品種、季節(jié)、胎次、采精月齡及采精間隔對豬精液品質(zhì)的影響

張笑科，廖偉莉，李 瑤，吳煜偉，莊汝柏，賈百威，袁曉龍，李加琪，黃 翔，張 豪

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東省農(nóng)業(yè)動(dòng)物基因組學(xué)與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣州 510642；2.廣東谷越科技有限公司，廣州 510980)

隨著中國生豬養(yǎng)殖規(guī)?；潭炔粩嗉由?，人工授精在擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)公豬的繁育能力方面發(fā)揮著重要作用，生產(chǎn)高質(zhì)量的精液是保證人工授精成功的必要條件。公豬精液質(zhì)量受遺傳因素和非遺傳因素的影響，通常以精液體積、精子活力、精子畸形率、總精子數(shù)等性狀進(jìn)行衡量[1-2]。公豬精液性狀屬于中等遺傳力性狀，表明精液性狀存在相關(guān)的遺傳變異，對這些性狀可以進(jìn)行有效的選擇[3]。同時(shí)，公豬精液質(zhì)量還受營養(yǎng)[4]、季節(jié)[5]、飼養(yǎng)環(huán)境[6]、采精間隔和公豬年齡[7-8]、公豬出生胎次[9]等非遺傳因素的影響。不同采精季節(jié)公豬精液質(zhì)量存在顯著差異，其中夏季精液質(zhì)量顯著低于其他季節(jié)，甚至?xí)l(fā)母豬夏季不孕癥[10]。采精間隔是影響公豬精液質(zhì)量最重要的人為因素之一，采精間隔過短會(huì)影響精子發(fā)生，采精間隔過長會(huì)導(dǎo)致精子在附睪過度沉積[11]。

公豬的精液質(zhì)量取決于諸多因素，由于其對養(yǎng)豬生產(chǎn)的重要性，已在多個(gè)品種及其影響因素中有廣泛研究。部分公豬的精液質(zhì)量在生產(chǎn)中表現(xiàn)出高度變異，使采集的精液達(dá)不到人工授精的標(biāo)準(zhǔn)，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失[12]。Tannenbaum等[13]研究表明，直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的精子更有可能接觸到卵母細(xì)胞并使其受精，用直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例來評估人工授精成功率可能會(huì)更準(zhǔn)確。目前，對公豬精液質(zhì)量的研究主要集中于品種、季節(jié)、采精月齡和采精間隔等因素，對公豬自身因素(公豬出生胎次、同窩仔豬數(shù)、乳頭數(shù))和精液質(zhì)量穩(wěn)定性的研究較少。探究公豬出生胎次、同窩仔豬數(shù)、乳頭數(shù)對精液質(zhì)量的影響，有利于對公豬進(jìn)行早期選擇，加速遺傳改良，提高豬群精液質(zhì)量。本研究以杜洛克豬、長白豬和大白豬種公豬為研究對象，分析品種、公豬出生胎次、公豬同窩仔豬數(shù)、公豬乳頭數(shù)、采精季節(jié)、采精月齡及采精間隔對精液質(zhì)量的影響及品種對精液質(zhì)量穩(wěn)定性的影響，有助于公豬精細(xì)化管理，提高精液質(zhì)量，為不同品種公豬的選留提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來自廣東谷越科技有限公司某核心公豬站2021年4月至2022年4月杜洛克豬(Duroc，376頭)、長白豬(Landrace，280頭)、大白豬(Yorkshire，253頭)共909頭種公豬27 408條精液測定記錄。公豬統(tǒng)一采用單欄飼養(yǎng)，每日飼喂2次，每次飼喂1.5 kg，每日光照時(shí)長為14 h，每日上午進(jìn)行精液采集。統(tǒng)計(jì)性狀包括精液體積、精液密度、精子活力、直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例、精子畸形率、總精子數(shù)(總精子數(shù)=精液體積×精液密度)。

