何良軍，廖秋萍，鄧海峰 ，董 紅 ，毋狀元，田 方，陳靜波

(1.石河子大學動物科學院，新疆石河子　832000; 2. 塔里木大學動物科學學院，新疆阿拉爾　843300;

3.新疆伊犁州昭蘇馬場，新疆昭蘇　835602;4. 新疆畜牧科學院，烏魯木齊　830000)

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哈薩克馬不同發(fā)育階段睪丸組織學研究

何良軍1，廖秋萍2，鄧海峰3，董 紅1，4，毋狀元1，田 方1，陳靜波4

(1.石河子大學動物科學院，新疆石河子832000; 2. 塔里木大學動物科學學院，新疆阿拉爾843300;

3.新疆伊犁州昭蘇馬場，新疆昭蘇835602;4. 新疆畜牧科學院，烏魯木齊830000)

摘要：【目的】研究對雄性哈薩克馬四個發(fā)育階段，即馬駒、周歲馬、3歲馬和5歲以上馬的睪丸組織進行組織學觀察與分析，了解不同階段睪丸組織的特點，為種公馬的科學管理和使用提供理論依據(jù)?！痉椒ā坎捎檬灲M織切片制作技術(shù)和顯微觀察的方法?！窘Y(jié)果】隨著馬的發(fā)育成熟，馬的睪丸組織體積逐漸增大，睪丸組織曲精細管的直徑也依次增加。幼駒的睪丸組織尚未發(fā)育完全，為睪丸索；周歲馬的曲精細管已經(jīng)形成，但是生殖細胞的發(fā)育還不完全。比較3歲馬和成年馬的睪丸大小以及曲精細管和曲精細管內(nèi)的生殖細胞的數(shù)量，3歲馬的睪丸體積接近成年馬，但是睪丸的寬度和長度略小于成年馬(P<0.05)。3歲馬曲精細管的直徑和細管內(nèi)的精子數(shù)也略小于成年馬，但差異不顯著(P>0.05)，精子細胞數(shù)目之間也無顯著差異(P>0.05)?！窘Y(jié)論】新疆哈薩克公馬在生產(chǎn)中選擇4歲以上的公馬做種用合理的。

