豬人工授精方式研究概況和應用

　摘  要：豬的人工授精技術已較為成熟，精液在液態下保存以及子宮頸輸精技術已在現代養豬產業中被廣泛應用。新興的人工授精方式，如子宮內輸精法、子宮角輸精法和腹腔內窺鏡輸精法，也獲得了長足的發展。成熟的技術體系和新技術的發展，為冷凍精液和性控精液在現代養豬業中的推廣應用奠定了基礎。
　　關鍵詞：豬；人工授精；輸精
    豬的人工授精（artificial insemination, AI）技術始于20世紀30年代，但直到80年代中期才在養豬產業中被廣泛應用。目前，世界范圍內接近60%的母豬都是通過人工授精技術受孕的。 在一些歐洲和北美國家，如比利時、意大利、荷蘭、美國和加拿大，超過80%的母豬是通過該技術受孕的，而且這個比例還在逐年上升。我國豬人工授精技術起步于20世紀50年代，但由于當時設備儀器相對落后，只能由專門的人工授精員進行輸精，未能在養豬業中得到理想的推廣。90年代以后，由于技術改進、設備更新，該技術得到了迅速的普及。目前，全國范圍內豬的人工授精比例已接近40%，北京的比例已接近50%，規?；B豬場達到85%以上。
　　豬的輸精方法主要有三種：子宮頸輸精法（intra-cervical insemination, intra-CAI），子宮內輸精法（post-cervical insemination, post-CAI）和子宮角輸精法（deep uterine insemination, DUI）。其中，子宮內輸精法和子宮角輸精法使用精液量少，適用于冷凍精液、性控精液[ ]等，但操作相對復雜；現在的生產中主要采用子宮頸輸精法。
　　1 子宮頸輸精法
　　世界上每年大約有2700萬頭次豬進行人工授精，使用的精液絕大部分是16～18℃條件下最多可保存3d的液態冷藏精液。普遍使用子宮頸輸精法（intra-cervical insemination, intra-CAI）將80～100mL的精液輸入到子宮頸內，在發情期輸精2～3次，每次輸精25億以上，受孕率可達80～90%，與自然交配的產仔率和胎產仔數相當，甚至更高。此外，使用冷凍精液進行人工授精的比例接近1%，盡管每次的輸精量高達50～60億，但受孕率較冷藏精液低，即使在最好的繁育管理條件下也只有70%左右的受孕率。
　　子宮頸輸精法存在的問題主要是由輸精位置造成的。這種方法的輸精位置相對比較靠外，極易造成精液逆流，實際生產中約有30～40%的精液在輸精后1 h內從生殖道中流出；同時，輸精位置距離受精部位相對較遠，輸入精液后2～3 h，經過母豬生殖系統中的子宮頸后部的皺褶部、子宮輸卵管連接部和輸卵管壺峽連接部的篩選排斥，最終能夠到達輸卵管壺腹部的精液數量很少。比如，向成年母豬輸精30億精子，只有大約10萬個能夠到達子宮輸卵管連接處，最終只有大約1000個精子到達了輸卵管峽部的精子儲存庫[2]。這種精液損失現象在精子質量較差時表現為嚴重。因此，比較合理的改進措施是將精液輸到子宮頸后更深的部位，從而保證更多的精子能夠到達子宮輸卵管連接部，或者說在保證正常的產仔率與產仔數的前提下，有效的授精方式是輸入盡可能少的有足夠數量的精子進入輸卵管子宮連接部。
　　2 子宮內輸精法
　　子宮內輸精，是把輸精裝置穿過一個事先插入子宮頸皺褶的常規導尿軟管，直接把精液注入子宮體內的輸精方式。使用的輸精裝置比常規輸尿軟管長15～20 cm。英國學者Waston 等[3]使用子宮內人工授精技術分別對3240頭經產母豬進行輸精，產仔率為88.7%，胎產仔數為12.1頭，試驗對照組采用子宮頸人工授精技術，產仔率為91.3%，胎產仔數為12.5頭，統計學分析產仔率和胎產仔數均無顯著差異。Roberts 等[4]在對1783頭經產母豬分別輸入精量為10億和30億，在獲得相似產仔率的情況下，胎產仔數分別為10.2頭和12.3頭。
　　使用子宮內人工授精技術，每次輸精10億可以獲得正常的產仔率，但胎產仔數比子宮頸人工授精技術低。產仔率正常的原因是輸精位置相對子宮頸輸精較深，越過了子宮頸皺褶,而且精液逆流能夠減少20%左右。胎產仔數減少的原因尚不確定，學者Roberts等[4]認為是操作不當。另外，精子老化以及輸精時間與排卵時間間隔不佳，在輸精量較少時都有可能造成胎產仔數下降。所以，應該增加輸精量，以提高在當前生產條件下使用子宮內人工授精獲得正常的生產效率。
