摘 要：豬精液在液態(tài)下保存以及傳統(tǒng)的子宮頸內(nèi)人工授精，在現(xiàn)代養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)已廣泛應(yīng)用。但精液冷凍，以及近年來發(fā)展的XY精子分離技術(shù)，還沒有在豬上商業(yè)化使用。新的輸精方式如子宮頸后、子宮深部和腹腔鏡人工授精技術(shù)的發(fā)展，將會有助于實現(xiàn)凍精和性控精液在豬人工授精中的有效率應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：豬；人工授精；輸精方式
從20世紀(jì)30年代人工授精已開始在豬上應(yīng)用，但它的真正發(fā)展和在養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)中廣泛商業(yè)化使用直到80年代才開始。在20世紀(jì)末世界范圍內(nèi)接近50%的母豬都是通過人工授精受孕的，且這個比例還在逐年上升。在一些歐洲國家，如比利時、意大利、荷蘭、挪威和西班牙，超過80%的母豬是人工授精，在北美（美國、加拿大和墨西哥）和巴西的大型農(nóng)場這個比例已經(jīng)接近75%。
目前，世界上每年大約有2500萬頭次豬進(jìn)行人工授精。其中，超過99%的授精使用的是儲存在15 ℃～20 ℃下，最多保存3 d的液態(tài)冷藏精液。發(fā)情期輸精2～3次，每次超過25億精子，將80～100 mL的大量精液輸入到子宮頸內(nèi)，受孕率達(dá)80%～90%，與自然交配的產(chǎn)仔率和產(chǎn)仔數(shù)相當(dāng)，甚至更高。此外，近 1%的授精使用的是劑量在50億～60億精子的冷凍、解凍精液，不僅每次輸精需要高劑量精子，而且受孕率也低于冷藏精液。在最好的繁育管理條件下也只有大約70%受孕率。
豬冷凍精液和性別控制精液正在試驗推廣中，而以精子載體的轉(zhuǎn)基因（SMGT）、精子膠囊和精子凍干技術(shù)將在未來幾年內(nèi)得到發(fā)展。這些技術(shù)被養(yǎng)豬業(yè)接受和采用的速度取決于他們在應(yīng)用中的效率。由于每次需要大量的精子，現(xiàn)今子宮頸內(nèi)授精方式在實現(xiàn)效率上受到限制。在一些這類新技術(shù)中，比如以性別分離精子為例，在分選后可用的精子非常少。因此，有效的商業(yè)應(yīng)用需要的輸精方式，應(yīng)該能夠在輸入低精子數(shù)量情況下獲得正常的繁殖率。
1 豬子宮頸內(nèi)人工授精技術(shù)存在的問題
子宮頸內(nèi)授精包括很大數(shù)量的精子（約25億）輸進(jìn)子宮頸后部的皺褶。大多數(shù)的母豬在輸精時和以后表現(xiàn)出精液逆流。因而，大約30%～40%輸入子宮頸管的精子，在授精后1 h內(nèi)從管中流出。
同時，超過90%的精子在授精后2～3 h內(nèi)被母豬的生殖系統(tǒng)-子宮頸、子宮輸-卵管連接部、輸卵管壺峽連接部篩選排斥。這種大量的流失限制了能夠到達(dá)子宮輸卵管連接處的精子數(shù)。向成年母豬授精30億冷藏精子，只有大約10萬成功的達(dá)到了子宮輸卵管連接處，大約1000個精子到達(dá)了輸卵管峽部的精子儲存庫。此外，在精子質(zhì)量差時損失更為嚴(yán)重，比如冷凍－解凍精子。實際上，在輸卵管中有效冷凍－解凍精子的數(shù)量一般比冷藏精子低十倍。因此，將精液輸?shù)阶訉m頸后更深部位能夠允許更多的精子到達(dá)子宮輸卵管連接部是更合理的，甚至與子宮頸內(nèi)授精相比使用更少的精子。
2 豬的子宮頸后、子宮深部及腹腔內(nèi)窺鏡人工授精
