精中

102猪业科学

SWINEINDUSTRYSCIENCE2020

年

37

卷第

6

期

遗传改良

GENETICIMPROVEMENT

北京顺鑫农业小店种猪分公司协办

浅谈猪精液保存在人工授精中的发展

与展望

王利娟

，

常枨

（

北京农学院动物科学技术学院

，

北京

102206

）

摘要

：

在世界上主要的猪肉生产国中

，

猪人工授精

（

AI

）

技术的应用率在

90%

以上

。

尽管猪冷冻精液技术在不断进

步

，

但由于其效率不高

，

在猪场实际生产中并不多见使用

。

在猪人工授精技术中

，

液态精液是目前应用最广泛的精液

，

与传统的牛冷冻精液不同

，

其独特的精子微胶囊保护膜技术

，

可以对猪精子进行更加完善的液态保存

，

因此液态精

液是目前猪人工授精使用的主要方式

。

文章综述了猪精液保存技术在人工授精中的应用

，

并展望了今后的发展方向

，

为人工授精技术助力恢复生猪生产提供参考

。

关键词

：

猪

；

精液保存

；

人工授精

；

展望

Discussiononthedevelopmentandprospectofpigmen

prervationinartificialinmination

LijuanWang;ChengChang

（

CollegeofAnimalScienceandTechnolog比喻和比拟的区别 y,BeijingUniversityofAgricultural,Beijing102206,China

）

人工授精是世界范围内应用最

广泛

、

最有效的生猪繁殖技术

。

猪

人工授精技术在我国养猪业已经取

得了很高的一衣带水 效率

，

对猪品种改良和

选育做出了巨大贡献

。

尽管猪冷冻

精液技术取得了重大进展

，

但液体

保存仍然是广大猪场猪精子保存的

主要方法

。

而在激烈的市场竞争中

，

人们希望通过提高精液保存的质量

来进一步提高育种效率

。

文章简要回

顾了过去和现在世界范围内猪液态

精液和冷冻精液保存

、

应用的情况

，

并对非洲猪瘟下改进猪精液保存技

术助力生猪生产提出了建议

。

Abstract:Intheworld'smajorporkproducingcountries,theapplicationrateofartificialinmination(AI)inpigsis

morethan90%.Althoughadvancesarebeingmadeinthetechnologyoffrozenpigmen,itisnotroutinelyud

onfarmsbecauofitsineffificialinminationtechnology,liquidmeniscurrentlythemostwidely

entfromthetraditionalfrozenmen,itsuniquespermmicrocapsuleprotectivefilmtechnology

canimprovetheliquidprervationofsperm,soliquidmenisthemainmethodofartificialinminationatprent.

Inthispaper,theapplicationofpigmenprervationtechnologyinartificialinminationisreviewed,andthefuture

developmentdirectionisprospected,whichprovidesreferenceforartificialinminationtechnologytohelprestore

pigproduction.