1.2 數(shù)據(jù)的測定與處理

按照Wang等[4]方法測量精液體積。通過計(jì)算機(jī)輔助精液分析系統(tǒng)(CASA)檢測精液密度、精子活力、直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例和精子畸形率。原始數(shù)據(jù)處理參照張笑科等[14]研究，共剔除1 511條精液測定記錄，占原始數(shù)據(jù)5.51%，獲得杜洛克豬376頭14 886條精液測定記錄、長白豬280頭6 354條精液測定記錄和大白豬253頭4 657條精液測定記錄。精液體積、精液密度、精子活力、直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例、精子畸形率和總精子數(shù)穩(wěn)定性使用相應(yīng)性狀變異系數(shù)作為精液質(zhì)量穩(wěn)定性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，精液性狀變異系數(shù)越小，穩(wěn)定性越好。精液性狀變異系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中，CV代表各精液性狀變異系數(shù)；SD代表標(biāo)準(zhǔn)差；Mean代表平均值。

1.3 固定效應(yīng)劃分

固定效應(yīng)水平劃分如下：品種效應(yīng)依據(jù)公豬品種劃分為3個(gè)水平(杜洛克豬、長白豬和大白豬)；季節(jié)效應(yīng)根據(jù)采精季節(jié)劃分為4個(gè)水平(春季：3～5月；夏季：6～8月；秋季：9～11月；冬季：12月至次年2月)；胎次效應(yīng)根據(jù)公豬出生胎次劃分為6個(gè)水平(1～6胎)；同窩仔豬數(shù)效應(yīng)根據(jù)公豬出生同窩仔豬個(gè)數(shù)劃分為4個(gè)水平(1～8、9～12、13～16、>16胎)；乳頭數(shù)效應(yīng)根據(jù)公豬總?cè)轭^數(shù)劃分為3個(gè)水平(<12、13～16、>16個(gè))；采精月齡效應(yīng)根據(jù)精液采集時(shí)公豬生長月齡劃分為4個(gè)水平(6～10、11～15、16～20、21～25月)，初次采精記錄不納入分析；采精間隔根據(jù)精液采集時(shí)公豬采精間隔時(shí)間劃分為14個(gè)水平(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11～15、16～20、21～30、31～60 d)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

1.4.1 混合線性分析模型 使用R 4.0.3軟件的shapiro.test和bartlett.test函數(shù)進(jìn)行正態(tài)性與齊次性檢驗(yàn)。通過aov函數(shù)進(jìn)行多因素方差分析，對影響精液性狀的各固定效應(yīng)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，其分析模型如下：

yijklmnop=μ+Bi+Pj+Lk+Nl+Sm+Agen+Intv0+IDp+eijklmnop

式中，yijklmnopp為第i個(gè)品種、j個(gè)公豬出生胎次、k個(gè)公豬同窩仔豬數(shù)、l個(gè)公豬總?cè)轭^數(shù)、m個(gè)采集季節(jié)、n個(gè)公豬采精月齡、o個(gè)采精間隔的第p頭公豬的精液性狀表型值；μ為群體平均值；Bi為品種效應(yīng)；Pj為公豬出生胎次效應(yīng)；Lk為公豬同窩仔豬數(shù)效應(yīng)；Nl為公豬總?cè)轭^數(shù)效應(yīng)；Sm為精液采集季節(jié)效應(yīng)；Agen為公豬采精月齡效應(yīng)；Intvo為采精間隔效應(yīng)；IDp為公豬個(gè)體隨機(jī)效應(yīng)，精液性狀為重復(fù)記錄性狀，分析中加入個(gè)體隨機(jī)效應(yīng)可以將個(gè)體性狀差異表現(xiàn)到群體中；eijklmnop為隨機(jī)殘差效應(yīng)。

1.4.2 穩(wěn)定性分析模型 使用R 4.0.3軟件分析各固定效應(yīng)對精液性狀的影響，并使用agricolae包duncan.test函數(shù)進(jìn)行多重比較，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。通過如下模型分析品種對精液性狀穩(wěn)定性的影響。

yij=μ+Bi+eij

式中，yij為精液性狀穩(wěn)定性值；μ為群體均值；Bi為品種效應(yīng)；eij為隨機(jī)殘差效應(yīng)。

2 結(jié) 果

2.1 精液性狀描述性統(tǒng)計(jì)

各品種精液性狀質(zhì)控后描述性統(tǒng)計(jì)見表1。由表1可知，精液體積為50.00～861.00 mL；精液密度為0.12×108～14.83×108/mL；精子活力為10.00%～100.00%；直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例為1.00%～100.00%；精子畸形率為1.00%～100.00%；總精子數(shù)為50.00×108～3 220×108枚。