有效的授精方式是保證在盡可能少的精子輸入后有足夠數(shù)量的精子進(jìn)入輸卵管－子宮連接部，保證正常的產(chǎn)仔率與產(chǎn)仔數(shù)。因此，要從精子液態(tài)保存精液和冷凍精液人工授精，探討授精方式的實用性。
2.1 豬液態(tài)保存精液人工授精
冷藏精液輸精效果令人滿意，但每次需要大量精子。這就降低了良種的公豬生產(chǎn)的精液的效率和利用。而且，當(dāng)精液的數(shù)量有限而大量的母豬需要授精時，精液來源可能出現(xiàn)困難。因此，養(yǎng)豬者對于在不降低繁殖率的同時減少每次輸精需要的精子數(shù)量很感興趣。
為實現(xiàn)目前常規(guī)的子宮頸內(nèi)授精滿意的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)，要求一次輸精劑量超過25億個精子。而當(dāng)子宮頸授精數(shù)量每次低于25億個精子時，產(chǎn)仔率和胎仔數(shù)不能令人滿意。因此，選擇的合適授精方式是為了實現(xiàn)減少每次輸精的精子數(shù)。最近提出2項新的不同授精方式，即子宮頸后授精和子宮深部授精技術(shù)，這2種方式都包括把精液直接輸入子宮內(nèi)。子宮頸后授精是將精液輸?shù)阶訉m體，而子宮深部授精是將輸?shù)阶訉m角的近端1/3處。
2.1.1 子宮頸后授精
子宮頸后授精，使用的是一個細(xì)的和半軟的輸精裝置通過一個事先插入子宮頸皺褶的常規(guī)導(dǎo)尿管。因為特殊的輸精裝置比常規(guī)輸尿管長15～20 cm，它可以通過子宮頸皺褶進(jìn)入子宮體。
Waston & Behan(2002)在英國每次使用10億精子通過子宮頸后授精技術(shù)給3240只經(jīng)產(chǎn)母豬輸精，產(chǎn)仔率為88.7%，胎仔數(shù)為12.1只，與子宮頸內(nèi)授精的產(chǎn)仔率91.3%，胎仔數(shù)12.5個相比無顯著差異。然而，Roberts & Bilkei(2005)在匈牙利和克羅地亞對1783只經(jīng)產(chǎn)母豬分別使用10億精子子宮頸后授精和30億精子子宮頸內(nèi)授精，盡管2者在產(chǎn)仔率上相似，但子宮頸后授精的母豬胎產(chǎn)數(shù)卻明顯少（前者10.2只，后者12.3只），這些結(jié)果與Rozeboom等（2004）于美國研究報道一致。當(dāng)嘗試更少輸精數(shù)量時，即每次輸精5億精子，產(chǎn)仔率和胎仔數(shù)更低。
因此，子宮頸后授精方式直接把每次10億精子輸入子宮體可獲得正常的產(chǎn)仔率，但胎產(chǎn)仔數(shù)可能下降。使用子宮頸后授精可以減少精子數(shù)量而不會減少產(chǎn)仔率的2個主要原因是半軟授精裝置越過子宮頸皺褶,同時精液逆流減少20%。然而，每胎產(chǎn)仔數(shù)減少的原因還不清楚。而Roberts & Bilkei(2005)認(rèn)為是非正規(guī)的授精造成的，因為缺少對使用子宮頸后授精裝置操作的訓(xùn)練。一些其他原因，如老化的精子，操作不當(dāng)或者輸精與排卵時間間隔，在使用較少的精子數(shù)量時都會導(dǎo)致繁殖率下降。此外，在當(dāng)前生產(chǎn)條件下使用子宮頸后授精，10億輸精數(shù)量似乎不能達(dá)到正常繁殖率。因此，為了獲得高繁殖率，應(yīng)該考慮增加輸精數(shù)量。
2.1.2 子宮深部授精
