瞿長偉，莊海，徐婷婷，劉光磊（.上海奶牛育種中心有限公司，上海 00436；.上海光明荷斯坦牧業(yè)有限公司，上海 00436）

不同種公牛精子受精能力的差異及影響因素

瞿長偉1，莊海2，徐婷婷1，劉光磊1
（1.上海奶牛育種中心有限公司，上海 200436；2.上海光明荷斯坦牧業(yè)有限公司，上海 200436）

種公牛精液品質(zhì)的優(yōu)劣，與人工授精的妊娠率和體外受精胚胎的發(fā)育率密切相關(guān)。無論是體外受精技術(shù)還是人工授精技術(shù)，均要求種公牛的精子具有較好的受精能力。本文闡述了影響種公牛精液品質(zhì)的因素以及不同種公牛精液體外受精和人工授精結(jié)果的差異，從而得出無論是常規(guī)精液還是性控精液，人工授精和體外受精的妊娠率都會因?yàn)榉N公牛的不同而有所差異，以此體現(xiàn)了選擇一頭高受精率種公牛的重要性。

種公牛；精液品質(zhì)；體外受精；人工授精

在奶牛育種中，人工授精和冷凍精液技術(shù)的發(fā)展和普及，使得一頭種公牛通過人工授精可以承擔(dān)幾萬頭母牛的配種。種公牛優(yōu)良性狀的遺傳主要憑借精液遺傳，精液品質(zhì)的高低直接關(guān)系到種公牛的使用價(jià)值。種公牛精液品質(zhì)的優(yōu)劣，與人工授精的妊娠率和體外受精胚胎的發(fā)育率密切相關(guān)，無論是體外受精技術(shù)還是人工授精技術(shù)，均要求種公牛的精子具有較好的受精能力。只有了解和掌握影響種公牛精液品質(zhì)的各種因素，在生產(chǎn)中做到趨利避害才能最大限度地發(fā)揮種公牛的遺傳優(yōu)勢。

1 影響種公牛精液品質(zhì)的因素

1.1 遺傳因素

飼養(yǎng)種公牛的目的是生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的精液，并將優(yōu)良性狀遺傳給后代，在飼養(yǎng)過程中應(yīng)及時(shí)淘汰存在不良性狀的種公牛。不同品種的種公牛精液品質(zhì)存在顯著差異，南方和北方地區(qū)的奶牛對氣溫的適應(yīng)性存在較大差異[1]。不同氣候下不同品種種公?？篃釕?yīng)激能力的差異很大[2]。此外，同一品種、同一家族、同一飼養(yǎng)條件下，在同一品種的種公牛個(gè)體間，精液品質(zhì)也存在差異。

1.2 營養(yǎng)因素

種公牛因其用途特殊，具有與一般牛不同的營養(yǎng)需求，特別對蛋白質(zhì)、維生素以及相關(guān)微量礦物質(zhì)的要求較高[3]。蛋白質(zhì)對種公牛來說是維持和提高繁殖性能的重要物質(zhì)。日糧中蛋白質(zhì)不足，機(jī)體不能分泌足夠的促性腺激素，可導(dǎo)致精子生長受阻。長期缺乏會導(dǎo)致精液量和精子數(shù)顯著下降。日糧中蛋白質(zhì)過高易酸中毒，不利于精子的形成[1]。維生素A是種公牛必需的維生素，若缺乏會使精子數(shù)減少，畸形率增高，還會影響精子的存活和公牛性欲[4]。此外，維生素D的缺乏會影響維生素A的吸收利用[5]。缺鋅會對種公牛精子生成、性器官的發(fā)育產(chǎn)生不利影響。缺硒可使附睪小管上皮變形，精子活力下降，畸形數(shù)增多[6,7]。缺銅缺碘可導(dǎo)致精子生成受阻，精液量減少，精液品質(zhì)下降[8]。

1.3 環(huán)境

不同的溫度和濕度都會影響種公牛精液品質(zhì)。一般認(rèn)為種公牛最適宜環(huán)境溫度是8～20℃。環(huán)境高溫會造成種公牛精液品質(zhì)顯著下降，其中，夏季的原精活力、精子密度、頂體完整率極顯著低于其他三個(gè)季度，夏季、秋季精子畸形率極顯著高于春季和冬季[9]。濕度若高會加劇公牛熱應(yīng)激。