2.2 精液性狀固定效應(yīng)方差分析

由表2可知，公豬品種、公豬出生胎次、公豬同窩仔豬數(shù)、公豬總?cè)轭^數(shù)、采精季節(jié)、采精月齡和采精間隔各因素對精液體積、精液密度、精子活力、直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例、精子畸形率和總精子數(shù)影響均極顯著(P<0.01)；公豬同窩仔豬數(shù)對精液體積、精液密度、精子活力、直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例和精子畸形率影響均極顯著(P<0.01)，對總精子數(shù)影響差異顯著(P<0.05)。

2.3 品種對精液性狀的影響

由表3可知，長白豬精液體積顯著高于大白豬和杜洛克豬(P<0.05)；杜洛克豬精液密度顯著高于大白豬和長白豬(P<0.05)；杜洛克豬和大白豬精子活力顯著高于長白豬(P<0.05)；大白豬直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例顯著高于杜洛克豬和長白豬(P<0.05)；長白豬和大白豬精子畸形率顯著低于杜洛克豬(P<0.05)；長白豬總精子數(shù)顯著高于大白豬和杜洛克豬(P<0.05)。

2.4 公豬出生胎次、同窩仔豬數(shù)、總?cè)轭^數(shù)對精液性狀的影響

由表4可知，精液體積在公豬出生胎次為3～5胎時(shí)顯著高于第1、2、6胎(P<0.05)；精液密度在公豬出生胎次為1、2、4、6胎時(shí)顯著高于第3、5胎(P<0.05)；精子活力在公豬出生胎次為2、3、6胎時(shí)顯著高于第4、5胎(P<0.05)；直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例在公豬出生胎次為3、5胎時(shí)顯著高于第1、2、4、6胎(P<0.05)；精子畸形率在公豬出生胎次為4、5胎時(shí)顯著低于第1～3、6胎(P<0.05)；總精子數(shù)在公豬出生胎次為1、2、6胎時(shí)顯著高于第3胎(P<0.05)。

由表5可知，精液體積和直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例在公豬同窩仔豬數(shù)>13頭時(shí)均顯著高于公豬同窩仔豬數(shù)1～12頭(P<0.05)；精液密度和精子活力在公豬同窩仔豬數(shù)1～12頭時(shí)均顯著高于公豬同窩仔豬數(shù)>13頭(P<0.05)；精子畸形率在公豬同窩仔豬數(shù)>13頭時(shí)顯著低于公豬同窩仔豬數(shù)1～12頭(P<0.05)；總精子數(shù)在公豬同窩仔豬數(shù)13～16頭時(shí)顯著高于公豬同窩仔豬數(shù)1～8及>16頭(P<0.05)。

由表6可知，精液體積和直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例在公豬總?cè)轭^數(shù)>16個(gè)時(shí)顯著高于公豬總?cè)轭^數(shù)1～16個(gè)(P<0.05)；精液密度和精子活力在公豬總?cè)轭^數(shù)1～12個(gè)時(shí)均顯著高于公豬總?cè)轭^數(shù)>13個(gè)(P<0.05)；精子畸形率在公豬同窩仔豬數(shù)>16個(gè)時(shí)顯著低于公豬總?cè)轭^數(shù)1～16(P<0.05)；總精子數(shù)在公豬總?cè)轭^數(shù)13～16個(gè)時(shí)顯著高于公豬總?cè)轭^數(shù)1～12(P<0.05)。

2.5 不同采精季節(jié)、采精月齡、采精間隔對精液性狀的影響

由表7可知，春季精液體積顯著高于夏、秋、冬季(P<0.05)；精液密度、精子活力和總精子數(shù)在秋、冬季均顯著高于春、夏季(P<0.05)；直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例在春、夏季顯著高于秋、冬季(P<0.05)；精子畸形率在夏季顯著低于秋、冬季(P<0.05)。

由表8可知，精液體積在公豬21～25月齡時(shí)顯著高于公豬6～15、16～20月齡(P<0.05)；精液密度在公豬16～20月齡時(shí)顯著高于公豬6～15、21～25月齡P<0.05)；精子活力和總精子數(shù)在公豬16～25月齡時(shí)均顯著高于公豬6～15、16～20月齡(P<0.05)；直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例在公豬6～10月齡時(shí)顯著高于公豬11～20、21～25月齡(P<0.05)；精子畸形率在公豬6～15月齡時(shí)顯著低于公豬16～25月齡(P<0.05)。

