～8月；秋季：9～11月；冬季：12月至次年2月)；胎次效应根据公猪出生胎次划分为6个水平(1～6胎)；同窝仔猪数效应根据公猪出生同窝仔猪个数划分为4个水平(1～8、9～12、13～16、>16胎)；乳头数效应根据公猪总乳头数划分为3个水平(<12、13～16、>16个)；采精月龄效应根据精液采集时公猪生长月龄划分为4个水平(6～10、11～15、16～20、21～25月)，初次采精记录不纳入分析；采精间隔根据精液采集时公猪采精间隔时间划分为14个水平(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11～15、16～20、21～30、31～60 d)。

1.4 数据统计分析

1.4.1 混合线性分析模型 使用R 4.0.3软件的shapiro.test和bartlett.test函数进行正态性与齐次性检验。通过aov函数进行多因素方差分析，对影响精液性状的各固定效应进行显著性检验，其分析模型如下：

yijklmnop=μ+Bi+Pj+Lk+Nl+Sm+Agen+Intv0+IDp+eijklmnop

式中，yijklmnopp为第i个品种、j个公猪出生胎次、k个公猪同窝仔猪数、l个公猪总乳头数、m个采集季节、n个公猪采精月龄、o个采精间隔的第p头公猪的精液性状表型值；μ为群体平均值；Bi为品种效应；Pj为公猪出生胎次效应；Lk为公猪同窝仔猪数效应；Nl为公猪总乳头数效应；Sm为精液采集季节效应；Agen为公猪采精月龄效应；Intvo为采精间隔效应；IDp为公猪个体随机效应，精液性状为重复记录性状，分析中加入个体随机效应可以将个体性状差异表现到群体中；eijklmnop为随机残差效应。

1.4.2 稳定性分析模型 使用R 4.0.3软件分析各固定效应对精液性状的影响，并使用agricolae包duncan.test函数进行多重比较，结果以平均值±标准差表示。通过如下模型分析品种对精液性状稳定性的影响。

yij=μ+Bi+eij

式中，yij为精液性状稳定性值；μ为群体均值；Bi为品种效应；eij为随机残差效应。

2 结 果

2.1 精液性状描述性统计

各品种精液性状质控后描述性统计见表1。由表1可知，精液体积为50.00～861.00 mL；精液密度为0.12×108～14.83×108/mL；精子活力为10.00%～100.00%；直线前进运动精子比例为1.00%～100.00%；精子畸形率为1.00%～100.00%；总精子数为50.00×108～3 220×108枚。

2.2 精液性状固定效应方差分析

由表2可知，公猪品种、公猪出生胎次、公猪同窝仔猪数、公猪总乳头数、采精季节、采精月龄和采精间隔各因素对精液体积、精液密度、精子活力、直线前进运动精子比例、精子畸形率和总精子数影响均极显著(P<0.01)；公猪同窝仔猪数对精液体积、精液密度、精子活力、直线前进运动精子比例和精子畸形率影响均极显著(P<0.01)，对总精子数影响差异显著(P<0.05)。

2.3 品种对精液性状的影响

由表3可知，长白猪精液体积显著高于大白猪和杜洛克猪(P<0.05)；杜洛克猪精液密度显著高于大白猪和长白猪(P<0.05)；杜洛克猪和大白猪精子活力显著高于长白猪(P<0.05)；大白猪直线前进运动精子比例显著高于杜洛克猪和长白猪(P<0.05)；长白猪和大白猪精子畸形率显著低于杜洛克猪(P<0.05)；长白猪总精子数显著高于大白猪和杜洛克猪(P<0.05)。

2.4 公猪出生胎次、同窝仔猪数、总乳头数对精液性状的影响

由表4可知，精液体积在公猪出生胎次为3～5胎时显著高于第1、2、6胎(P<0.05)；精液密度在公猪出生胎次为1、2、4、6胎时显著高于第3、5胎(P<0.05)；精子活力在公猪出生胎次为2、3、6胎时显著高于第4、5胎(P<0.05)；直线前进运动精子比例在公猪出生胎次为3、5胎时显著高于第1、2、4、6胎(P<0.05)；精子畸形率在公猪出生胎次为4、5胎时显著低于第1～3、6胎(P<0.05)；总精子数在公猪出生胎次为1、2、6胎时显著高于第3胎(P<0.05)。