關(guān)鍵詞：哈薩克馬；睪丸；組織

0 引 言

【研究意義】作為傳統(tǒng)牧馬大區(qū)，新疆養(yǎng)馬、育馬歷史悠久，馬在新疆各少數(shù)民族經(jīng)濟與生活中占據(jù)重要地位。隨著現(xiàn)代馬業(yè)的興起，新疆作為傳統(tǒng)牧馬大區(qū)，也利用其馬資源優(yōu)勢和馬文化優(yōu)勢加入到了現(xiàn)代馬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大軍。近年來各級各類馬運動、馬文化系列活動，在全疆范圍內(nèi)如火如荼開展，成為當?shù)馗髯迦罕姷墓?jié)日和盛會，吸引了大量游客，促進了當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，更推動了新疆特色馬文化的普及，催生了關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。哈薩克馬產(chǎn)于新疆伊犁哈薩克自治州、博爾塔拉蒙古自治州和昌吉回族自治州等地區(qū),是我國養(yǎng)馬業(yè)的一個重要品種資源,是適合我國國民經(jīng)濟發(fā)展需要的一個兼用型地方良種馬。哈薩克馬是經(jīng)過勞動人民長期選育而成的，它的形成與游牧交通運輸和戰(zhàn)爭對馬匹的需要新疆具有廣闊豐茂的草原以及，新疆與中亞優(yōu)良馬種的交流有密切關(guān)系[2]。目前哈薩克馬匹數(shù)量在新疆約占50%，其中伊犁地區(qū)絕大多數(shù)哈薩克馬已被引入馬雜交，因此該地區(qū)純種哈薩克馬數(shù)量逐年減少。同時最近幾年隨新疆地區(qū)馬肉消費量的增加，加速了哈薩克馬數(shù)量的減少，作為珍貴的地方馬品種資源，應(yīng)予以保護[3]。【前人研究進展】繁殖力是指動物維持正常生殖機能、繁殖后代的能力，是評定種用動物生產(chǎn)力的主要指標。繁殖力是個綜合性狀，涉及動物生殖活動各個環(huán)節(jié)的機能。對公畜來說，繁殖力反映性成熟早晚、性欲強弱、交配能力、精液質(zhì)量和數(shù)量等，而這些都與睪丸的發(fā)育直接相關(guān)，所以睪丸發(fā)育的程度和健康狀況是至關(guān)重要的。睪丸發(fā)育的狀況 直接影響到動物的繁殖性能，并且睪丸組織學水平的研究可全面反映其結(jié)構(gòu)與功能的變化規(guī)律[4]。因此，對動物睪丸組織結(jié)構(gòu)的觀察尤其重要。人、小鼠、豬、牛、羊、雞、貓、貉等多種哺乳動物或家禽睪丸組織已有過相關(guān)基礎(chǔ)研究，甚至到分子水平[5]。在睪丸發(fā)育過程中，大多數(shù)哺乳動物精子發(fā)生啟動位置在睪丸中是隨機的，馬的睪丸與其它哺乳動物不同，馬精子發(fā)生的啟動位置是固定的，在睪丸實質(zhì)的中間部分，睪丸組織顏色的變化與精子發(fā)生是相關(guān)的[6]。有研究將馬胎兒、1.5歲馬、2歲馬、5歲馬睪丸深色區(qū)和淺色區(qū)相比較，主要測定曲精細管大小、細胞組成、在睪丸中比例及每克睪丸組織中初級精母細胞的數(shù)量。該研究認為馬睪丸實質(zhì)顏色的變化與曲精細管發(fā)育的差異是對應(yīng)的，馬的睪丸是理想的模型，用于研究細胞因子變化如何影響局部精子的啟動[7]。 【本研究切入點】國內(nèi)近年還未見對不同發(fā)育階段馬睪丸組織學研究的報道。研究對馬四個發(fā)育階，即馬駒、周歲馬、3和5歲以上的馬的睪丸組織進行組織學觀察與分析，為提高哈薩克馬的繁殖性能和科學養(yǎng)殖提供理論依據(jù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究采用常規(guī)的石蠟切片技術(shù)制片，通過比較睪丸大小、內(nèi)部組織發(fā)育情況等，觀察哈薩克馬不同發(fā)育階段公馬睪丸組織結(jié)構(gòu)特點，為該品種馬的資源保護與利用提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1　材 料

樣品均來自哈薩克馬主產(chǎn)區(qū)伊犁地區(qū)。3歲以上馬在伊寧市某馬屠宰場采集，屠宰場馬年齡根據(jù)牙齒的生長和磨損來判斷[8]。共采集到馬駒(5月齡)3匹；周歲馬(1.5歲)3匹；3歲馬3匹；5~10歲馬20匹共計54個睪丸組織樣品。

1.2　方 法

1.2.1取材與固定

所有馬匹屠宰后，將睪丸從陰囊內(nèi)取出之后，首先測量2個睪丸的長度和周長，記錄馬的年齡、編號和每個睪丸大小的數(shù)據(jù)。然后取2~3 cm3大小的睪丸組織2塊，用紗布包裹并附加標簽，在10%甲醛溶液中浸泡24 h后，再投入波恩氏液中。

1.2.2切片制作

采用常規(guī)的石蠟包埋、H.E染色或卡紅染色技術(shù)制備切片，切片厚度為5 μm，選擇連續(xù)10片制片。

1.2.3顯微觀察與測量

顯微觀察睪丸組織曲精細管，每個睪丸切片挑選30個正圓或接近正圓形的曲精細管，測量其直徑，并計數(shù)管腔內(nèi)各類細胞(精原細胞、精母細胞、圓形精子細胞和長形精子細胞)的數(shù)目。

1.3　數(shù)據(jù)統(tǒng)計

所有數(shù)據(jù)用SPSS 10.0S生統(tǒng)軟件進行統(tǒng)計，t檢驗進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1　結(jié)不同年齡馬睪丸大小