子宮深部授精方式包括通過一個事先插入子宮頸皺褶用作向?qū)У某Ｒ?guī)授精輸尿管，把一個柔韌纖細(xì)的裝置導(dǎo)入一個子宮角。子宮深部授精裝置能夠順著子宮腔前進(jìn)，使精液容易輸入子宮角近端1/3處。Vazquez等（2001）在西班牙對329只經(jīng)產(chǎn)母豬使用子宮深部授精（1.5億精子/次）一次、2次或3次以及子宮頸內(nèi)授精（30億精子/次）,產(chǎn)仔率為83.3%～87.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)在9.2～10.4個，雖然2種授精方式間無統(tǒng)計差異，子宮深部授精的胎仔數(shù)總是最低的。Day等（2003）在美國對105只經(jīng)產(chǎn)母豬分別采用2次子宮深部授精1.5億精子或者子宮頸內(nèi)授精30億精子，雖然在產(chǎn)仔率（子宮深部授精83%，子宮頸內(nèi)授精90%）上沒有差異，但子宮深部授精的母豬每胎產(chǎn)子豬數(shù)較少（前者10.5只，后者12.9只）。 從2個研究中結(jié)果可以推測,胎仔數(shù)的下降可以通過增加每次授精的精子數(shù)克服。
與子宮頸內(nèi)授精相比，子宮頸后授精和子宮深部授精方式可以減少每次對冷藏精子數(shù)目的需要。達(dá)到子宮頸內(nèi)授精（30億精子每次）的受精效果，可以期待由每次輸精1～1.5億（子宮頸后授精）或6億（子宮深部授精）得到。因此，這2種方式都可以被視為接近在生產(chǎn)條件下使用冷藏精液的實用、有效的授精方式。特別是在精源有限或者高質(zhì)量的種公豬的精液需要被盡可能有效的使用情況下。但該技術(shù)中將輸精管準(zhǔn)確的插入到子宮及子宮深部需要培訓(xùn)和練習(xí)。授精后陰門出現(xiàn)的血液很可能與外傷有關(guān)，應(yīng)該是對裝置的不正確操作所致。同時，利用該技術(shù)給初配豬授精要慎重，因為使裝置通過小豬子宮頸比較困難。
2.2 豬冷凍精液人工授精
在大型種公豬場使用冷凍精液人工授精，充分利用優(yōu)秀種公豬的遺傳潛力很有必要。然而，冷凍精液在世界范圍內(nèi)的人工授精中應(yīng)用不到1%。冷凍解凍精液子宮頸內(nèi)授精獲得繁殖率低于冷藏精液，同時每次授精需要的大量精子，這就限制了冷凍精液在養(yǎng)豬業(yè)世界范圍內(nèi)的商業(yè)化應(yīng)用。
目前，豬凍精人工授精一般每次采用50～60億精子的大劑量子宮頸內(nèi)授精，但受孕率與產(chǎn)仔率都很低，這可能與子宮頸內(nèi)授精方式的低效有關(guān)。同時，冷凍－解凍精液品質(zhì)下降，冷凍－解凍精子通過子宮頸褶,進(jìn)入子宮到達(dá)子宮輸卵管連接處更加困難，導(dǎo)致在輸卵管峽部不能儲存足夠的精子。當(dāng)然，使用冷凍－解凍精子與液態(tài)保存精子相比，胚胎透明帶附著的精子數(shù)量大約少10倍左右，輸精的精子數(shù)量前者比后者要多2倍。因此，冷凍－解凍精子的有效應(yīng)用需要在授精方式上改進(jìn)。
無論子宮頸后授精還是子宮深部授精都應(yīng)該是改善冷凍－解凍精子受精產(chǎn)仔效果的比較適合的授精方式。這2種授精方式應(yīng)能抵消冷凍－解凍精子在商業(yè)農(nóng)場中常規(guī)應(yīng)用的限制因素,即每次需要的大量精子和得到的低受精率。此外，這2種授精方式適合商業(yè)化應(yīng)用，尤其是農(nóng)戶使用。在西班牙、澳大利亞和瑞典完成的不同的報告證明了這一點。
Bolarin等(2006)研究了自發(fā)排卵母豬（n=407），強(qiáng)調(diào)每次授精只使用10億冷凍－解凍精子的效果。當(dāng)接近排卵時間（超聲波檢查）時采取子宮深部授精，獲得超過80%的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)也超過10只。并強(qiáng)調(diào)重視發(fā)情排卵時間確定在更精確時間授精以得到最高受精率的重要性。此外，Wongtawan等(2006)建議使用冷凍－解凍精子子宮深部授精應(yīng)該在自發(fā)排卵前4～8 h進(jìn)行。