Keywords:Pig;Semenprervation;Artificialinmination;Prospect

1

发展情况

在全球的动物生产繁殖领域

中

，

人工授精技术应用十分广泛

，

取得了极为可观的成绩

。

该技术的

应用

，

使得优质种公畜的配种率和

利用率均得到了大幅提高

，

加速了

优质家畜的改良进程

，

并且还克服

了公母畜因为身体素质

、

偏好

、

生

殖器官异常等造成的配种困难

，

提

高了生产繁育的安全性

，

减少了疾

病的传播

；

而且可以减少饲养种公

畜所需要的场地

、

饲料

、

和劳动力

等饲养成本

。

人工授精技术最先应

用到牛的生产繁殖中

，

而真正应用

到猪的生产中比牛要晚得多

。

在

20

世纪初期

，

来自俄罗斯的科研人员

就尝试进行对猪的人工输精

，

这是

有报道以来世界上第一次将该技术

运用到猪身上

。

猪人工授精技术在

1932

年首次试验成功

，

后来该技

术在许多国家中运用

；

随着技术的

进步

，

日本和英国等几个国家率先

实现了将猪人工授精达到了实用水

平

。

我国的猪人工授精技术推广应

用在

20

世纪

50

年代开始试行

，

随

着我国生猪养殖规模的扩大

，

该技

术在

20

世纪

70

年代末开始得到了

突飞猛进的发展

，

而后在全国得到

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1032020

年

37

卷第

6

期

SWINEINDUSTRYSCIENCE

猪业科学

遗传改良

GENETICIMPROVEMENT

精

品

思

想

市

场

战

略

了普及推广

，

进一步提高了我国生

猪生产的存栏量与良种质量

。

而在

国际方面

，

自从

20

世纪

80

年代人

工授精获得技术革新后

，

人工授精

技术在极短的时间内迅速普及到欧

美多个发达国家中

。

目前

，

在欧美

等发达国家及中国等主要的猪肉生

产国中

，

人工授精技术在生猪繁殖

的普及率在

90%

以上

。

而猪精液保

存水平的提高

，

是提高人工授精技

术的首要环节

，

可以极大地提高公

猪精液使用的时间性和地域性

。

在

20

世纪

30

年代的前苏联

，

科学家率先进行了使用猪新鲜精液

进行人工输精的试验并成功地产下

仔猪

，

这是液态精液在猪人工授精

成功使用的最早的报道

。

因为液态

储存法保存的精子呈现活力活性高

、

授精成功率较高且操作快捷方便等

优点

，

因此

，

液态保存的精液得到

了了人们广泛的传播与应用

，

随后

人们对于猪液态精液的保存技术研

究更加精准

，

推动了该技术飞速发

展

。

据有关数据表明

，

目前全世界

每年都有将近

1000

万头母猪利用

人工授精来繁育仔猪

，

而其中绝大

多数使用的是液态保存的精液

，

它

们的受胎率均在

75%~90%

之间

。

随

着现代交通运输业的不断发展

，

液

态保存精液的高效便利与相对较低

的成本等优点已经凸显出来

，

而这

些优点是冷冻精液无法比拟的

。

猪

液态精液应用于人工授精已经成为

生猪生产的主要方式

，

在提高种公

猪的利用效率

，

推动猪人工授精技

术的发展中具有重大意义

。

在

20

世纪

50

年代及以后

，

冷

冻精液的使用在养牛业中取得了巨

大成功

，

极大地激起了养猪业应用

该技术的需求

。

因为猪精子在耐冻

性上与其他家畜相比有着明显的个

体差异

，

到

20

世纪

70

年代中期冷

冻猪精液并没有直接被用于实际生

产之中

，

而是在后来不断地技术

创造革新发展后才被成功引进生产

中

。

由于精液冷冻方法繁琐

，

冷冻

精液活力

、

受胎率和产仔数等性能

指标不理想

，

导致冷冻精液在商业

应用中进展缓慢

。

近几十年来

，

美

国及欧洲一些国家的猪精液冷冻技

术迅速发展

，

其猪精液冷冻后的质

量与牛相比已经非常接近了

。

但因

猪冷冻精液的技术目前主要还是参

照于牛冷冻精液的技术流程

，

且尚

未有明确的针对猪精子的特性的冷

冻程序及方法

，

目前的猪冷冻精液

仍然存在冻融后活力下降

，

部分精

子冷冻损伤

，

精子输送效率降低

，

在生殖道存活时间短等问题

，

加上

冷冻程序繁琐

，

成本昂贵的因素

，

在猪场冻精的普及率上远远不如液

态精液

。

对此国内外研究者开展了

大量关于提高猪冷冻精液质量的研

究

，

并取得了积极进展

，

比如通过

向冷冻稀释液中添加某些物质用来

提高猪精子冷冻

-

解冻后的质量

。

2

应用

2.1

人工输精的进步

过去

10

年中

，

随着集约化生

猪养殖场的不断发展

，

世界上主要

的猪肉生产国中

，

猪人工授精的应

用比例达到了

90%

以上

。

在猪人

工授精使用的传统方法是子宫颈输

精法

（

CAI

），

即在猪子宫颈第

2~3

褶皱部位输入稀释好的精液

，

剂量

一般是每次至少

30

亿个精子

。

而

最新的猪子宫深部输精法

(PCAI)