由表9可知，精液體積在采精間隔6、8～60 d時(shí)顯著高于采精間隔1～4 d(P<0.05)；精液密度在3～5、8～60 d時(shí)顯著高于采精間隔1～2、6～7 d(P<0.05)；精子活力在采精間隔2～5、8、10、16～60 d時(shí)顯著高于采精間隔1、6～7 d(P<0.05)；直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例在采精間隔1～4、6～7、16～60 d時(shí)顯著高于采精間隔5、8、9、11～15 d(P<0.05)；精子畸形率在采精間隔1～3 d時(shí)顯著低于其他采精間隔天數(shù)(P<0.05)；總精子數(shù)在采精間隔5、8～60 d時(shí)顯著高于采精間隔1～3、6～7 d(P<0.05)。

2.6 品種對精液質(zhì)量穩(wěn)定性的影響

由表10可知，杜洛克豬和大白豬精液體積和精子活力的變異系數(shù)均顯著低于長白豬(P<0.05)；杜洛克豬精液密度、精子畸形率和總精子數(shù)的變異系數(shù)均顯著低于長白豬和大白豬(P<0.05)；大白豬直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例的變異系數(shù)顯著低于杜洛克豬和長白豬(P<0.05)。各精液性狀中，精子活力變異系數(shù)最小，穩(wěn)定性最高。

3 討 論

3.1 品種對精液質(zhì)量的影響

精液品質(zhì)參數(shù)常用于評價(jià)精液的質(zhì)量，不同品種公豬的精液品質(zhì)參數(shù)存在顯著差異。本研究發(fā)現(xiàn)，不同品種的豬不同精液性狀展現(xiàn)出不同的特性，各品種精液品質(zhì)在實(shí)際生產(chǎn)中還有很大選擇空間。Knecht等[5]和Smital等[15]研究發(fā)現(xiàn)，長白豬和大白豬精液體積高于杜洛克豬，而精液密度低于杜洛克豬，精液體積和精液密度呈現(xiàn)強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系，3個(gè)品種總精子數(shù)相近，這與本研究結(jié)果一致。Tannenbaum等[13]研究結(jié)果表明，直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的精子更有可能接觸到卵母細(xì)胞并使其受精，用直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例性狀來評估人工授精成功率，可能比使用精子活力性狀更好，在生產(chǎn)中應(yīng)該更注重精液中直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子的比例。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)在保證其他精液性狀較好的情況下，有針對性地加強(qiáng)對杜洛克豬直線運(yùn)動(dòng)比例和精子畸形率性狀、長白豬精子活力性狀的選擇。目前，由于不同精液檢測系統(tǒng)側(cè)重點(diǎn)和算法模塊存在差異，分析精液品質(zhì)時(shí)還要注意精液檢測系統(tǒng)的區(qū)別。

3.2 公豬不同出生胎次、同窩仔豬數(shù)、總?cè)轭^數(shù)對精液質(zhì)量的影響

本研究結(jié)果表明，公豬出生胎次在第4、5胎時(shí)精子活力較低；第6胎時(shí)直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例較低，精子活力和總精子數(shù)處于較高水平，但繁殖母豬場第6胎公豬個(gè)體數(shù)較少，選擇較為困難。在種公豬選育時(shí)，應(yīng)盡可能選擇1～3胎出生的種公豬作為人工授精公豬，這和Pin等[9]2～4胎出生的公豬具有最優(yōu)的繁殖性能的研究結(jié)果較為一致。公豬同窩仔豬數(shù)>13個(gè)時(shí)直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例較高、精子畸形率較低，對直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例和精子畸形率性狀選擇時(shí)，應(yīng)選擇公豬同窩仔豬數(shù)>13時(shí)；對精子活力選擇進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)選擇公豬同窩仔豬數(shù)為1～13時(shí)。公豬總?cè)轭^數(shù)13～16時(shí)，精子活力、直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例、精子畸形率和總精子數(shù)性狀和其他水平相比都處于中等水平，有利于公豬站生產(chǎn)應(yīng)用，增加生產(chǎn)效益。