在人工授精方式中冷凍－解凍精子的受精成功率取決于人工授精的排卵的時間間隔。目前，預(yù)測排卵時間的方法受限于平均發(fā)情持續(xù)時間的評估，因為自發(fā)排卵在發(fā)情后發(fā)情期的3分之二時發(fā)生。因此，建議常規(guī)繁育管理的養(yǎng)豬戶使用凍精授精時增加子宮深部授精每次劑量的冷凍－解凍精子數(shù)。
總之，子宮深部授精方式有使用最少10～20億冷凍－解凍精子實現(xiàn)高受精率的潛力。
2.3 豬的性控精液人工授精
通過流式細(xì)胞儀進(jìn)行X、Y精子分離技術(shù)是基于DNA含量的相對差可以鑒別含X或Y染色體的精子，并且受精前確定后代的性別。精子由熒光染料(Hoechst 33342)染色，染料穿入精子頭部細(xì)胞膜與DNA結(jié)合。因為Y染色體比較大的X染色體偏小并攜帶更少的DNA，精細(xì)胞在激光下曝光表現(xiàn)出2種不同的熒光強(qiáng)度并可通過流式細(xì)胞儀測量。目前，借助高速分離系統(tǒng)，每分鐘能鑒別超過2萬個精細(xì)胞，1 h內(nèi)超過1500萬精子能夠被性別分離，超過85%的純度。因此，每24 h能得到3.6億性別分離的精子。
性控精子通過外科手術(shù)授精生產(chǎn)了第一只小豬。給126只母豬（n=126)子宮深部授精每次至少5000萬精子，產(chǎn)仔率超過75%和胎仔數(shù)9只。Vazquez等(2003)報告激素處理46只經(jīng)產(chǎn)母豬，一次授精最少5000到7000萬新鮮性控精子，產(chǎn)仔率達(dá)到40%。但每次授精所需精子數(shù)量還是太大，以致不能認(rèn)為子宮深部授精對性控精液是一種有效的授精方式。
最近，研究顯示最少1000萬冷藏精子通過外科手術(shù)植入子宮輸卵管結(jié)合部即可得到高的受孕率（89%）。雖然，手術(shù)衛(wèi)生嚴(yán)格，但外科剖腹手術(shù)不被認(rèn)為是養(yǎng)豬場母豬授精的實用方式，一種可選擇的方法是腹腔鏡法。比起剖腹手術(shù)把精液直接輸入子宮，腹腔鏡法是一種創(chuàng)傷較小的手術(shù)，并且可在大的養(yǎng)殖場培訓(xùn)推廣。在意大利完成的一項近期試驗，F(xiàn)antinati等(2005)通過腹腔鏡把精子輸入接近子宮輸卵管連接處，達(dá)到高受精率所需的冷藏精子數(shù)量可以減少至每個子宮角500萬個精子。這種腹腔鏡技術(shù)已經(jīng)被證明可用于性控精液輸精。最近報道，使用腹腔鏡法每個子宮角最少30萬個性別分離精子，受孕率可達(dá)到80%。此外，近來的研究也證明必須在排卵前輸精才可獲得最高的繁殖率，因為性別分離精子在雌性生殖道中的存活時間較短。
3 小結(jié)
大劑量新鮮或冷藏精液進(jìn)行子宮頸內(nèi)授精可以得到較高繁殖率。新的授精方式如子宮頸后、子宮深部和腹腔鏡的發(fā)展，將會有助于提高冷藏或冷凍－解凍精子效率，并可使凍精應(yīng)用成為可能，同時可推進(jìn)性控精液人工授精的推廣。使用適當(dāng)?shù)氖诰绞?，母豬每次輸精6億個冷藏精子、10億個冷凍－解凍精子或者60萬個性別分離精子，都可能得到較高的繁殖率。此外，一些新的繁殖生物技術(shù)如精子為載體的轉(zhuǎn)基因和精子膠囊的研究與推廣都依賴于有效的輸精方式。
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