，

则是在将常规输精管插入子宫颈

皱褶后

，

再插入比常规输精管长

0.15

～

0.2m

的输精内管

，

由于其

长度较长

，

形状较细

，

材质较软

，

因此它可以通过子宫颈皱褶进入子

宫体

，

达到更加精准高效的输精效

果

。

根据研究表明

PCAI

可直接将

精液输送到子宫体

，

避免了精液滞

留在子宫颈皱褶处

，

可以减少精液

的使用量

，

大大减少了精液的浪费

，

其精液剂量只需要保证每份精液中

精子总数在

10

亿个精子以上

，

即可

达到与

CAI

相同的效果

。

近年来有

实验室报道已将

PCAI

精子使用数

降至

5

亿个也可达到相似效果

。

可

见应用

PCAI

技术

，

养猪生产者可

以使优质公猪的精液对更多的母猪

进行人工授精

，

极大地降低了优质

精子采购成本

，

提高了精子的利用

率

。

但该技术目前也存在一些缺点

，

就是在后备母猪上操作难度大

，

输

精管价格昂贵增加成本

，

而且如果

操作不当会给母猪带来损伤

，

所以

PCAI

技术的应用仍然具有挑战性

。

而在公猪精液价格相对较低的国家

和地区

，

PCAI

似乎不太有吸引力

。

2.2

性别分类控制技术

动物的性别分类控制技术是通

过人为干预动物的正常生殖过程

，

使成年雌性动物产出人们期望性别

后代的一门生物技术

。

性别控制技

术在畜牧生产中有着重大的意义

。

通过控制后代的性别比例

，

可充分

发挥受性别限制和影响的生产性状

(

如泌乳

、

生长速度

、

肉质等

)