馬駒到成年馬的發(fā)育過程中，睪丸也逐漸變大，睪丸長度由3 cm增大到9.5 cm，睪丸寬度由1.4 cm增大到6.3 cm。表1

表 1不同年齡馬牙齒生長、睪丸組織大小和曲精細管顯微觀察結(jié)果
Table 1 Horse teeth eruption, testis size and seminiferous tubules

年齡Age齒的生長Teetheruption睪丸長(cm)Testislength睪丸寬(cm)Testiswidth曲精細管/睪丸索直徑(μm)Seminiferoustubule/testicularcorddiameter精子細胞數(shù)(N)No.roundspermatids長形精子細胞數(shù)(N)No.elongatedspermatids5月齡馬駒5-month-oldfoal乳門齒和乳中間齒3±0.11.4±0.12.2±0.2001-2歲(周歲馬)1.5-year-oldyearling乳門齒、乳中間齒和乳隅齒4.5±0.72.6±0.36.1±0.3003歲3-year-oldstallion永久中間齒乳中間齒、乳隅齒7.6±0.74.4±0.48.5±0.647.9±28.826.7±8.95歲以上(成年)Aged5yearsormorestallion切齒均為永久齒9.5±0.96.3±0.69.1±0.475.8±29.242.2±11.2

注：N代表平均值

在馬駒、周歲馬、3歲馬、成年馬的發(fā)育過程中，馬的睪丸體積依次增大，睪丸內(nèi)的曲精細管的直徑也隨之增加。比較3歲馬和成年馬的睪丸大小，曲精細管和曲精細管內(nèi)的生殖細胞的數(shù)量，結(jié)果表明，3歲馬的睪丸明顯小于成年馬，但是睪丸的寬度和長度小于成年馬(P<0.05)。3歲馬曲精細管的直徑和細管內(nèi)的精子數(shù)也略小于成年馬，差異不顯著(P>0.05)，但是精子細胞數(shù)之間沒有顯著差異(P>0.05)。表1

注：5月齡馬駒睪丸組織切片中可見許多的睪丸索，各睪丸索之間有大量間質(zhì)細胞，箭頭所指為睪丸索

Note:5-month-old foal testicular section demonstrating presence of testicular cords surrounded by numerous interstitial cells

圖1 5月齡馬駒睪丸組織切片(H.E 20×)
Fig. 1 5-month-old foal testis histology section

2.2　 不同發(fā)育階段睪丸組織結(jié)構(gòu)特點

2.2.1幼公駒睪丸組織結(jié)構(gòu)

5月齡馬駒睪丸組織切片中可見許多的睪丸索(testicular cord)，各睪丸索之間有大量間質(zhì)細胞。睪丸索管腔內(nèi)含有精原細胞、支持細胞和少量的精母細胞，精原細胞緊靠睪丸索基膜，精母細胞位于管腔中央，支持細胞位于周圍，睪丸索沒有空腔形成。睪丸索直徑范圍2~3 μm，平均為2.2 μm。表1，圖1，圖2

2.2.2周歲公馬睪丸組織結(jié)構(gòu)

1.5歲馬睪丸組織切片中可見有許多的曲精細管存在，曲精細管密度明顯增大，管腔直徑變化大，管腔中細胞層次較少，間質(zhì)組織增多。管腔內(nèi)含有精原細胞，可見精母細胞，或含有多種精母細胞，管腔內(nèi)有多個空泡連成片，曲精細管直徑范圍5~7 μm，平均為6.1 μm。表1，圖3，圖4

注：5月齡馬駒睪丸睪丸索，可見精原細胞、精母細胞和支持細胞，精原細胞位于基底(下面的箭頭)，精母細胞在管腔中央(上面的箭頭)，支持細胞位于周圍(中間的箭頭)

Note:5-month-old foal testicular cords which contains gonocytes in the center and Sertoli cells

圖2 5月齡馬駒睪丸組織切片(H.E 40×)
Fig. 2 A testicular cord cross-section of 5-month-old foal testis

注：可見有許多的曲精細管存在

Note:the 1.5-year-old yearling testis section demonstrating formation of seminiferous tubules

圖31.5歲馬睪丸組織切片(H.E 10×)

Fig.3 1.5-year-old foal testis histology section

注：管腔內(nèi)含有精原細胞，管腔內(nèi)有多層生殖細胞，箭頭所指為生殖細胞

Note:the 1.5-year-old yearling testis section demonstrating formation of seminiferous tubules with multiple layers of germ cells

