如今,虽然一直采用人工授精(AI)努力提高猪生产力,但是公猪精子的冷冻存活率一直都很低,原因是这个相对老式冷冻过程既耗时(大约 8-9 小时),成本又高(需要低温离心机等),每次射精量低(每次发情需要进行两次AI,只够 5-8 头母猪使用),而这些都会对精子造成损伤。
老式方法的产仔猪数也低于使用冷却精液的方法,这意味着精子寿命、着床点和与排卵期的接近程度联合制约着高产子数。
虽然这个方法可用于建基因库和出口,但是对养猪生产来说,不是冷冻精液的一个好的选择。
本文基于体内射精的特点,介绍了另一种可供选择的冻精方法,这种方法是将公猪一次射精中精子最多的部分(大约10ml)进行小剂量的冷冻(每次0.5ml),而剩余的精子(75%以上)以液体精液形式用于日常生产,这样就能将生产和建基因库结合起来。
在自然发情中,采用子宫内输精,这些少的冻融剂量的精子的产子数是很高的。
从精液中学到的东西
在人工采集精液中,公猪的精液分成3个明显不同的部分:精子前部分(水样状、有一些凝胶、无精子、大约10-20 ml),富含精子部分(更加粘稠、含有的精子量最多、无凝胶、30-50 ml)和富含精子后部分(又变成水样状、凝胶、 150-200 ml)。
我们自己的研究表明:富含精子部分的前10毫升精液(也称为精峰部分,大约占所有精子的 15-20% ,图 1)比剩余部分的精液在处理(从稀释到冷却)和低温存储中恢复力更大。
也有人认为,在分泌物(附睾/前列腺)中的最先一部分精液中含有与产子数相关的蛋白,这部分精液能加强处理过程中精子的恢复力。
图1:根据浓缩精子的其它参数(图上红线),一个典型公猪的精液分成三个不同的部分(PSF,SRF和PSRF)。通常,精子含量最高的部分是SRF中的前10毫升。如果冷冻这些精峰部分的精子,它们能产出20次子宫内输精的剂量,而其余部分的精液(也为SRF)仍然能够为常规液体精液输精提供25次的剂量。
我们可以简化冷冻程序吗?
通常我们会把富含精子的全部部分用于冷冻精液,即通过稀释和冷却离心机的离心分离去除精浆的部分。
然后对富含精子进行再稀释、冷却和冷冻,常装在中型冻精管(2.5 ml)或5 ml扁平袋中。一次AI通常需要50亿精子,因此如果采用子宫颈输精,一次射精量最多能用于16次输精(即最多用于 8 头母猪, 每次发情输精2次)。
我们用传统冻精法(CF)和简化冻精法(SF)对富含精子部分的精子(对照组)与精峰部分(富精部分的前10 ml)的精子进行冷冻比较。
将精峰的精液进行浓缩(每次剂量为9亿精子),最后用于子宫内输精(每次发情用1-2次剂量,最多用于10只母猪)。
先将精峰细胞在精浆中保存30分钟,不进行离心(即不要除去精浆),然后与乳糖-蛋黄(LEY)稀释液混匀,在1.5小时内冷却到+5°C,再与LEY+甘油 (3%) 和OEP混匀,装入0.5 ml 扁平袋中(见图2)。
在所有的情况下,冻精使用的冷却速率是50°C/min。整个“简化”步骤 (SF)需要3.5小时,对照组“传统冻精”(CF)需要8小时;精子的冷冻存活率相当好(占处理细胞的60% 以上)。
图2:图示了0.25ml迷你塑料管和5ml单一/多样扁平袋(0.5-0.7 ml)之间的主要差别,能看到一个装满的和封闭的迷你扁平袋(由 Fernando Saravia博士友情提供)
有什么优势?
有几点优势:使用这个简化短时的程序能避免使用昂贵的冷却离心机。此外,使用P1精子能使公猪内精子的变异降到最低,这些精子不仅是冷冻存储的最佳精子,也是富含精子精液的一部分,据文献报道这部分含有与“产仔猪相关“的蛋白。最后,这个程序使得剩余部分的精子(占全部精子数量的75-80%) 可以生产大约25次的AI鲜精剂量(图 1)。因此,这个简化程序对于AI站来说应该是一个很有意思的选择,AI公猪站可以使用同一头或同一次射精精液进行冻精,冻精可用于建基因库/更新种群/商业流通,也可以将剩余部分的精液用于生产传统AI的液体精液。因此,这个程序不会扰乱公猪或它们精液的常规处理。
但是,这么小的剂量(0.5 毫升、5亿精子)生产力高吗?
当然,它有非常令人满意的高产性,即使是在自然发情后仅进行一次子宫内输精。用SF方法(像前面提到的一样),用精峰部分的冻精对120头母猪(第二胎母猪)进行两次子宫内输精(站立不动24/ 36小时后),分娩率为42%,每窝产活仔数为8。补充的液体精液(2.3 x 109 精子)的分娩率为80%,每窝产活仔数为13(M Wallgren的未发表文章)。虽然对于商业使用来说,取代液体精液不是一个好的选择,但是冻精程序对建基因库和生物安全检查来说是一个好的选择,它不会扰乱商业生产的AI液体精液或干涉公猪管理。