的最

大经济效益

。

目前性别分类技术在

奶牛养殖业中的发展较为成熟

，

但

是其在养猪业中的应用还不够全面

。

其实早在

1991

年

，

Johnson

就报告

了首例的猪精液性别分类方法

，

随

后该技术进行了改进

，

筛选仪器

、

软件和精子分拣速度都有了进一步

的发展

，

使其更适用于低剂量猪人

工授精

，腌萝卜干怎么腌

但因为猪特殊的解剖结构

，

仍然需要大量精子用于子宫颈内人

工授精

，

增加了养殖成本

，

从而限

制了猪性别分类精子在生猪生产中

的应用

。

2006

年由中国科学家主持

研究的

，

世界首例通过分离

x

、

y

精

子的性别控制技术进行人工授精而

获财务公开制度 得的小水牛诞生

。

这种

x

、

y

精子

分离技术被称为贝尔茨维尔精子性

别鉴定技术

，

而后性别控制技术结

合人工授精开始广泛应用于畜牧生

产中

。

2009

年中国首例性别控制猪

在广西诞生

，

其中运用的性别控制

技术与牛类似

，

即利用

x

精子和

y

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6

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GENETICIMPROVEMENT

北京顺鑫农业小店种猪分公司协办

精子之间

DNA

含量的差异

，

先将

精液染色

，

然后利用

x

精子与

y

精

子在流式细胞仪中的荧光强度不同

，

将两者分离

，

最后用于人工授精技

术

，

向受体母猪中输入分离得到的

x

精子或

y

精子

。恋爱先生下载

但是在实验过程中

，

猪比牛更为困难

，

具体其原因有

：

1

）

有研究表明

，

猪的

x

和

y

精子之间

DNA

含量的差异小

，

只有

3.6%

，

不

容易分辨

；

2

）

猪精子在进行分离处

理过程中极易受损

，

在分离过程中

，

精子会被稀释

、

染色

、

挤压

、

激光

照射等处理

，

稍微有一点处理不当

实验就会失败

；

3

）

猪的人工授精需

求量大

，

需要长时间进行分离

。

目前

，

精子按性别分类

，

其产生效率只有

每小时

20

亿

～

25

亿个精子

，

生产

效率不高

，

而且在分离过程中会损

失相当数量的精子

，

从而产生相对

较高的生产成本

，

加之由于猪人工

授精技术的限制

，

当养殖场在现有

条件下使用性别分类精子时

，

生育

能力和产仔数都会受到影响

，

因此

性别控制技术批量应用于生猪生产

仍有一段路要走

。

一些机构已经对性别冷冻精

液进行了研究

，

这仍然是一件棘手

的问题

，

因为从精子的保存方面来

看

，

冷冻猪精子解冻后活力不高

，

而对精子的筛选又会不可避免地造

成部分精子的死亡

，

加之较昂贵的

成本成为阻遏该项技术发展的重要

原因

。

所以不断优化性别筛选分类

后猪精子的保存和使用技术

，

也是

今后进一步的研究的方向

。

而对常

规使用的猪精液冷冻保存技术的突

破

，

可能会更好地促进保存性别分

类精液的研究

。

3

展望

在大多数猪肉生产国

，

保存的

猪精液在人工授精中的应用已得到

充分证实

。

随着对猪精液的分析

、

处理

、

智能管理和网络信息等新技

术的创新发展

，

大大提高了具有良

种优势的猪精液利用效率

。

而与有

效表型特征相关联的

DNA

碱基选

择工具的出现为进一步提高人工授

精的效率提供了帮助

。

然而全世界

人工授精

（

AI

）

中仅有

1%

是用冷

冻解冻的猪精子进行的

，

虽然冷冻

储存的方法帮助了猪精子库的建立

，

并且可以保存遗传物质几十年

。

但

有报告显示

，

将精子在液氮中进行

长期秋葵孕妇能吃吗 储存会影响解冻后精子的质量

。

而冷冻保存程序造成的损害

，

会直

接荷叶饼夹肉 降低冷冻解冻的猪精子的受精能

力和人工授精后的繁殖性能

。

这种

低温损伤主要是由于猪精子对冷休

克和过氧化损伤的高度敏感性

，

因

为在其质膜成分中含有很高的不饱

和磷脂和低胆固醇

。

因此

，

冷冻

-

解冻程序会导致精子膜失稳

，

从而

影响钙均质酶

、

顶体完整性导致膜

脂紊乱

。

但近年来猪冷冻保存技术

有了飞速的进步

，

这些进步涉及冷

冻保存程序之前的精子选择

、

冷冻

和解冻延长剂的添加剂

、

人工授精

技术的相关性和受精

-

排卵间隔

，

相信随着这些技术的进步能够进一

步解决猪精子冷冻带来的损伤

。

在

实际生产中

，

将科学研究与实际生

产相结合是非常重要的

，

通过技术

的进步引导产业的发展

，

将为我国

恢复生猪生产提供良好的支撑

。

对液体或冷冻状态下将性别

分类的精子引入人工授精实践

，

也

是为了实现生猪产业的复产扩繁这

一目标

。

对猪来说

，

将精子进行

性别分类后的活力与受精能力均

低于直接进行人工授精的精子

。

但

有实验表明

，

在一定条件下使用低

至

5

107的精子数目

，

仍然可以生

产出所需性别的仔猪

，

结合目前子

宫颈深部授精技术已经取得了一些

成功

，

需要进一步努力开发出更加

适用于使用低精子数进行

PCAI

的

导管

。

在对照实验中

，

使用特殊设

计的导管可提高母猪的受孕率

，

减

少对精子的浪费

，

提高利用率

。

而

在这一研究领域的成功让性别分类

精液在养猪业中广泛应用成为了可

能

。

在

burg

的报告中

，

总

结了目前人们对猪的性别分类精液

做出的努力

，

尽管之前相对较低的

性别分类精子数限制了其在猪人工

授精的应用

，

但随着科技的进步这

一情况正发生着积极地改善

。

科学

家们认为

，

通过筛选出来的猪性别

精子可以战略性地应用于养猪业

，

以满足对雄性和雌性猪的不同需

求

。

目前正在研究利用其他生物技

术的最新进展

，

来替代目前流式细

胞术的方法

，

这包括通过微流控制

设备对精子进行分类

，

以金纳米颗

粒为载体对单个精子进行序列特异

性标记或基因编辑

，

以诱导

SYR

基

因的敲除或干扰

，

并直接影响带有

Y

染色体的精子的功能

。

目前

，

非洲猪瘟的全球蔓延对

生物安全提出了挑战

，

对养猪业的发

展造成了极大威胁

。

尽管疾病预防

和检测技术在当前的形势下发挥了

很大作用

，

但是抵抗关键病原体进

入的全面保护机制

，

没有办法被充

分保证

。

而引起母猪繁殖失败或严

重疾病的病毒

，

如猪蓝耳病

（

PRRS

）、

猪流行性腹泻

（

PED

）

或非洲猪瘟

（

ASF

），

很可能会通过临床上未确诊

的公猪精液传播

。

现在

CRISPR/Cas9

技术可用于产生抗

PRRS

等病毒的公

猪

。

如果实验用的公猪符合政府的

规定

，

并且可以满足消费者的需求

，

那么对它们经过基因工程处理

，

可

以极大地提高养殖场的生产力

。

如

果相关实验人员使用纸质微流控设

备和高速

DNA

扩增技术

，

对公猪精

液进行多种病原体的快速现场诊断

，

那么其将成为性价比高

、

便于使用

和有效预防猪病的最佳工具

。

随着

冷冻精液技术的发展

，

可以将检测没

有病原体的精液进行冷冻保存

，

使

用这种方式可以安全而高效地应用

于生猪生产中

。

（

收稿日期

：

2020-03-29

）

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