由表5可知，精液体积和直线前进运动精子比例在公猪同窝仔猪数>13头时均显著高于公猪同窝仔猪数1～12头(P<0.05)；精液密度和精子活力在公猪同窝仔猪数1～12头时均显著高于公猪同窝仔猪数>13头(P<0.05)；精子畸形率在公猪同窝仔猪数>13头时显著低于公猪同窝仔猪数1～12头(P<0.05)；总精子数在公猪同窝仔猪数13～16头时显著高于公猪同窝仔猪数1～8及>16头(P<0.05)。

由表6可知，精液体积和直线前进运动精子比例在公猪总乳头数>16个时显著高于公猪总乳头数1～16个(P<0.05)；精液密度和精子活力在公猪总乳头数1～12个时均显著高于公猪总乳头数>13个(P<0.05)；精子畸形率在公猪同窝仔猪数>16个时显著低于公猪总乳头数1～16(P<0.05)；总精子数在公猪总乳头数13～16个时显著高于公猪总乳头数1～12(P<0.05)。

2.5 不同采精季节、采精月龄、采精间隔对精液性状的影响

由表7可知，春季精液体积显著高于夏、秋、冬季(P<0.05)；精液密度、精子活力和总精子数在秋、冬季均显著高于春、夏季(P<0.05)；直线前进运动精子比例在春、夏季显著高于秋、冬季(P<0.05)；精子畸形率在夏季显著低于秋、冬季(P<0.05)。

由表8可知，精液体积在公猪21～25月龄时显著高于公猪6～15、16～20月龄(P<0.05)；精液密度在公猪16～20月龄时显著高于公猪6～15、21～25月龄P<0.05)；精子活力和总精子数在公猪16～25月龄时均显著高于公猪6～15、16～20月龄(P<0.05)；直线前进运动精子比例在公猪6～10月龄时显著高于公猪11～20、21～25月龄(P<0.05)；精子畸形率在公猪6～15月龄时显著低于公猪16～25月龄(P<0.05)。

由表9可知，精液体积在采精间隔6、8～60 d时显著高于采精间隔1～4 d(P<0.05)；精液密度在3～5、8～60 d时显著高于采精间隔1～2、6～7 d(P<0.05)；精子活力在采精间隔2～5、8、10、16～60 d时显著高于采精间隔1、6～7 d(P<0.05)；直线前进运动精子比例在采精间隔1～4、6～7、16～60 d时显著高于采精间隔5、8、9、11～15 d(P<0.05)；精子畸形率在采精间隔1～3 d时显著低于其他采精间隔天数(P<0.05)；总精子数在采精间隔5、8～60 d时显著高于采精间隔1～3、6～7 d(P<0.05)。

2.6 品种对精液质量稳定性的影响

由表10可知，杜洛克猪和大白猪精液体积和精子活力的变异系数均显著低于长白猪(P<0.05)；杜洛克猪精液密度、精子畸形率和总精子数的变异系数均显著低于长白猪和大白猪(P<0.05)；大白猪直线前进运动精子比例的变异系数显著低于杜洛克猪和长白猪(P<0.05)。各精液性状中，精子活力变异系数最小，稳定性最高。

3 讨 论

3.1 品种对精液质量的影响

精液品质参数常用于评价精液的质量，不同品种公猪的精液品质参数存在显著差异。本研究发现，不同品种的猪不同精液性状展现出不同的特性，各品种精液品质在实际生产中还有很大选择空间。Knecht等[5]和Smital等[15]研究发现，长白猪和大白猪精液体积高于杜洛克猪，而精液密度低于杜洛克猪，精液体积和精液密度呈现强负相关关系，3个品种总精子数相近，这与本研究结果一致。Tannenbaum等[13]研究结果表明，直线前进运动的精子更有可能接触到卵母细胞并使其受精，用直线前进运动精子比例性状来评估人工授精成功率，可能比使用精子活力性状更好，在生产中应该更注重精液中直线前进运动精子的比例。因此，在实际生产中，应在保证其他精液性状较好的情况下，有针对性地加强对杜洛克猪直线运动比例和精子畸形率性状、长白猪精子活力性状的选择。目前，由于不同精液检测系统侧重点和算法模块存在差异，分析精液品质时还要注意精液检测系统的区别。

