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蒋腾飞:一种具有推广前景的简单且廉价的猪性别控制方法

2022-08-12 11:24:17   来源:曲博士猪群健康管理    点击:
在畜牧养殖业中,性别控制是人们热衷讨论的几个话题之一'。

众所周知,性别控制有利于提高特定目的的繁殖效率,如牛奶、种畜和肉类生产。在种猪场中,我们希望在同等的断奶成本下获得更多的母仔猪,减少公猪的出生比例,以便提高种猪的年出栏数,从而增加经济效益。而在商品猪场,虽然公猪的生长速度和饲料利用率都高于母猪,饲养成本更低,但是未阉割的公猪有较大的膻味,使得人们难以接受这样的猪肉,因此需要在出生后不久对其进行阉割,而这无疑增加了员工的工作量,加大了劳动力的投入,使人工成本上升,并且,在一些动物福利比较严格的国家,阉割是不允许的,因此,商品猪生产者同样希望母猪能分娩出更多的母仔猪,降低公仔猪的出生比例。总而言之,增加母仔猪的比例是养猪业的美好愿望。

在过去的几十年中,基于营养、天气、应激因素、激素水平、生物工程手段、授精时间和授精位置的几种方法已被用于控制后代的性别比例。然而,使用这些方法进行性别控制的效率仍有待商榷。

目前,性别控制技术在牛等动物上的应用已经比较成熟,主要借助流式细胞仪分选出X和Y精子,再用这种单性别精子进行人工授精,其在性别控制方面的准确率超过 90% 。虽然这种方法在牛中可以高概率产生所需的后代,但并不适用于猪,主要受限于公猪精子本身的特性,导致使用流式细胞仪分选精子细胞时,容易对精子细胞造成严重损伤。此外,这种方法需要昂贵的设备和熟练的技术人员,不利于在养猪场推广普及。

因此,需要开发出一种简单且廉价的猪性别控制方法,便于在猪场进行推广使用,以提高生猪养殖户/企业的利润。

选取某公司的一个父母代猪场,PRRS稳定,伪狂犬和猪瘟均为阴性,单周批次多点式生产(母猪场+家庭农场)。笔者的蓝耳阳性稳定标准:母猪场曾感染野毒,现阶段连续生产出PRRSV阴性的仔猪,近半年分娩率80%以上,月流产率2%以下,断奶仔猪上市成活率90%以上。

家庭农场分布在不同区域,独立饲养管理,规模500~1500头。饲喂程序、治疗保健程序和出栏体重以及销售条件等采取统一标准。

最近,韩国中央大学的庞明杰(Myung-Geol Pang)教授及其研究小组在该领域取得了一项最新的研究成果,并于去年(2021年)发表在了《BMC Veterinary Research》杂志上。

该研究所使用的精液共来自20头杜洛克公猪(公猪的饲养管理方法以及采精方法详见该研究发表的论文“方法”部分,论文ID见文末)。为了消除公猪个体间差异,他们将3~4头公猪的精液经稀释后进行混合,做成混精,用于评估精子功能参数和生育力。精液被分成两组:一组用 30% 的盐酸调节至 pH 6.2(酸性组),另一组未经处理,pH 7.2(对照组)。

在使用这两组精液给母猪配种前,该研究借助计算机辅助精子分析系统以及生化和物理学手段,对上述两组精液的精子活率、活力、流体运动学指标、细胞内ATP含量、线粒体膜电位和细胞内活性氧含量进行了分析。得出如下结果:

A. 精子活力(Motility):第 2 天以后,pH 6.2 组急剧下降(p < 0.05),而pH 7.2组在第 3 天时仍没有显著变化。因此,pH 6.2 组的精子运动性低于 pH 7.2 组(图1 A,p < 0.05)。

B. 亢进精子(HYP):曲线速 > 80μm/s度、线性度 < 65% 和侧向头部位移幅度 > 6.5μm 的精子被鉴定为亢进精子。第 3 天后,两组的亢进精子比例无显著差异(图1 B)。

C. 精子直线运动速度(VSL):pH 6.2 组从第 2 天开始显著下降;而 pH 7.2 组,从第 3 天开始下降。第 3 天后,pH 6.2 组的精子直线运动速度明显低于 pH 7.2 组(图1 C,p < 0.05)。

D. 精子曲线运动速度(VCL):pH 6.2 组从第 2 天开始显著下降(p < 0.05 ),但到第 3 天时, 两组之间没有差异(图1 D)。

E. 精子平均路径速度(VAP):pH 6.2 组从第 2 天开始显著下降,而 pH 7.2 组从第 3 天开始观察到显著下降 ( p < 0.05 )。在第 3 天,pH 6.2 组的 精子平均路径速度显著低于 pH 7.2 组(图1 E,p < 0.05)。

F. 线性度(LIN):pH 6.2 组在第 3 天显著下降,但 pH 7.2 组到第 3 天仍没有变化差异(图1 F)。因此,第 3 天后 pH 6.2 组的线性度明显低于 pH 7.2 组(图1 F)。

G. 侧向头部位移幅度(ALH):pH 6.2 组从第 2 天开始显著下降,而在 pH 7.2 组持续 3 天都没有观察到变化差异(图1 G)。

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图1 在不同 pH 环境下储存后精子生育力参数的变化

同一指标中,不同大写字母表示 pH 7.2 组在不同时间差异显著,不同小写字母表示 pH 6.2 组在不同时间差异显著。组间比较时“#”表示P<0.05,“##”表示P<0.01,“###”表示P<0.001。

