性控技术的发展及其在畜禽繁殖上的应用

文│康术美（山东省诸城市舜王畜牧兽医站）

随着人们生活水平的不断提高，提高肉蛋奶产量成为如今畜牧养殖产业亟须解决的问题，为了更好地促进畜牧产业的健康发展，畜牧养殖产业开始推行性控技术，运用一定的技术手段人为干预畜禽繁殖可以提高肉蛋奶产量，同时可以进一步为畜禽育种的发展提供相应支持，将生产性状较好的畜禽基因发挥到极致，进一步保证了畜牧生产的效益及价值；但性控技术主要可以分为两类，一种是分离公畜精液，把X精液与Y精液分离，在母畜发情时，用不同类型的精液进行人工授精，控制后代畜禽的性别；另一种是对受精后的早期胚胎进行性别鉴定，留下所需性别的畜禽后代，虽然两种方法各有优缺点，但对畜禽生产及养殖业的发展有巨大好处，笔者通过对性控技术的发展进程以及相应技术进行分析总结，讲述性控技术在畜禽繁殖上的应用及未来的发展潜力。

一、性控技术的发展进程

性控技术简单来说就是控制性别的技术，通过人为干预，繁殖出符合畜牧生产需求的畜禽，特别是对肉蛋奶的生产所需母畜比公畜多，到在自然界中公母比例接近1∶1，这也是生物进化的结果，但畜牧养殖业上可以通过性控技术提升生产肉蛋奶的母畜数量，进一步保证畜牧业的蓬勃发展。而且性控技术历史悠久，从2000多年前有人提出通过切除一侧睾丸控制后代性别比例的想法，虽然方法不可取，但也是性控技术发展的开端；随着时间的推移以及技术的发展，性控技术发展成为一门学科，尤其在20世纪后，随着孟德尔遗传理论的确立，科学家提出了性别由染色体决定，而后有科学家也证实了X和Y染色体的存在，同时也给出卵子与X精子受精繁育的后代是雌性，与Y精子结合后繁育出来的后代为雄性；其后的时间科学家通过研究提出来Y染色体决定雄性的理论，并对其基因进行研究，也为后来哺乳动物性别决定理论作出重大贡献。随着一系列决定动物性别因素的发现，研究人员也为畜禽性别控制开辟出了新的道路，使得性控技术的发展得到了极大的进步，尤其是在畜禽养殖业上的应用可以极大提升产品的产量及畜禽品种，促进畜禽养殖业的蓬勃发展。

二、性别控制的方法

性控技术在畜禽养殖业上得到了充分运用，通过性控技术可以为养殖户带来所需性别的畜禽，并通过畜禽生产获得可观的收入，而性控的方法可以分为精子分离以及胚胎性别鉴定。

1.精子分离。在性控技术中，精子分离技术主要运用在公畜上，公畜的精子分为带有Y染色体的Y精子和带有X染色体的X精子两种，两种精子都来源于精原细胞，但两者的物理性状、化学性状存在明显差异，可以通过相应的精子选择所需畜禽的性别，然后通过人工授精等方法获得相应性别的畜禽。

（1）密度梯度离心法。密度梯度离心法是根据X精子与Y精子密度与重量不同而选用的分离方法，通过不同精子在介质中沉降速度的差异将X精子与Y精子分离出来。研究人员通过使用密度梯度离心法分离人的X精子与Y精子后发现，使用该方法分离出来的精子依旧具有活性。而且该方法用时短、操作简单、成本更低。随着科技的进步，研究表明可以采用Percoll梯度离心，该方法的介质不会对精子产生毒副作用，而且可以分离得到纯度较高的精子，研究人员还通过该方法对奶牛的精液进行分离，结果表明，该方法分离的精子繁育出的后代中性别比例差异十分显著，对此密度梯度离心法可以有效将X精子与Y精子进行分离，分离出来的精子要及时进行保存，以便用于后续的繁殖育种。

（2）流式细胞仪分离法。流式细胞仪分离法主要是通过X精子与Y精子的DNA含量差异进行分离，X精子中DNA的含量较Y精子中含量高，通过该方法可以将精子进行分离，该方法的应用也较为广泛，通过该方法分离X、Y精子时，普通的流式细胞分离仪难以进行有效分离，而SXMoLo型流式细胞仪可以分离得到纯度较高的X精子或Y精子；在分离过程中要将采集的精液与Hoechst 33342荧光染料进行混合染色，37℃水浴45分钟，再将其放入流式细胞仪中，其中精子被激光照射时，因其产生的荧光信号有差异，X精子荧光信号更强，该信号通过仪器的检测后，将精液中含X或Y精子的液滴收集到2个收集管中，但该方法难以分清死精、残精。有研究通过该方法对猪、牛、羊等精液进行分离，通过该方法能获得纯度较高的X精子和Y精子，并利用分离得到的X精子、Y精子对畜禽进行人工授精得到优秀的健康幼畜。但该方法对精子活性有影响的因素较多，如预处理的影响、Hoechst 33342荧光染色的影响、流式细胞仪的影响、精液冷冻保存的影响等，均会对后续分离得到的精子活性产生影响。