圖41.5歲馬睪丸組織切片(H.E 40×)
Fig.4 The seminiferous tubule cross-sections of 1.5-year-old foal

2.2.33歲公馬睪丸組織結(jié)構(gòu)

3歲馬睪丸組織內(nèi)曲精細管腔直徑也進一步增大接近成年馬，管腔中細胞數(shù)量增多，生殖細胞種類已經(jīng)完善。管腔內(nèi)形成一個完整的空腔，生殖細胞有一層或多層，但與成年馬相比較仍顯較薄，可以觀察到精原細胞，精母細胞、精細胞和精子，曲精細管直徑范圍8~10 μm，平均為8.5 μm，管腔內(nèi)平均精子細胞數(shù)為47.9個，平均長形精子細胞數(shù)為26.7個。表1，圖5，圖6，

注：3歲馬曲精細管腔直徑也進一步增大接近成年馬，管腔中細胞數(shù)量增多，生殖細胞種類已經(jīng)完善

Note:3-year-old horse seminiferous tubule diameters increase and are slightly smaller than those of adult horses, with much increased germ cells and complete spermatogenesis

圖5 3歲馬睪丸組織切片(卡紅10×)

Fig.5 3-year-old stallion testis histology section

注：3歲馬曲精細管腔內(nèi)可以觀察到精原細胞，精母細胞、精細胞和精子，箭頭所指管腔中深藍色細胞為精細胞，管腔中白色區(qū)域中可見精子(細胞)

Note:3-year-old horse seminiferous tubule shows presence of spermatogonia, spermatocytes and spermatids

圖63歲馬睪丸組織切片(H.E 40×)
Fig.6 Seminiferous tubule cross-section of 3-year-old stallion

2.2.4成年公馬睪丸組織結(jié)構(gòu)

鏡下顯示成年馬睪丸曲精細管管腔中生殖細胞種類完整，可見精原細胞，精母細胞，圓形精子細胞和長形精子細胞的存在，后2種細胞位于管腔中央，精原細胞位于基底膜上，曲精細管直徑范圍8~11 μm平均為9.1 μm，管腔內(nèi)平均精子細胞數(shù)為75.8個，平均長形精子細胞數(shù)為42.2個。圖7，圖8，表1

注：7歲馬睪丸曲精細管管腔中生殖細胞種類完整，并且有良好的精子發(fā)生

Note:7-year-old horse seminiferous tubules have complete and good spermatogenesis

圖7 7歲馬睪丸組織(卡紅10×)

Fig. 7 7-year-old stallion testis histology section

注：可見精原細胞，精母細胞，圓形精子細胞和長形精子細胞的存在

Note:A adult horse seminiferous tubule cross-section shows presence of spermatogonia, spermatocytes and spermatids

圖87歲馬睪丸組織(卡紅40×)
Fig. 87-year-old stallion seminiferous tubule cross-section

統(tǒng)計結(jié)果顯示，在哈薩克成年公馬的曲精細管中，圓形精子細胞和長形精子細胞的數(shù)量差異比較大，變化范圍分別是16.6~119.2個和18.5~69.0個。當曲精細管內(nèi)圓形精子細胞和長形精子細胞數(shù)量多時，絕大多數(shù)曲精細管管腔中間的空腔面積較小，相反則管腔中空腔面積較大。

3歲馬的長形精子數(shù)為26.7±8.9，5歲以上成年馬的長形精子數(shù)為42.2±11.2。3歲公馬長形精子數(shù)與5歲以上成年公馬中的最低值相似。顯微觀察，3歲馬曲精細管中的空腔面積與5歲以上成年公馬中的最差水平相當。