3.2 公猪不同出生胎次、同窝仔猪数、总乳头数对精液质量的影响

本研究结果表明，公猪出生胎次在第4、5胎时精子活力较低；第6胎时直线前进运动精子比例较低，精子活力和总精子数处于较高水平，但繁殖母猪场第6胎公猪个体数较少，选择较为困难。在种公猪选育时，应尽可能选择1～3胎出生的种公猪作为人工授精公猪，这和Pin等[9]2～4胎出生的公猪具有最优的繁殖性能的研究结果较为一致。公猪同窝仔猪数>13个时直线前进运动精子比例较高、精子畸形率较低，对直线前进运动精子比例和精子畸形率性状选择时，应选择公猪同窝仔猪数>13时；对精子活力选择进行选择时，应选择公猪同窝仔猪数为1～13时。公猪总乳头数13～16时，精子活力、直线前进运动精子比例、精子畸形率和总精子数性状和其他水平相比都处于中等水平，有利于公猪站生产应用，增加生产效益。

3.3 不同采精季节、采精月龄、采精间隔对精液质量的影响

目前，人工授精种公猪饲养已采用一套自动化生产系统(正压通风系统、智能空调系统、智能除臭系统、智能饮水纯水系统和全自动洗消系统)，可为猪舍提供良好环境，但季节因素对公猪精液生产力的影响仍是现代养殖业面临的一个挑战。季节因素在热带气候、环境控制有限的牧场中更加明显[16]。本研究结果发现，秋、冬季的精液品质总体上优于春、夏季，这与公猪发情的主要时期是深秋一致[17]。大量研究结果表明，公猪精液品质在秋、冬季优于春、夏季[18-19]，这与本研究结果一致。自动化生产系统采用人工照明和中央空调系统，人工照明消除了季节变化带来的光照周期的影响，目前中央空调系统还无法为猪舍全年提供一个波动较小的温度范围，精液品质主要受温度影响，温度过高或过低都会影响精子的发生过程[20-21]。

本研究结果发现，公猪在16～25月龄时生产的精液各性状质量都表现出较高水平，展现出最佳的生产性能。随着公猪月龄的增加，总精子数也在逐渐增加，这可能是因为公猪睾丸和腺体大小随之增加，因此其相关的生产性能增加[22]。研究表明，4岁以下公猪的精子畸形率随年龄增长而上升，可能和前列腺与附睾障碍有关[23]，这与本研究结果16月龄后公猪精子畸形率上升一致。Knecht等[5]研究发现，19～30月龄公猪具有最优的生产性能，这与本研究结果公猪在16～25月龄时精液质量具有最优生产性能一致。

采精间隔是人为控制影响精液品质的重要因素，本研究结果发现，公猪在采精间隔4～5和8 d以后具有较优的精液品质。采精间隔过长会导致精子畸形率增加，这可能与精子在附睾内长期维持会损害其形态有关[2]。考虑到公猪站经济效益，采精间隔控制在4～5 d最佳，与阳文攀等[12]研究结果最佳采精间隔5 d时综合性能最佳一致，与Smital等[7]研究结果采精间隔>3 d后精液品质达到可接受水平，5～7 d恢复正常，10～11 d完全恢复正常相符。

3.4 品种对精液质量稳定性的影响

杜洛克猪、长白猪和大白猪精液性状稳定性大小均表现出：精子活力>精子畸形率>精液体积>精液密度/总精子数>直线前进运动精子比例。除精子活力外，其他性状的变异系数均较高。3个品种间，杜洛克猪和大白猪精液体积和精子活力的变异系数显著低于长白猪，说明其稳定性较好；杜洛克猪精液密度、精子畸形率和总精子数的变异系数显著低于长白猪和大白猪，稳定性最好；大白猪直线前进运动精子比例的变异系数显著低于杜洛克和长白猪，稳定性最好。说明不同品种在各精液性状间还有较大选择空间。

4 结 论

品种、公猪出生胎次、公猪同窝仔猪数、采精季节、采精月龄和采精间隔均会影响公猪精液品质，各精液性状除精子活力外均表现出高度变异。秋、冬季精液品质优于春、夏季；采精间隔控制在4～5 d时为最佳采精间隔。本研究结果有助于公猪站精细化管理，根据不同品种公猪制定更加完善的选育和生产计划，提高精液质量，加快种公猪遗传改良，为做强种业提供强有力的支撑。