此外,活精量(Live Spermatozoa %)和死精量(Dead Spermatozoa %)的变化在两组中都不显著,两组之间也没有差异(图2)。

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图2 在不同 pH 环境下,精子在储存过程中的活率变化情况

3d 后,两组的细胞内ATP含量和线粒体膜电位(MMP)没有显著差异(图3 A和B),而两组的细胞内活性氧(ROS)水平从第2天开始急剧下降(图3 C)。

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图3 在不同 pH 环境下储存后精子功能参数的变化情况

该研究的配种工作在位于韩国安城的 Youna 猪场进行。从繁殖性能相对稳定的经产(2-8 胎)母猪中挑选试验母猪。最后,共挑选出329头 18 至 48 月龄的二元母猪参与该研究的配种工作。使用第 1 天和第 2 天的上述两组精液对这些母猪配种,每头母猪配种两次。第一次配种在发情后 24h 内进行,第一次配种后 24h 完成第二次配种。在配种后 24 天和 35 天进行孕检。第一天配种的母猪中,pH 7.2 和 pH 6.2 组分别有77和80头;第二天配种的母猪中,pH 7.2 和 pH 6.2 组分别有83和89头。

在第 1 天配种的母猪中,pH 7.2 和 pH 6.2 组的分娩率(Farrowing rate)分别为 88.31% 和 83.75%,两组之间没有显著差异(图4 A)。在第 2 天配种的母猪中,pH 6.2 组的分娩率(95.51%)显著高于 pH 7.2 组(83.13%)(图4 A,p < 0.01)。

没有观察到酸性精液对总产仔数(Litter size)有影响。第 1 天配种的母猪中,pH 7.2 和 pH 6.2 组的窝均总产仔数分别为 11.29 头 和 11.40头。在第 2 天配种的母猪中,pH 7.2 和 pH 6.2 组的平均总产仔数分别为 11.66 和 11.36(图4 B)。

 

此外,为了确定酸性精液在生产母仔猪中的效果,该研究小组分析了每组中母仔猪与公仔猪的相对比例(Sex ratio)。值得注意的是,在第 1 天配种的母猪中,pH 6.2 组的母仔猪相对比例(146.83%)大约是 pH 7.2 组的 1.5 倍(p< 0.001,图4 C)。第 2 天配种的的母猪中,pH 7.2 和 pH 6.2 组之间没有显著差异,但 pH 6.2 组的母仔猪相对比例(118.43%)仍然高于 pH 7.2 组(图4 C)。
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图4 不同 pH 环境下的精子对活体繁殖性状的影响

除了上述非常直观的图片,该研究小组也将结果用表格的方式进行了展示,见表1.

表1 配种后公仔猪和母仔猪的窝均出生数量及比例

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a:组内公仔猪和母仔猪之间差异显著,*:p <0.05;***:p <0.001。

b:组间公仔猪和母仔猪之间差异显著。

从上表的数据,我们可以清晰的发现:在第 1 天配种的母猪中,pH 7.2 组的公仔猪比例(55.16%)显著高于母仔猪比例(44.84%)(p < 0.001);而在 pH 6.2 组中,母仔猪比例(53.24%) 显著高于公仔猪比例(46.76%)(p < 0.01 )。第 2 天配种的母猪中,pH 6.2 组的仔猪公母比约为 1:1;而 pH 7.2 组的公仔猪比例显著高于母仔猪比例(公仔:母仔 ≈ 0.45:0.55,p < 0.001)。总而言之,pH 7.2 组的母仔猪出生比例低于 pH 6.2 组。

该科研团队之前的研究表明,在精液样本中直接添加少量 30% HCl 不会对精子细胞非常有害。此外,他们发现酸性公猪精液(pH 6.2)中活精子的 X:Y 比率在 1.2:1 时达到最大值,且不会对精子质量(例如精子活率、活力和获能状态)产生负面影响。

本研究中,尽管酸性精液中的精子活力、VSL 和 VAP 明显低于未经处理的对照组精液,但未检测到活精子百分比的差异。此外,与对照组精液相比,使用酸性精液进行长达2天以上时间的配种后,最终发现母猪配种分娩率和窝均总产仔数没有减少。表明在酸性条件下可以维持活率,且不会降低精子的内在生育能力。基于这些结果,该科研团队认为 Y 精子可能比 X 精子更容易受到酸胁迫的影响,从而增加了 X 精子的受精机会。笔者猜想,酸性精液的活率变化与对照组比差异不明显而活力明显下降,也可能是 Y 精子受到酸胁迫后运动能力下降导致的。此外,这些结果表明,减少精液中 Y 精子的数量后,总体生育能力不会受到影响。

通过前面的介绍,不难发现,这是一项创新的研究,这种通过将精子储存在酸性环境中以使母猪产出更多母仔猪的方法,具有广阔的应用前景,且简单廉价。但仍然需要进一步的研究,开发出相应的稀释液,使处于酸性环境中的精子能保存得更长久。


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