種公牛精液品質的影響因素分析

栗敏杰,衡軍材,汪聰勇,高漢婷,李若璽,高留濤

(河南省鼎元種牛育種有限公司,河南 鄭州 451400)

種公牛的精液品質是種公牛繁殖能力的重要衡量標準,且種公牛精液的質量與產量直接影響著我國牛繁育改良的進程[1-2]。據(jù)報道,種公牛繁殖性能的遺傳力很低(h2<0.1)[3],主要是受非遺傳因素的影響,種公牛站的管理水平、品種、季節(jié)等是影響種公牛繁殖性能的主要非遺傳因素[4-6]。研究發(fā)現(xiàn),公畜的精液品質受溫濕度變化影響較大[7-9]。精液產量與精液品質之間也具有不同的相關性[10-11]。在生產實踐中,種公牛站應當根據(jù)種公牛的基礎繁殖能力以及精液品質的影響因素,控制相關因素,以達到改善種公牛繁殖性能的目的,這對種公牛站核心實力的提高意義深遠。本研究通過探討品種、采精年份、采精季度、采精年-季等因素對種公牛精液品質的影響,探究各繁殖性能指標間的相關性,揭示不同品種種公牛的繁殖性能隨品種、采精年份、采精季度的變化規(guī)律,為進一步提高優(yōu)質種公牛利用率及種公牛站核心競爭力提供科學素材與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

收集河南省鼎元種牛育種有限公司種公牛站2013-2020年間種公牛精液采集及凍精生產記錄,記錄信息包括:牛號、品種、采集日期、采集精液量、密度、稀釋量、凍精細管數(shù)。凍精生產嚴格按照《牛冷凍精液(GB4143-2008)》及《牛冷凍精液生產技術規(guī)程(NY/T1234-2006)》執(zhí)行[12-13]。

1.2 數(shù)據(jù)篩選及處理

共收集16 502條記錄(安格斯牛2 261條記錄、荷斯坦牛4 091條記錄、利木贊牛2 428條記錄、夏洛來牛2 370條記錄、西門塔爾牛5 352條記錄),經過篩選及處理,精液品質指標標準如下:

凍精數(shù)量(支/(頭·月)):每頭公牛每月制成的凍精數(shù)量;Number of frozen semen-NFS;次均精液量(ml):公牛采集精液后,集精杯直接讀取刻度,以每頭公牛每月精液總采集量與采精總次數(shù)計算得出;Average semen volume per time-AS;精液密度(108/mL):公牛采集精液后,直接測其密度,以每頭公牛每月采集精液密度計算均值得出[14];Semen density-SD。

各因素水平劃分:(1)品種:安格斯牛、荷斯坦牛、利木贊牛、夏洛來牛、西門塔爾牛;(2)年份:2013年、2014年、2015年、2016年、2017年、2018年、2019年、2020年;(3)季節(jié):(春季):3～5月、(夏季):6～8月、(秋季):9～11月、(冬季):12～2月[15]。

從各精液品質性狀中剔除異常值(見表1表注),剔除后剩余14 687條記錄,各性狀描述性統(tǒng)計結果見表1。

1.3 統(tǒng)計分析模型

運用SAS 9.4 線性混合模型廣義線性模型(Generalized Linear Models,GLM)過程,分析品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季等效應對各精液品質的影響。

方差分析模型如下:

Yijkl=μ+Vi+Yj+Qk+YQl+eijkl

式中:Yijkl.各性狀觀察值;μ.群體均值;Vi.第i品種;Yj.第j采精年份;Qk.第k個季節(jié);YQl.第l個采精年-季;eijkl.隨機殘差。

利用SAS 9.4 中CORR(Correlation)過程計算各精液參數(shù)間的Pearson相關系數(shù)。

2 結果與分析

2.1 公牛精液品質間的相關性

由表2可知,安格斯牛、荷斯坦牛及利木贊牛等品種種公牛的凍精數(shù)量和次均精液量的相關性均在0.3以上,為中等正相關,夏洛來牛和西門塔爾牛分別為0.27、0.24,為弱正相關。次均精液量及精液密度的相關性在安格斯牛和荷斯坦牛品種中為0.07、0.03,但在利木贊牛、夏洛來牛及西門塔爾牛上的相關系數(shù)為-0.24、-0.33、-0.13,呈弱負相關和中等負相關。凍精數(shù)量和精液密度的相關性在5個種公牛品種中分別為0.30(安格斯牛)、0.27(荷斯坦牛)、0.18(利木贊牛)、0.21(夏洛來牛)、0.13(西門塔爾牛),安格斯牛(0.30)呈中等正相關,其余4個品種呈弱正相關。