1.4 飼養(yǎng)管理種公牛記憶力很好，防御反射強(qiáng)。飼養(yǎng)員要做到定人、定時(shí)、定量，平時(shí)飼養(yǎng)員不得逗弄、鞭笞公牛以免公牛養(yǎng)成惡習(xí)。夏季可用清水刷洗，平時(shí)需刮撓刮拭牛體，定期修蹄、護(hù)蹄，以保證公牛的四肢健康。睪丸和陰囊要定期檢查和護(hù)理。采精不可過于頻繁以免造成精液品質(zhì)下降。

2 不同種公牛個(gè)體精液體外受精結(jié)果的差異

體外受精結(jié)果的不同，說明所用精液的精子受精能力不同。體外受精過程涉及精液的處理、精卵結(jié)合、胚胎體外培養(yǎng)等環(huán)節(jié)，倘若以上幾個(gè)環(huán)節(jié)條件均相同，更換了不同精液來源，同樣會導(dǎo)致體外受精結(jié)果出現(xiàn)差異。

有研究利用荷斯坦種公牛冷凍精液進(jìn)行體外受精，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同種公牛個(gè)體的精子，體外受精的效果顯著不同。該試驗(yàn)結(jié)果表明，常規(guī)冷凍精液的特性與體外受精率有關(guān)，而種公牛的個(gè)體差異是影響體外受精效果的一個(gè)重要因素[10]。在不同種公牛之間，其精子的受精能力表現(xiàn)出顯著不同，這可能與不同公牛個(gè)體精液中所含的谷胱甘肽（GSH）含量不同有關(guān)[11]。在受精過程中，精子膜和卵母細(xì)胞膜會受到精子所產(chǎn)生的大量過氧化物歧化酶的損傷，從而降低精子的受精能力，而GSH作為抗氧化劑可以在一定程度上消除這種傷害，從而達(dá)到保護(hù)精子和卵母細(xì)胞的目的，進(jìn)而提高胚胎的發(fā)育率[12]。Zhang 等[13]通過精子染色、流式細(xì)胞儀等方法來鑒定不同種公牛精液體外受精后的卵裂率和囊胚率，發(fā)現(xiàn)不同公牛間的卵裂率差異顯著，而囊胚率差異不顯著。馬保華等[14]試驗(yàn)結(jié)果表明，性控精液體外受精的卵裂率和囊胚率都低于常規(guī)精液的卵裂率和囊胚率。但改變性控凍精濃度對不同公牛的卵裂率和囊胚率的影響比改變常規(guī)精液的濃度大[15]。因此，在體外受精過程中選擇有良好精子形態(tài)和精液濃度的公牛精液進(jìn)行體外受精，是體外受精成功的關(guān)鍵。

3 不同種公牛個(gè)體精液人工授精結(jié)果的差異

性控凍精的人工授精技術(shù)有利于奶牛育種計(jì)劃的實(shí)施，對改良奶牛、肉牛的遺傳性狀發(fā)揮了積極的作用，能夠提高種公牛的利用率。評價(jià)公牛的受精力大多數(shù)是通過人工授精后60d不返情率來檢測的，而精液的品質(zhì)是影響不返情率的主要因素。

韓文雄等[16]比較了不同種公牛性控凍精受胎率之間的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各公牛性控凍精人工授精后的受胎率在25.0%～66.67%之間，7頭種公牛的受胎率不同且差異極顯著。分析原因可能是：凍精解凍復(fù)蘇后，精子的形態(tài)和代謝活動出現(xiàn)一些不正常的改變，致使有些凍精在授精后沒有足夠數(shù)量的精子能夠到達(dá)母畜的生殖道，從而導(dǎo)致不同公牛之間的差異性。Barcelo等[17]研究發(fā)現(xiàn)精子劑量對性控精液體外受精的卵裂率影響較大，推測可能是因?yàn)榫釉谑芫^程中的精卵比例不同造成的。Seidel 等[18]通過對分離的新鮮性控精液、性控凍精和常規(guī)精液進(jìn)行人工授精試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)受體母牛的妊娠率總體沒有顯著差異；用同一頭種公牛的新鮮性控精液、性控凍精和常規(guī)精液的人工授精效果沒有顯著差異，若使用不同的種公牛，就會導(dǎo)致妊娠率出現(xiàn)顯著差異。Seidel 等[19]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，通過性控精液生產(chǎn)的后代，其體重、死亡率、經(jīng)濟(jì)收益、發(fā)病率和常規(guī)精液無差異。

