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80%～90%，與自然交配的產(chǎn)仔率和產(chǎn)仔數(shù)相當，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10萬成功的達到了子宮輸卵管連接處，大約1000個精子到達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練。一些其他原因，如老化的精子，操作不當或者輸精與排卵時間間隔，在使用較少的精子數(shù)量時都會導致繁殖率下降。此外，在當前生產(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，把一個柔韌纖細的裝置導入一個子宮角。子宮深部授精裝置能夠順著子宮腔前進，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)中將輸精管準確的插入到子宮及子宮深部需要培訓和練習。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,進入子宮到達子宮輸卵管連接處更加困難，導致在輸卵管峽部不能儲存足夠的精子。當然，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。
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），強調(diào)每次授精只使用10億冷凍－解凍精子的效果。當接近排卵時間（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
通過流式細胞儀進行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，精細胞在激光下曝光表現(xiàn)出2種不同的熒光強度并可通過流式細胞儀測量。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)仔率達到40%。但每次授精所需精子數(shù)量還是太大，以致不能認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)生嚴格，但外科剖腹手術(shù)不被認為是養(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，同時可推進性控精液人工授精的推廣。使用適當?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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