2.2 不同因素對公牛精液品質的影響

不同因素影響公牛凍精數(shù)量、次均精液量和精液密度的最小二乘均值及方差分析結果見表3。

2.2.1 不同品種對公牛精液品質的影響 不同品種對凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度有極顯著影響(P<0.01)。西門塔爾牛的凍精數(shù)量顯著高于利木贊牛和夏洛來牛(P<0.01),利木贊牛和夏洛來牛又顯著高于安格斯牛和荷斯坦牛(P<0.01)。夏洛來牛的次均精液量顯著高于西門塔爾牛、安格斯牛和荷斯坦牛(P<0.01),和利木贊牛沒有太大差別(P>0.05)。荷斯坦牛的精液密度最高,安格斯牛和利木贊牛的精液密度最低。

表2 不同公牛品種凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度之間的相關性Table 2 Correlation among number of frozen semen, average semen volume per time and semen density of different bull breeds

表3 種公牛精液品質的最小二乘均值及方差分析結果Table 3 The least square mean and variance analysis results of bull's semen quality

2.2.2 不同年份對公牛精液品質的影響 不同采精年份對凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度均有極顯著影響(P<0.01)。2015年、2019年的凍精數(shù)量顯著高于其它年份(P<0.01),2013年、2014年、2018年及2020年處于中等水平,2016年、2017年顯著低于其它年份(P<0.01)。次均精液量與凍精數(shù)量略有差異,在2015年、2020年顯著高于其它年份(P<0.01),但依舊是2016年及2017年顯著低于其它年份(P<0.01)。2014年、2015年的精液密度顯著高于其它年份(P<0.01),2019年顯著低于其它年份(P<0.01)。

2.2.3 不同季節(jié)對公牛精液品質的影響 不同季節(jié)對凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度有極顯著影響(P<0.01)。凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度分別在第三季度、第二季度、第一季度顯著高于其它季度(P<0.01),凍精數(shù)量在第一、二、四季度沒有顯著差異(P>0.05),次均精液量在第四季度顯著低于第二季度和第三季度(P<0.01),精液密度在第二、三、四季度的排名為第四季度>第二季度>第三季度,且都有顯著差異(P<0.01)。

2.2.4 年份和季節(jié)的互作效應對公牛精液品質的影響 不同年份和季節(jié)的互作效應對次均精液量、凍精數(shù)量、精液密度均有極顯著影響(P<0.01)。不同采精年-季下次均精液量、凍精數(shù)量、精液密度的變化趨勢如圖1～圖3所示。如圖1所示,夏季(6月～8月)的次均精液量高于春季、秋季及冬季,除2018年外,其余各年份中均為秋季的次均精液量低于夏季,但高于春季和冬季。由圖1波動趨勢估計,次均精液量每3年出現(xiàn)1次大幅上漲(2015年、2018年),預計2021年可能會呈現(xiàn)上漲趨勢。

如圖2、圖3所示,除2015年外,2013年-2020年中均為春季的精液密度較高,夏季明顯降低,秋季最低;2013年-2018年均存在夏季精液密度低于冬季的現(xiàn)象,但2019年、2020年夏季精液密度卻高于冬季。與精液密度相反,秋季的凍精數(shù)量高于其余3個季度,除2016年和2019年凍精數(shù)量在夏季最低外,其余各年份均在春季(2013、2015、2017、2020)或冬季(2014、2018)最低。

圖1 不同采精年-季下次均精液量的變化趨勢Fig. 1 Variation trend of the average semen volume between different semen collection year-season

圖2 不同采精年-季下精液密度的變化趨勢Fig. 2 Variation trend of semen density in different semen collection year-season

圖3 不同采精年-季下凍精數(shù)量的變化趨勢Fig. 3 Variation trend of the number of frozen semen in different semen collection year-season

3 討 論

分析種公牛精液品質的影響因素可以為種公牛站的集約化管理提供理論依據(jù),在實踐生產中綜合調控各方面因素,最大化發(fā)揮種牛的繁殖性能,加快我國牛繁育改良的進程。