關(guān)于不同品種間種公牛精液品質(zhì)差異的報(bào)道很多，但對同一種公牛的不同個(gè)體間精液品質(zhì)是否有差異未見詳細(xì)分析。Trigal等[20]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用分離性控精液培養(yǎng)出來的胚胎進(jìn)行胚胎移植，不同公牛精液的胚胎，移植后妊娠率顯著不同，同時(shí)證明性控精液胚胎移植后妊娠率比常規(guī)精液的低。而據(jù)Cerchiaro等[21]的研究，不同荷斯坦牛個(gè)體性控凍精人工授精的平均妊娠率為51%，研究使用的4頭荷斯坦公牛中兩頭的妊娠率顯著低于另外兩頭?，F(xiàn)目前為止，尚未有報(bào)到明確指出導(dǎo)致性控精液受精率低的主要原因，包括每次輸精劑量、參配母牛、不同種公牛個(gè)體、技術(shù)人員操作水平、公牛精液質(zhì)量或者是流式細(xì)胞儀的影響。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該慎重選擇種公牛的性控精液，避免造成低妊娠率，以提高牛生產(chǎn)率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 小結(jié)

牛場若能夠?qū)崿F(xiàn)奶牛初生時(shí)的性別控制，既可以滿足奶牛育種選擇強(qiáng)度的需要，提高育種效率，又可以顯著提高奶牛養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益，使牛場潛在的生產(chǎn)力至少提高一倍以上。在生產(chǎn)中，奶牛的飼養(yǎng)需要雌性后代，而肉牛需要雄性后代。性控精液的人工授精比常規(guī)精液有較低的妊娠率但能夠取得更大的利潤[22]。但無論是常規(guī)精液還是性控精液，人工授精和體外受精的妊娠率都會因?yàn)榉N公牛的不同而有所差異。如果在同一個(gè)牛場同一批牛，操作人員相同的條件下，一般認(rèn)為種公牛的飼養(yǎng)、管理、營養(yǎng)狀況基本相同，在這種情況下種公牛精液的品質(zhì)，就對受精結(jié)果起著關(guān)鍵的作用?？傊斯な诰某晒艽蟪潭纫蕾囉谒捎玫木?，高品質(zhì)的精液有著高的妊娠率，從而減少整個(gè)生產(chǎn)過程的花費(fèi)、提高經(jīng)濟(jì)收益，從而體現(xiàn)了選擇一頭受精率高的公牛的重要性。

[1] 周國權(quán),趙高俊,錢漢超,等.影響種公牛精液品質(zhì)的因素[J].現(xiàn)代畜牧獸醫(yī),2012,4:29-31.

[2] 陳江凌,汪聰勇,高騰云,等. 季節(jié)和品種對種公牛鮮精液品質(zhì)的影響[J].家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2014,35(8):49-52.

[3] 蘇開波.種公牛的飼養(yǎng)管理[J].福建農(nóng)業(yè),2004,6:26.

[4] 胡月超,辛英霞,李香英.各類營養(yǎng)物質(zhì)對種公牛生長發(fā)育的影響[J].中國畜禽種業(yè),2006,7(2):19-20.

[5] 翁春玲,佟國軍,隋明.影響種公牛精液品質(zhì)的因素[J].黑龍江動物繁殖,2009:42-44.

[6] 樊友平.精液微量元素鋅、硒對精子質(zhì)量的影響[J].生殖與避孕,2005,1(25):63.

[7] 張磊.微量元素對種公牛精液品質(zhì)的影響[D].揚(yáng)州:揚(yáng)州大學(xué), 2006.