　　3 子宮角輸精法
　　子宮角輸精，是把一個柔韌纖細的裝置，穿過事先插入子宮頸皺褶的常規輸尿軟管，導入一側子宮角，以便輸精裝置能夠順著子宮腔前進，使精液直接注入到子宮角近端1/3處。Vazquez等[5]使用子宮角人工授精技術，對329頭經產母豬輸精1.5億精子/頭，產仔率為83.3%，胎產仔數為9.2頭； 試驗對照組采用子宮頸輸精30億精子/頭，產仔率為87.3%，胎產仔數為10.4頭。 兩種方式間無統計學差異，但是子宮角人工授精的胎產仔數絕對值較低。Day等[6]使用子宮角人工授精技術，對105頭經產母豬兩次輸精，每次1.5億精子/頭，產仔率為83%，胎產仔數為10.5頭； 試驗對照組采用子宮頸輸精30億精子/頭，產仔率為90%，胎產仔數為12.9頭，兩種方式間統計學差異顯著，子宮角人工授精的產仔率和胎產仔數均顯著低于對照組。以上研究結果顯示，可以通過增加輸精量以提高胎產仔數。
　　子宮角人工授精技術需要將輸精管準確地 插入到子宮及子宮角近端1/3處，所以操作人員要經過一定的培訓和練習。生產中人工授精后陰門出現血液很可能與外傷有關，未正確操作裝置所致。同時，該技術要慎用于初配母豬，因為初配母豬子宮頸較細，授精裝置通過比較困難，操作不當極易造成生殖道外傷。
　　4 腹腔內窺鏡輸精法
　　腹腔內窺鏡人工授精技術是利用腹腔內窺鏡裝置，通過微創手術，將精液直接輸入到子宮輸精管連接部。Fantinati等[7]利用腹腔內窺鏡技術，對經產母豬實施人工授精，直接把精液輸入到子宮輸卵管連接處，在保證高受精率的前提下輸精量可降低到每側子宮角500萬。Vazquez等[8]使用腹腔內窺鏡人工授精技術，每側子宮角輸入30萬個性別分離后的精子，受孕率也可達到80%。研究表明，由于性別分離后的精子在雌性生殖道中的存活時間較短，所以可以采用排卵前輸精的方法來提高受孕率。
　　與把精液直接輸入子宮的剖腹手術相比，腹腔鏡法是一種創傷較小的手術，不僅可以應用于要求較高的科研試驗，并且可在條件較好的大規模養殖場培訓推廣。但是，腹腔內窺鏡相對于普通的人工授精器械較為復雜，造價較高，而且需要較高專業水平的技術人員操作。所以，中小型規模的養殖場不宜使用該裝置。
　　5 展望
　　如果要使子宮頸人工授精獲得令人滿意的產仔率和胎產仔數，那么就應該提高輸精量。在低溫（4℃）保存的新鮮液態精液應在25億以上，冷凍精液（-79℃干冰保存和-196℃液氮保存）應在50～60億以上。如此大的輸精量降低了良種公豬精液的利用效率和商業化價值；而且，當精液的數量有限，同時大量的母豬需要授精時，精液來源可能出現短缺，造成能繁母豬的生產力下降。因此，養豬生產者和種豬企業迫切要求在不降低繁殖率的前提下，減少輸精量，所以有必要選擇和改進合適的人工授精方式，來解決精液來源和輸精量之間的矛盾。研究人員最近提出的輸精方式，即子宮內輸精和子宮角輸精，可以減少人工授精對輸精量的要求，子宮內輸精6億或者子宮角輸精1.5億能夠達到子宮頸輸精25億的受精效果。因此，這兩種方式被視為在精源有限，或者高質量種公豬的精液需要被盡可能有效利用的條件下實用、有效的授精方式。
　　在大型種公豬場使用冷凍精液進行人工授精，或者跨地區大范圍實施聯合育種，建立遺傳聯系的過程中，充分利用優秀種公豬的遺傳潛力很有必要。然而，冷凍精液在世界范圍內的人工授精中應用率不到1%，究其原因是因為冷凍精液子宮頸授精的繁殖率低于冷藏精液，且其輸精量較大。針對此問題，研究人員在西班牙、澳大利亞和瑞典進行了試驗，并認為子宮內輸精和子宮角輸精是提高冷凍精液受精產仔的有效方式，并可以商業化推廣應用。
　　研究和應用適當的人工授精方式，不僅可以提高繁殖率，還可以促進冷凍精液和性控精液在養豬業中的應用。同時，一些新的繁殖生物技術，如以精子為載體的轉基因（SMGT）研究，同樣依賴于有效的輸精方式。目前，豬冷凍精液和性別控制精液正在試驗推廣，而以精子為載體的轉基因、精子膠囊和精子凍干技術將在未來幾年內得到發展，這些技術被養豬人接受并采用，最終還是取決于他們在實際生產中的利用效率。