3.1 公牛精液品質間的相關性

本研究中,凍精數(shù)量和次均精液量的相關系數(shù)在0.24～0.49之間,呈中等正相關,凍精數(shù)量隨著次均精液量的升高而升高;次均精液量及精液密度的相關系數(shù)范圍為-0.24～0.07,在利木贊牛中的負相關系數(shù)最高為-0.24,當精子數(shù)一定時,精液密度隨著次均精液量的升高而降低[16];凍精數(shù)量和精液密度之間的相關系數(shù)為0.13～0.30,在保證精子活力等指標的前提下,精子密度是凍精制作數(shù)量的重要依據(jù),按照《牛冷凍精液(GB4143-2008)》要求[12],每根凍精細管中的精子數(shù)不少于800×104個/mL,精子密度越大,制成的凍精數(shù)量越多。

在凍精數(shù)量和次均精液量、次均精液量和精液密度及凍精數(shù)量和精液密度3個路徑的相關性上,安格斯公牛在5個品種中均占據(jù)最高值,即使在利木贊公牛、夏洛來公牛及西門塔爾公牛的精液密度與次均精液量存在弱中等負相關的情況下,安格斯公牛依然保持著精液密度與次均精液量同步增減的趨勢。由此可見,安格斯公牛各精液品質間可能存在基因連鎖效應,研究其精液品質的遺傳機制,可以對其繁殖性狀進行集中選擇。

3.2 品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季對凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度的影響

品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季對種公牛精液品質有極顯著影響(P<0.01),這與前人研究結果一致[17-19]。不同品種的種公牛由于遺傳基礎、產地和身體特征等不同,使其精液品質有顯著差異。本研究在凍精數(shù)量方面,5個品種表現(xiàn)為西門塔爾牛>利木贊牛及夏洛來牛>安格斯牛及荷斯坦牛,西門塔爾牛的凍精數(shù)量顯著高于其它公牛品種[20],而荷斯坦牛則表現(xiàn)為凍精數(shù)量較低,精液密度顯著高于其它公牛品種,這在以往的研究中也有提及[21]。安格斯牛及利木贊牛,在凍精數(shù)量及精液密度方面均不占優(yōu)勢,這提示在安格斯牛及利木贊牛的遺傳選擇過程中,公牛繁殖性能的選育還有待加強。

2016年及2017年凍精數(shù)量最低,每頭種公牛平均每月僅生產2 000支左右,2015年及2019年凍精數(shù)量較高,每頭種公牛每月平均凍精數(shù)量達到2 500支以上,次均精液量在2015年、2020年較高,精液密度在2015年較高。在凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度3個方面,2015年具有比較明顯的優(yōu)勢,在河南省氣象局查詢近十年來天氣變化情況,2015全年氣溫變化趨勢平穩(wěn)[22],由此可見,外界環(huán)境變化對種公牛精液品質影響巨大,平穩(wěn)的氣溫變化有利于保持種公牛優(yōu)異的繁殖表現(xiàn)。由圖1波動趨勢估計,次均精液量每3年出現(xiàn)1次大幅上漲(2015年、2018年),預計2021年可能會呈現(xiàn)上漲趨勢。

2012年,山東省畜牧總站[23]對魯西牛、蒙貝利亞牛、德系西門塔爾牛3個品種種公牛的精液次均采集量、平均密度及凍精數(shù)量做季節(jié)性分析,3個品種種公牛的精液采集量均在夏季存在明顯上升,且秋季的精液密度顯著低于春季,這與本研究結果一致,但夏季及秋季的凍精數(shù)量顯著低于春季,這與本研究結果相反;除2015年外,2013年-2020年均在春季時精液密度最高,夏季明顯降低,秋季最低,與栗穎華等[18]研究中的春季時精液密度最高,夏季降低,秋季回升的結果存在差異;造成這些差異的原因可能是研究涉及的種公牛品種不同。張忠誠等[24]發(fā)現(xiàn)夏季高溫所造成的熱應激對奶牛的原精活力、凍后活力、頂體完整率等有不良影響;劉曉靜等[25]、施力光等[8]研究發(fā)現(xiàn),夏季熱應激可導致種公畜精液質量下降,繁殖性能降低。但在本研究中,夏季的3項指標均不是最低,且次均精液量在4個季度中最高,可能是因為不同研究中季度劃分標準不同,且夏季采精次數(shù)減少,種公牛體內能量蓄積充分也可能是公牛夏季次均精液量較高的重要原因。

4 結 論

品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季均對凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度有極顯著影響,西門塔爾牛、夏洛來牛及荷斯坦牛分別在凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度方面表現(xiàn)較好,秋季、夏季及春季時精液品質更好,更利于優(yōu)質凍精生產。不同品種各精液品質間的相關系數(shù)有差異,安格斯公牛各精液品質間的相關系數(shù)在5個公牛品種中最高,其精液品質間的基因連鎖遺傳機制可作為下一步研究對象。