3.3 不同采精季節(jié)、采精月齡、采精間隔對精液質(zhì)量的影響

目前，人工授精種公豬飼養(yǎng)已采用一套自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)(正壓通風(fēng)系統(tǒng)、智能空調(diào)系統(tǒng)、智能除臭系統(tǒng)、智能飲水純水系統(tǒng)和全自動(dòng)洗消系統(tǒng))，可為豬舍提供良好環(huán)境，但季節(jié)因素對公豬精液生產(chǎn)力的影響仍是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。季節(jié)因素在熱帶氣候、環(huán)境控制有限的牧場中更加明顯[16]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，秋、冬季的精液品質(zhì)總體上優(yōu)于春、夏季，這與公豬發(fā)情的主要時(shí)期是深秋一致[17]。大量研究結(jié)果表明，公豬精液品質(zhì)在秋、冬季優(yōu)于春、夏季[18-19]，這與本研究結(jié)果一致。自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)采用人工照明和中央空調(diào)系統(tǒng)，人工照明消除了季節(jié)變化帶來的光照周期的影響，目前中央空調(diào)系統(tǒng)還無法為豬舍全年提供一個(gè)波動(dòng)較小的溫度范圍，精液品質(zhì)主要受溫度影響，溫度過高或過低都會(huì)影響精子的發(fā)生過程[20-21]。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，公豬在16～25月齡時(shí)生產(chǎn)的精液各性狀質(zhì)量都表現(xiàn)出較高水平，展現(xiàn)出最佳的生產(chǎn)性能。隨著公豬月齡的增加，總精子數(shù)也在逐漸增加，這可能是因?yàn)楣i睪丸和腺體大小隨之增加，因此其相關(guān)的生產(chǎn)性能增加[22]。研究表明，4歲以下公豬的精子畸形率隨年齡增長而上升，可能和前列腺與附睪障礙有關(guān)[23]，這與本研究結(jié)果16月齡后公豬精子畸形率上升一致。Knecht等[5]研究發(fā)現(xiàn)，19～30月齡公豬具有最優(yōu)的生產(chǎn)性能，這與本研究結(jié)果公豬在16～25月齡時(shí)精液質(zhì)量具有最優(yōu)生產(chǎn)性能一致。

采精間隔是人為控制影響精液品質(zhì)的重要因素，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，公豬在采精間隔4～5和8 d以后具有較優(yōu)的精液品質(zhì)。采精間隔過長會(huì)導(dǎo)致精子畸形率增加，這可能與精子在附睪內(nèi)長期維持會(huì)損害其形態(tài)有關(guān)[2]?？紤]到公豬站經(jīng)濟(jì)效益，采精間隔控制在4～5 d最佳，與陽文攀等[12]研究結(jié)果最佳采精間隔5 d時(shí)綜合性能最佳一致，與Smital等[7]研究結(jié)果采精間隔>3 d后精液品質(zhì)達(dá)到可接受水平，5～7 d恢復(fù)正常，10～11 d完全恢復(fù)正常相符。

3.4 品種對精液質(zhì)量穩(wěn)定性的影響

杜洛克豬、長白豬和大白豬精液性狀穩(wěn)定性大小均表現(xiàn)出：精子活力>精子畸形率>精液體積>精液密度/總精子數(shù)>直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例。除精子活力外，其他性狀的變異系數(shù)均較高。3個(gè)品種間，杜洛克豬和大白豬精液體積和精子活力的變異系數(shù)顯著低于長白豬，說明其穩(wěn)定性較好；杜洛克豬精液密度、精子畸形率和總精子數(shù)的變異系數(shù)顯著低于長白豬和大白豬，穩(wěn)定性最好；大白豬直線前進(jìn)運(yùn)動(dòng)精子比例的變異系數(shù)顯著低于杜洛克和長白豬，穩(wěn)定性最好。說明不同品種在各精液性狀間還有較大選擇空間。

4 結(jié) 論

品種、公豬出生胎次、公豬同窩仔豬數(shù)、采精季節(jié)、采精月齡和采精間隔均會(huì)影響公豬精液品質(zhì)，各精液性狀除精子活力外均表現(xiàn)出高度變異。秋、冬季精液品質(zhì)優(yōu)于春、夏季；采精間隔控制在4～5 d時(shí)為最佳采精間隔。本研究結(jié)果有助于公豬站精細(xì)化管理，根據(jù)不同品種公豬制定更加完善的選育和生產(chǎn)計(jì)劃，提高精液質(zhì)量，加快種公豬遺傳改良，為做強(qiáng)種業(yè)提供強(qiáng)有力的支撐。