3 討 論

3.1　不同年齡公馬的睪丸發(fā)育情況

公馬的繁殖性能受多種因素的影響，這包括年齡、遺傳、管理、季節(jié)和疾病等。對公馬的過度或過早的使用，年輕公馬均會造成公馬成年后的繁殖性能降低。3歲馬的睪丸在體積、曲精細管直徑和精子數(shù)等方面要小于成年馬，這時公馬的睪丸大小和機能需要進一步發(fā)育和完善。因此，1.5~3歲是馬生長發(fā)育和性腺發(fā)育的關(guān)鍵時期，故在這一段時期內(nèi)，要加強飼養(yǎng)管理，以確保該公馬的發(fā)育良好。待睪丸發(fā)育完善后，繁殖性能可在長時間內(nèi)保持較高的水平。如果公馬在睪丸發(fā)育不完全時過度利用，會影響今后的使用年限，降低公馬的繁殖潛力。有研究顯示，馬到4歲時睪丸的重量、產(chǎn)精量和生殖細胞的數(shù)目均達到成年公馬水平[10]，雖然研究沒有獲得4歲公馬的睪丸組織，但證實了3歲馬睪丸組織尚待進一步發(fā)育，其發(fā)育程度尚未達到成年馬。在新疆哈薩克族牧民選擇4歲以上的公馬用于配種，這種配種年齡的選擇與研究結(jié)果是一致的。

3.2　馬睪丸組織學觀察

出生時，公馬駒睪丸內(nèi)僅有未分化的支持細胞和生殖母細胞[6]。在公馬睪丸從未成熟向成熟發(fā)育的過程中，睪丸的中心部位開始顏色變淺，睪丸組織正在經(jīng)歷向形成曲精細管的方向轉(zhuǎn)變，開始進行精子發(fā)生。當公馬達到性成熟時，曲精細管完全形成，開始精子發(fā)生[6]。當睪丸實質(zhì)的顏色由深紅色變成淺色時，生殖母細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫毎藭r，睪丸內(nèi)的細胞凋亡會出現(xiàn)一個暫時的高峰，這有利于曲精細管的形成與成熟[11]。研究中5月齡的馬駒睪丸呈深褐色，1.5歲周歲馬的睪丸呈淺褐色，3歲馬的睪丸呈肉粉色。雄性動物在從幼年期到青春期之間還有一個過渡時期，被稱為初情期。當馬開始射精，且精液中精子總數(shù)大于5×107個，精子活力達到10%或以上，就意味著公馬進入性成熟期[12]。從這個定義可以看出，公馬在達到青春期前已產(chǎn)生精子，只是精子數(shù)量較少，活力也較低。研究結(jié)果顯示，1.5歲馬的睪丸正在發(fā)育，體積正在增大，管腔直徑變大，管腔內(nèi)生殖細胞處于增生、分化狀態(tài)，但生殖細胞種類還不全面，尚缺少圓形精子細胞和長形精子細胞，因此，1.5歲的哈薩克馬尚處于初情期，3歲馬的睪丸大小、曲精細管直徑及管內(nèi)圓形精子細胞和長形精子細胞的數(shù)量接近成年馬。有研究認為，曲精細管中長形精子數(shù)量的平均值與該雄性動物精液中精子的總數(shù)呈強正相關(guān)[13]。所以，可以推測，3歲馬一次射精精液中精子總數(shù)要低于5歲以上成年公馬的平均水平。

哺乳動物的精子發(fā)生是一個復(fù)雜的細胞分化過程，其依賴于一個真正的干細胞群體，它們具有自我更新和產(chǎn)生后代分化為精子的能力。生精細胞起源于原始生殖細胞，在生精索時其形態(tài)學就發(fā)生了改變，演變成為生精母細胞，而后發(fā)育成精原細胞，數(shù)次有絲分裂后，轉(zhuǎn)變?yōu)槌跫壘讣毎?。初級精母細胞通過減數(shù)分裂生成單倍體的圓形精子細胞。圓形精子細胞通過一系列復(fù)雜的形態(tài)變化，發(fā)育為具有頭、頸、尾結(jié)構(gòu)的精子。精子發(fā)生按其順序，大致包括三個階段:第一階段從是精原干細胞經(jīng)有絲分裂、分化發(fā)育形成初級精母細胞;第二階段是初級精母細胞經(jīng)減數(shù)分裂 I形成次級精母細胞，再經(jīng)減數(shù)分裂 II 形成單倍體精子細胞;第三階段是精子細胞變形，包括頂體發(fā)生、核濃縮拉長、尾形成，多余胞質(zhì)脫落，形成高度分化的精子。由于這個時期細胞核濃縮拉長，所以被稱為長形精子(elongated spermatid)。

