猪人工授精方式研究概况和应用

　摘  要：猪的人工授精技术已较为成熟，精液在液态下保存以及子宫颈输精技术已在现代养猪产业中被广泛应用。新兴的人工授精方式，如子宫内输精法、子宫角输精法和腹腔内窥镜输精法，也获得了长足的发展。成熟的技术体系和新技术的发展，为冷冻精液和性控精液在现代养猪业中的推广应用奠定了基础。
　　关键词：猪；人工授精；输精
    猪的人工授精（artificial insemination, AI）技术始于20世纪30年代，但直到80年代中期才在养猪产业中被广泛应用。目前，世界范围内接近60%的母猪都是通过人工授精技术受孕的。 在一些欧洲和北美国家，如比利时、意大利、荷兰、美国和加拿大，超过80%的母猪是通过该技术受孕的，而且这个比例还在逐年上升。我国猪人工授精技术起步于20世纪50年代，但由于当时设备仪器相对落后，只能由专门的人工授精员进行输精，未能在养猪业中得到理想的推广。90年代以后，由于技术改进、设备更新，该技术得到了迅速的普及。目前，全国范围内猪的人工授精比例已接近40%，北京的比例已接近50%，规模化养猪场达到85%以上。
　　猪的输精方法主要有三种：子宫颈输精法（intra-cervical insemination, intra-CAI），子宫内输精法（post-cervical insemination, post-CAI）和子宫角输精法（deep uterine insemination, DUI）。其中，子宫内输精法和子宫角输精法使用精液量少，适用于冷冻精液、性控精液[ ]等，但操作相对复杂；现在的生产中主要采用子宫颈输精法。
　　1 子宫颈输精法
　　世界上每年大约有2700万头次猪进行人工授精，使用的精液绝大部分是16～18℃条件下最多可保存3d的液态冷藏精液。普遍使用子宫颈输精法（intra-cervical insemination, intra-CAI）将80～100mL的精液输入到子宫颈内，在发情期输精2～3次，每次输精25亿以上，受孕率可达80～90%，与自然交配的产仔率和胎产仔数相当，甚至更高。此外，使用冷冻精液进行人工授精的比例接近1%，尽管每次的输精量高达50～60亿，但受孕率较冷藏精液低，即使在最好的繁育管理条件下也只有70%左右的受孕率。
　　子宫颈输精法存在的问题主要是由输精位置造成的。这种方法的输精位置相对比较靠外，极易造成精液逆流，实际生产中约有30～40%的精液在输精后1 h内从生殖道中流出；同时，输精位置距离受精部位相对较远，输入精液后2～3 h，经过母猪生殖系统中的子宫颈后部的皱褶部、子宫输卵管连接部和输卵管壶峡连接部的筛选排斥，最终能够到达输卵管壶腹部的精液数量很少。比如，向成年母猪输精30亿精子，只有大约10万个能够到达子宫输卵管连接处，最终只有大约1000个精子到达了输卵管峡部的精子储存库[2]。这种精液损失现象在精子质量较差时表现为严重。因此，比较合理的改进措施是将精液输到子宫颈后更深的部位，从而保证更多的精子能够到达子宫输卵管连接部，或者说在保证正常的产仔率与产仔数的前提下，有效的授精方式是输入尽可能少的有足够数量的精子进入输卵管子宫连接部。
　　2 子宫内输精法
　　子宫内输精，是把输精装置穿过一个事先插入子宫颈皱褶的常规导尿软管，直接把精液注入子宫体内的输精方式。使用的输精装置比常规输尿软管长15～20 cm。英国学者Waston 等[3]使用子宫内人工授精技术分别对3240头经产母猪进行输精，产仔率为88.7%，胎产仔数为12.1头，试验对照组采用子宫颈人工授精技术，产仔率为91.3%，胎产仔数为12.5头，统计学分析产仔率和胎产仔数均无显著差异。Roberts 等[4]在对1783头经产母猪分别输入精量为10亿和30亿，在获得相似产仔率的情况下，胎产仔数分别为10.2头和12.3头。
　　使用子宫内人工授精技术，每次输精10亿可以获得正常的产仔率，但胎产仔数比子宫颈人工授精技术低。产仔率正常的原因是输精位置相对子宫颈输精较深，越过了子宫颈皱褶,而且精液逆流能够减少20%左右。胎产仔数减少的原因尚不确定，学者Roberts等[4]认为是操作不当。另外，精子老化以及输精时间与排卵时间间隔不佳，在输精量较少时都有可能造成胎产仔数下降。所以，应该增加输精量，以提高在当前生产条件下使用子宫内人工授精获得正常的生产效率。