[8] 徐玉花,吳瑗,傅春泉.微量元素對乳用公牛精液品質(zhì)的影響[J].四川畜牧獸醫(yī),2004,31(5):28-30.

[9] 李俊杰,桑潤滋,田樹軍,等.環(huán)境高溫對荷斯坦種公牛精液品質(zhì)、生理常值及血清生化指標(biāo)的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2005,9:12-14.

[10] Kurtu J.A,Rajamahendran R.Cleavage rate of bovine oocytes invitro is affected by bulls but not bovine oocytes[J]. Molecular Reproduction and Development, 2002, 61:234-248.

[11] Tatemoto H, Muto N,Sunagawa I, Shinjo A,et al.Protection of porcine oocytes against cell damage caused by oxidative stress during in vitro maturation: role of superoxide dismutase activity in porcine follicular fluid[J]. Biol Reprod,2004, 71:1150-1157.

[12] Viet LN, Dang TQ, Nguyen BX,et al. Effects of cysteine during in vitro maturation of Porcineoocytes under low oxygen tension on their subsequent in vitro fertilization and development[J]. J Reprod Dev,2009, 55(6):594-598.

[13] Zhang M, Lu K.H, Seidel GE. Development of bovine embryos after in vitro fertilization of oocytes with flow cytometrically sorted,stained and unsorted sperm from different bulls[J].Theriogenology,2003, 60:1657-1663.

[14] 馬保華,劉闖,徐紅強(qiáng),等. 奶牛體外成熟卵母細(xì)胞與 X 分離凍精體外受精及其胚胎發(fā)育[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2010,18: 753-759.

[15] Barcelo FM, Chillon LF, Seidel GE. In vitro fertilization using nonsexed and sexed bovine sperm: sperm concentration, sorter pressure, and bull effects[J].Reprod Domest Anim, 2011,46:495-502.

[16] 韓文雄,王春生,李喜和,等. 不同公牛性控凍精與受胎率的相關(guān)性分析[J].中國奶牛,2012, 8:56-58.

[17] Barcelo FM, Chillon LF, Seidel GE. In vitro fertilization using non-sexed and sexed bovine sperm: sperm concentration, sorter pressure, and bull effects[J]. Reprod Domest Anim, 2011,46: 495-502.

[18] Seidel GE.Sexing mammalian spermatozoa and embryos--state of the art[J].J Reprod Fertil Suppl,1999,54:477-487.

[19] Seidel GE. Economics of selecting for sex: the most important genetic trait[J].Theriogenology,2003,59:585- 598.

[20] Trigal B,Gomez E,Caamano JN, et al.In vitro and in vivo quality of bovine embryos in vitro produced with sex-sorted sperm[J].Theriogenology,2012, 78:1465-1475.

[21] Cerchiaro I, Cassandro M, Dal ZR, et al. A field study on fertility and purity of sex-sorted cattle sperm [J]. J Dairy Sci, 2007, 90:2538-2542.

[22] Hossein NG, Nejati JA., Miraei SR. Bio-economic evaluation of the use of sexed semen at different conception rates and herd sizes in Holstein populations[J].Anim Reprod Sci,2010, 121:17-23.

The Differences and Effects of Different Bulls in Semen Fertilization Ability

QU Chang-wei1, ZHUANG-Hai2, XU Ting-ting1, LIU Guang-lei1
(1.Shanghai Dairy Breedng Center Co., Ltd, Shanghai 200436; 2.Shanghai Bright Holstan Co., Ltd, Shanghai 200436 )

The quality of Bulls was considered to be closely related to the pregnancy rate in artificial insemination (AI) and the embryo developmental rate: Both artificial insemination and in-vitro fertilization (IVF) were largely dependent on the high bull semen fertility. The paper expounds that many factors effect the quality of bull semen, and there are difference between the results of AI and IVF with different bulls semen. Whatever conventional semen or sexy semen used, the pregnancy rate in AI and IVF would be different due to the semen from different bulls. So it’s important to choose a bull semen with high fertility.

Bulls; Quality of semen; In-vitro fertilization; Artificial insemination

S823.3

A

1004-4264（2017）02-0019-03

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.02.005

2016-09-24