研究中，5月齡哈薩克馬睪丸曲精細管中只有支持細胞和原始生精細胞；1.5歲時曲精細管中出現(xiàn)精母細胞，精子發(fā)生完成第一階段。3歲時，曲精細管中出現(xiàn)次級精母細胞及圓形精子細胞，說明精子發(fā)生已完成第二階段。3歲時觀察到圓形精子細胞出現(xiàn)細胞核的變形、伸長，且在管腔中開始有精子的出現(xiàn)，此后各期管腔中精子均穩(wěn)定出現(xiàn)，這意味著馬生精上皮真正成熟的時期是生后3歲以上，而不是精子首先出現(xiàn)的 3歲。以上研究結(jié)果表明：哈薩克公馬生精細胞的發(fā)育從出生就已開始，經(jīng)過一個連續(xù)的發(fā)育分化過程， 約在3歲后發(fā)育成熟。

4結(jié) 論

新疆哈薩克馬雄性幼駒的曲精細管尚未發(fā)育完整，為睪丸索，周歲馬的曲精細管已經(jīng)形成，但是生殖細胞發(fā)育還不完全，睪丸間質(zhì)細胞數(shù)量多。3歲公馬生殖細胞種類完整，但精子細胞和精子數(shù)量較少；5~12歲馬生殖細胞種類完全，精子細胞和精子數(shù)目較多。哈薩克公馬在4歲后可用于繁殖生產(chǎn)。

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Histological Differences in Kazakh Horse Testes at

Different Development Stages

HE Liang-jun1, LIAO Qiu-ping2, DENG Hai-feng3, DONG Hong1，4，

WU Zhuang-yuan1, TIAN Fang1, CHEN Jing-bo4

(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,ShiheziUniversity,ShiheziXinjiang832003,China; 2.CollegeofAnimalScience,TarimUniversity,AlarXinjiang843300,China; 3.ZhaosuHorseStud-Farm,YiliKazakAutonomousPrefecture,ZhaosuXinjiang835602,China; 4.XinjiangAcademyofAnimalSciences，Urumqi830000,China)

Abstract：【Objective】 The present study aims to analyze the histological sections of Kazakh horse testes at different development stages: 5-month-old foal, 1.5-year-old yearling, 3-year-old stallion and stallion aged 5 years or more. The aim of the study is to identify distinct histological characteristics at different testicular development stages with an eye to provide scientific reference for stallion feeding and management.【Method】The main methods employed in the study were paraffin section technique and microscopic observation.【Result】 Horse testis size and seminiferous tubule diameter increased with age. Testicular cords were found in foal testes and were of primary form of seminiferous tubule. Yearlings had under-developed testes, with appearance of seminiferous tubules, incomplete germ cells of spermatogenesis. 3 years horse had complete germ cells of spermatogenesis, with smaller testis size (P<0.05), smaller seminiferous tubule diameters (P>0.05) and less elongated spermatids (P>0.05) than stallions aged 5 years or older.【Conclusion】Based on the above findings, it is scientific to utilize stallions aged 4 years or older to mate mares.

Key words:Kazakh horse; testis; tissue

通訊作者:陳靜波(1956-)，男，四川人，研究員，博士生導師，研究方向為動物生物技術(shù)，(E -mail) chenjb126@126. com

作者簡介:何良軍(1974-)，男，湖北人，博士研究生，研究方向為動物遺傳育種與繁殖，(E-mail)wsw_sunny@aliyun.com

基金項目:速步、乳用、耐力馬新品種(系)培育及良種擴繁技術(shù)研究與集成示范課題"馬高效快繁關(guān)鍵共性技術(shù)研究與示范" ；自治區(qū)馬產(chǎn)業(yè)重大專項"馬(運動、肉用、乳用)生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范"課題二"肉用馬新類型培育與生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范" (201130101-2)

收稿日期：2015-07-08

中圖分類號：S813 ；S821

文獻標識碼：A

文章編號：1001-4330(2016)02-0376-07

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.02.026