　　3 子宫角输精法
　　子宫角输精，是把一个柔韧纤细的装置，穿过事先插入子宫颈皱褶的常规输尿软管，导入一侧子宫角，以便输精装置能够顺着子宫腔前进，使精液直接注入到子宫角近端1/3处。Vazquez等[5]使用子宫角人工授精技术，对329头经产母猪输精1.5亿精子/头，产仔率为83.3%，胎产仔数为9.2头； 试验对照组采用子宫颈输精30亿精子/头，产仔率为87.3%，胎产仔数为10.4头。 两种方式间无统计学差异，但是子宫角人工授精的胎产仔数绝对值较低。Day等[6]使用子宫角人工授精技术，对105头经产母猪两次输精，每次1.5亿精子/头，产仔率为83%，胎产仔数为10.5头； 试验对照组采用子宫颈输精30亿精子/头，产仔率为90%，胎产仔数为12.9头，两种方式间统计学差异显著，子宫角人工授精的产仔率和胎产仔数均显著低于对照组。以上研究结果显示，可以通过增加输精量以提高胎产仔数。
　　子宫角人工授精技术需要将输精管准确地 插入到子宫及子宫角近端1/3处，所以操作人员要经过一定的培训和练习。生产中人工授精后阴门出现血液很可能与外伤有关，未正确操作装置所致。同时，该技术要慎用于初配母猪，因为初配母猪子宫颈较细，授精装置通过比较困难，操作不当极易造成生殖道外伤。
　　4 腹腔内窥镜输精法
　　腹腔内窥镜人工授精技术是利用腹腔内窥镜装置，通过微创手术，将精液直接输入到子宫输精管连接部。Fantinati等[7]利用腹腔内窥镜技术，对经产母猪实施人工授精，直接把精液输入到子宫输卵管连接处，在保证高受精率的前提下输精量可降低到每侧子宫角500万。Vazquez等[8]使用腹腔内窥镜人工授精技术，每侧子宫角输入30万个性别分离后的精子，受孕率也可达到80%。研究表明，由于性别分离后的精子在雌性生殖道中的存活时间较短，所以可以采用排卵前输精的方法来提高受孕率。
　　与把精液直接输入子宫的剖腹手术相比，腹腔镜法是一种创伤较小的手术，不仅可以应用于要求较高的科研试验，并且可在条件较好的大规模养殖场培训推广。但是，腹腔内窥镜相对于普通的人工授精器械较为复杂，造价较高，而且需要较高专业水平的技术人员操作。所以，中小型规模的养殖场不宜使用该装置。
　　5 展望
　　如果要使子宫颈人工授精获得令人满意的产仔率和胎产仔数，那么就应该提高输精量。在低温（4℃）保存的新鲜液态精液应在25亿以上，冷冻精液（-79℃干冰保存和-196℃液氮保存）应在50～60亿以上。如此大的输精量降低了良种公猪精液的利用效率和商业化价值；而且，当精液的数量有限，同时大量的母猪需要授精时，精液来源可能出现短缺，造成能繁母猪的生产力下降。因此，养猪生产者和种猪企业迫切要求在不降低繁殖率的前提下，减少输精量，所以有必要选择和改进合适的人工授精方式，来解决精液来源和输精量之间的矛盾。研究人员最近提出的输精方式，即子宫内输精和子宫角输精，可以减少人工授精对输精量的要求，子宫内输精6亿或者子宫角输精1.5亿能够达到子宫颈输精25亿的受精效果。因此，这两种方式被视为在精源有限，或者高质量种公猪的精液需要被尽可能有效利用的条件下实用、有效的授精方式。
　　在大型种公猪场使用冷冻精液进行人工授精，或者跨地区大范围实施联合育种，建立遗传联系的过程中，充分利用优秀种公猪的遗传潜力很有必要。然而，冷冻精液在世界范围内的人工授精中应用率不到1%，究其原因是因为冷冻精液子宫颈授精的繁殖率低于冷藏精液，且其输精量较大。针对此问题，研究人员在西班牙、澳大利亚和瑞典进行了试验，并认为子宫内输精和子宫角输精是提高冷冻精液受精产仔的有效方式，并可以商业化推广应用。
　　研究和应用适当的人工授精方式，不仅可以提高繁殖率，还可以促进冷冻精液和性控精液在养猪业中的应用。同时，一些新的繁殖生物技术，如以精子为载体的转基因（SMGT）研究，同样依赖于有效的输精方式。目前，猪冷冻精液和性别控制精液正在试验推广，而以精子为载体的转基因、精子胶囊和精子冻干技术将在未来几年内得到发展，这些技术被养猪人接受并采用，最终还是取决于他们在实际生产中的利用效率。