（3）免疫法分离X、Y精子。免疫法分离精子主要是通过精子上特异性表达的受体来分离，其中Toll样受体参与非特异性免疫，而且在精子TLRs家族中TLR7/8只在X精子的中部和尾部进行表达，在Y精子中不进行表达，有研究人员通过该特点，将TLR7/8用于动物精子，其中有人研究出在添加R848配体后，小鼠X、Y精子活力显著差异，在溶液中表现出分层的状态，小鼠的X精子活力受到抑制，在下层清除R848后活力恢复，依旧存在受精能力。还有在山羊中通过该方法分离得到X、Y精子，进一步证明了X精子的活力受到TLR7/8影响，使用该方法进行分离后操作方便，过程中不会对精子产生影响，不需要购买昂贵的仪器，可以节省成本。

（4）其他分离方法。分离精子的方法除了以上常见的3种外，还有层流分离法、电泳分离法。其中层流分离法通过X精子、Y精子游动方式及特点进行精子分离，X精子在柱状流动液中的运动方式不同，X精子集中在液柱始端，Y精子在末端；还有电泳分离法通过精子所带电荷不同，X精子带负电荷较多，电泳时X精子向正极运动，但该方法会对精子造成影响，而且分离结果不稳定，还有待改进。

2.胚胎性别鉴定。胚胎性别鉴别一般是移植前鉴定胚胎性别的技术，主要是根据生产需要移植所需性别胚胎，达到性别控制的目的，胚胎性别鉴定的技术可以分为细胞学、免疫学、分子生物学3种。

（1）细胞学方法。细胞学方法鉴别胚胎性别，主要是通过核型的分析或是染色体分析检测胚胎性染色体的类型，若是XX型胚胎为雌性，XY型为雄性。首先从胚胎采集细胞，用乙酰甲基秋水仙碱阻断有丝分裂后固定、染色，再进行核型分析，该方法的准确率接近100%。

（2）免疫学方法。免疫学方法常用H-Y抗原法。因为在动物胚胎发育早期，胚胎细胞表面有雄性特异的H-Y抗原。首先可以通过用鼠源H-Y抗体与动物胚胎进行反应，再用标记有异硫氰酸荧光素的二抗进行间接免疫荧光法，从而进行胚胎性别鉴定，荧光显微镜下，若胚胎细胞上有光斑出现，为H-Y阳性，胚胎为雄性。否则为H-Y阴性，胚胎为雌性。但该方法H-Y为弱抗原会出现非特异性结合或交叉反应，易出现假阳性，准确率受到一定程度的影响。

（3）分子生物学法。分子生物学鉴定胚胎性别主要是扩增胚胎细胞Y染色体上特有的DNA序列，若有存在，鉴定为雄性。也可以通过核酸探针技术，Y染色体特异的DNA片段标记成的探针，与胚胎样品中的同源序列杂交，出现杂交斑点，有Y染色体存在，胚胎为雄性；无杂交斑点为雌性，但该方法耗时长；还可以通过PCR技术设计出Y染色体的特异性引物，用胚胎DNA序列为模板扩增电泳，出现特异扩增带为雄性胚胎，否则为雌性胚胎。此法灵敏准确、特异性强、耗时短，操作简便，可以进行推广应用。

三、性控技术在畜禽繁殖上的应用进展

性控技术在畜禽繁殖上具有广阔的前景，运用性控技术可以加强畜禽选种育种保种的进程，控制畜禽后代的性别，加强畜禽的选育繁殖，尤其是良种种公畜，通过性控技术有利于建立优良品种基因库，保证将畜禽优良性状发挥到最大，同时有利于濒危珍稀动物的资源保护及繁殖进程。同时通过性控技术可以进一步防止性染色体遗传病的发生，有的疫病是通过性染色体遗传，而性控技术可以将带病的性染色体筛选出去，减少疫病的发生；还可以进一步提升养殖效益，对于人们所需的肉蛋奶来说，通过性控技术控制畜禽性别，保证繁殖出来的畜禽为母畜，进一步推动蛋奶产业的发展，同时也可以得到生产性状好的畜禽，保证畜牧业的发展。